最近看見有同學為了增強手機GPS信號，把天線DIY到外面，拉了一條很長的天線，自己在懷疑這樣是否符合天線設計原則，真的能使信號增強嗎？於是找到下面這篇文章來學習一下。
1．RFID基本原理
RFID （radio frequency identification）是利用無線電波進行通信的一種自動識別技術。基本原理是通過讀頭和黏附在物體上的標簽 之間的電磁耦合或電感耦合進行數據通信，以達到對標簽物品的自動識別。[1]-[5]自動識別是指應用一定的識別裝置，通過被識別物品和識別裝置之間的接 近活動，自動獲取被識別物品的相關信息，並提供給后台計算機處理系統來完成相關后續處理的一種技術。完整的自動識別系統包括： auto identification system, AIDS；application interface, API；middleware； application software。自動識別系統根據識別對象的特征可以分為數據收集技術和特征收集技術。
RFID中文一 般翻譯為射頻識 別技術，非接觸式識別技術。典型的RFID系統由Tag 電子標簽（應答器） Reader 讀寫器（讀頭）和信息處理系統組成。電子標簽和讀寫器用於對 被識別對象信息的收集，信息處理系統則用於信息控制和處理。RFID的硬件部分主要有兩部分：Tag 電子標簽（應答器） Reader 讀寫器（讀 頭）。電子標簽Tag可以分為有源和無源。有源標簽內附帶電池，識別距離較遠，但壽命有限價格較高而且體積較大，一般為主動式調制。無源電子標簽不含有電 池，利用耦合的讀寫器發射的電磁能量作為自己的能量，重量輕，體積小，壽命長，價格便宜，但發射距離受到限制，需要較大讀寫器提供能量。一般為被動式調 制。
RFID系統根據調制方式的不同可以分為主動式，被動式和半主動式。一般而言，無源系統為被動式，有源系統為主動式。主動式系統利用自身能量 主動發送數據給讀寫器，在有障礙的情況下，主動式工作方式發射的信號只需通過障礙一次。被動式系統則利用調制散射的方式發射數據，必須利用讀寫器的載波來 調制自己的信號。內部不帶電池，典型產生能量的裝置是天線與線圈，接近讀寫器，天線接收到特定的電波，線圈產生感應電流，通過整流電路，激活電路開關。還 有介於兩者之間的半主動式系統，也稱為電池支援式反向散射調制系統，半主動式系統標簽本身也帶有電池，但並不主動發送數據，電池只用於對內部數字電路供 電。
RFID的主要頻段有：125kHz，134.2kHz，13.56MHz，860-960 MHz，2.45GHz和5.8GHz。不同工 作頻率的RFID系統工作距離各有不同，應用領域也有差異。低頻段（LF，125kHz，134.2kHz）的RFID系統主要用於動物識別，工廠數據采 集等；高頻（HF，13.56MHz）的RFID系統技術已經比較成熟，廣泛應用於門禁，智能交通等方面，LF和HF頻段應用電感耦合方式工作，一般工作 距離較小；超高頻段（UHF，860-960 MHz）的RFID系統電子標簽有效工作距離可以達到3-6米，適用於物流，供應鏈等領域。微波頻段 （2.45GHz和5.8GHz）則應用於集裝箱管理和公路收費，UHF和微波頻段應用電磁耦合方式工作，工作距離較遠。
目前，RFID還未形成 統一的全球化標准。國際上與RFID相關的通信標准主要有：EPC標准（主要涉及HF和UHF頻段），DSRC標准（5.8GHz頻段）以及一系列ISO 標准：ISO/IEC 18000標准（包括7個部分，涉及125KHz, 13.56MHz, 433MHz, 860－960MHz, 2.45GHz等頻段），ISO11785（低頻），ISO/IEC 14443標准（13.56MHz），ISO/IEC 15693標准 （13.56MHz）。當前RFID系統主要應用於封閉市場的管理，例如控制出入的門禁系統，車輛識別，高速公路收費等，下一步則希望可以使用電子標簽逐 步替代顯示廣泛使用的條形碼系統，與互聯網結合，形成一個開放式的物流管理網絡。
