徐燕

摘 要：由于當前射頻技術在整個社會內的普及，緊湊型射頻識別標簽設計也得到了越來越多的關注。本文首先將提出緊湊型射頻識別標簽天線設計的根本原理，其后展開后續(xù)設計工作。該天線主要是由U形寄生元件、T形匹配網(wǎng)絡與彎折偶極子天線等部分共同組成。當設計工作完成后，則可以直接對其結構展開分析，得出采用調節(jié) 與 兩項參數(shù)的方式能夠得到適用阻抗值的結論。望本文研究的內容能夠幫助廣大視頻技術研究學者，進一步拓寬在緊湊型射頻識別標簽天線方面的設計內容，推動相關研究的展開。

關鍵詞：緊湊型；射頻識別標簽天線；設計研究

中圖分類號：TP391.44文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）04（c）-0000-00

在這幾年時間中，社會各界越來越強調射頻識別技術的發(fā)展，尤其是其中的UHF頻段RFID技術。該技術屬于當前發(fā)展極為迅速的技術之一，其主要是通過射頻信號的方式來識別各種不同的物體，同時這項技術也能夠使用在安全控制、身份證明以及交通運輸管理等不同領域。從超高頻的角度來看，各個國家都會存在適合本國家實際情況的頻段。本文所研究的標簽天線屬于RFID系統(tǒng)內部最為核心的部分之一，因為其主要是根據(jù)RFID芯片以及天線輻射單元共同組成，同時通道性能與天線特性能夠直接確定閱讀器與標簽兩者產生的有效距離。

1 緊湊型射頻識別標簽天線設計原理

大多數(shù)研究者為加強標簽天線對應的距離，普遍會使用標簽芯片以及標簽天線達到兩者直接的匹配。因為商業(yè)標簽天線對應的抗阻典型值并不是大家認為的五十。其真正對應的抗阻典型值必須通過芯片抗阻共軛值決定，如此就能夠將其中的大功率直接向標簽芯片內傳送。因為在大量環(huán)境中，標簽芯片接觸的物體相對較小，所以應該將不降低天線本身性能作為大前提，盡可能減小天線的體積。世界上同時也有大量學者已經(jīng)開始展開相關研究。從RFID標簽天線的設計環(huán)節(jié)內能夠明確知道，因為半波長偶極子天線存在全向方向圖，所以使用的次數(shù)更為頻繁。而從UHF頻段的角度來說，半波長天線的體積相對于其他天線來說更加龐大。這里可以將諧振作為例子，在915MHz諧振內，半波長對應則是164mm。相關設計者為保證天線尺寸能夠更加緊密，必須采用偶極子天線展開變形以及彎折工作，進而降低天線本身的尺寸。

在下述文章內，筆者將重點強調一種新型的偶極子標簽天線。該天線主要是由U形寄生元件、T形匹配網(wǎng)絡與彎折偶極子天線等部分共同組成。同時采用調整矩T形匹配網(wǎng)絡參數(shù)的方式能夠更好的完成阻抗匹配工作。由此最后產生的天線普遍帶寬更寬，并且結構更加緊湊。

2 緊湊型射頻識別標簽天線設計

上述出現(xiàn)的標簽天線普遍是由U形寄生元件、T形匹配網(wǎng)絡以及彎折偶極子天線共同組成。在整個設計過程內，使用的基板類型應該為Rogers5880，其中涉及到的介電常數(shù)則是2.2，厚度對應的數(shù)值為0.508mm，而損耗角正且對應的值則是0.0009。這里提出的厚度能夠保證整個基板做到輕微彎折，由此就能夠直接運用到存在共型標準的物體內。圖1為一個簡單的標簽天線結構示意圖，其中具體的尺寸都已經(jīng)在圖中注明，而總尺寸則應該是 。但當處于實際的加工環(huán)境內，設計者必須事先流出部分基片余量吧，保證后續(xù)工作的實施。在本文設計過程內，將采用 Alien Higgs-3的標簽芯片完成，該芯片對應的輸入阻抗等于915MHz時，其必須得到 等式。因此最后設計得到的標簽天線內部對應芯片與輸入阻抗必須做好共軛匹配。本文研究的天線可以通過Ansoft HFSS軟件作為工具，進一步開展仿真優(yōu)化工作。

3 設計結構與后續(xù)分析

采用參數(shù)分析的方式能夠幫助相關學者更好的掌握本文設計的根本信息。這里出現(xiàn)的T形匹配網(wǎng)絡普遍都是直接作為調整RFID天線內部阻抗匹配的重要方式。天線存在的阻抗可以采用轉換匹配對應長與寬的數(shù)值來展開進一步的調整。整個匹配網(wǎng)絡通過斜劃線的方式，將具體的寬制定為 ，而具體的長則制定為 。在大多數(shù)環(huán)境內，天線輸入抗阻中存在的虛部與具體實部都應該根據(jù) 的不斷降低而降低，但其對虛部產生的作用要遠大于對實部產生的作用。所以就能夠進一步作出推論，當 超過一個固定值時，芯片阻抗曲線與天線輸入阻抗曲線之間沒有交集，同時也表明在該環(huán)境中，芯片與天線兩者之間不能達到匹配工作的要求。同時 也會與 一樣，產生類似現(xiàn)象。但若做好了上述兩個參數(shù)的調整工作，就能夠得到一個更加可靠的阻抗值。

U型寄生元件主要存在于偶極子天線對應的彎曲線內部。本文將采用 表示偶極子天線個與寄生元件之間產生的距離，其中寄生元件涉及到的線寬應該等于偶極子天線對應的線寬，兩者數(shù)值上都等于2.5mm。在設計過程中，能夠直接調整寄生元件本身高度，進而轉變其與偶極子天線兩者之間形成的耦合程度。在大多數(shù)環(huán)境中，天線對應的輸入抗阻將由于 的不斷降低而降低，同時天線諧振頻率也將被 作用，兩者之間呈現(xiàn)正相關關系。若 處于0.5mm到0.7mm內，那么天線對應的諧振頻率應該在0.911GHz到0.922GHz的范圍內。采用各種優(yōu)化的方式，能夠發(fā)現(xiàn)當天線處于915MHz時，對應的輸入阻抗應該滿足 等式。該數(shù)值近似使用Alien Higgs-3展開測試得到的芯片阻抗共軛值。

通過矢量網(wǎng)絡分析儀能夠進一步針對天線展開測試工作，標簽天線發(fā)射系統(tǒng)基于UHF頻段而產生的仿真測