2．RFID標簽及讀寫器天線的設計與應用
RFID 系統天線一般分為電子標簽天線設計和讀寫器天線兩大類。不同工作頻段的RFID系統天線設計各有特點。對於LF和HF頻段，系統采用電感耦合方式工作，電 子標簽所需的工作能量通過電感耦合方式由讀寫器的耦合線圈輻射近場獲得，一般為無源系統，工作距離較小，不大於1米。在讀寫器的近場實際上不涉及電磁波傳 播的問題，天線設計比較簡單。
而對於UHF和微波頻段，電子標簽工作時一般位於讀寫器天線的遠場，工作距離較遠。讀寫器的天線為 電子標簽提供工作 能量或喚醒有源電子標簽，UHF頻段多為無源被動工作系統，微波頻段（2.45GHz和5.8GHz）則以半主動工作方式為主。天線設計對系統性能影響較 大。對於UHF和微波頻段電子標簽天線設計，主要問題有：
I. 天線的輸入匹配
UHF和微波頻段電子標簽天線一般采用微帶天線形式。在傳 統的微帶天線設計中，我們可以通過控制天線尺寸和結構，或者使用阻抗匹配轉換器使其輸入阻抗與饋線相匹配，天線匹配越好，天線輻射性能越好。但由於受到成 本的影響，電子標簽天線一般只能直接與標簽芯片相連。芯片阻抗很多時候呈現強感弱阻的特性，而且很難測量芯片工作狀態下的准確阻抗特性數據。在設計電子標 簽天線時，使天線輸入阻抗與芯片阻抗相匹配有一定的難度。在保持天線性能的同時又要使天線與芯片相匹配。這是電子標簽天線設計的一個主要難點。
II. 天線方向圖
電子標簽，理論上希望它在各個方向都可以接收到讀寫器的能量，所以一般要求標簽天線具有全向或半球覆蓋的方向性，而且要求天線為圓極化。
III. 天線尺寸對其性能的影響
由於電子標簽天線尺寸極小，其輸入阻抗，方向圖等特性容易受到加工精度，介質板純度的影響。在嚴格控制尺寸的同時又要求天線具有相當的增益，增益越大，電子標簽的工作距離越大。
現時實際應用中的電子標簽天線基本采用貼片天線設計，主要形式有微帶天線，折線天線等。最近幾年，電子標簽天線設計一直是RFID系統中的熱點[6] [7]。標簽天線研究的重點有如何實現寬頻特性[8][9][10]，阻抗匹配[11]，還有文章涉及天線底板對標簽性能的影響[12]。
讀 寫器 天線一般要求使用定向天線，可以分為合裝和分裝兩類。合裝是指天線與芯片集成在一起，分裝則是天線與芯片通過同軸線相連，一般而言，讀寫器天線設計要求比 標簽天線要低。最近一段時間，開始有研究在讀寫器天線上應用智能天線技術控制天線主波束的指向，增大讀寫器所能涵蓋的區域[13]。
3．本系在RFID標簽天線設計方面的優勢與不足
由前文可見，電子標簽天線研發對整個RFID系統具有相當重要的意義，也有一定的難度。在現階段，雖然國內有一大批天線設計的專業廠家，但極少涉足 RFID系統電子標簽天線的設計。國內在微波頻段的標簽天線設計與國外仍有一定差距，而且絕大多數國外設計都牽涉專利問題。假若提前對此投放資源，研發出 具有自我知識產權的產品，不但可以填補國內空白而且可以有效地打破國外產品的壟斷，促進國內相關標准的訂立。
本系一直對微帶天線研發投入相當資源，在過往有多項研究圍繞微帶天線的應用以及理論分析，同時也擁有相關實驗儀器可用於微帶天線的研發與設計，對於電子 標簽天線的研發具有相當的基礎。本系擁有多台網絡分析儀可以用於測量標簽天線的阻抗測量，也可以大概測量天線的方向圖。
本系的不足在於偏重科研理論及設計，科研創新成果向企業轉化的能力較弱。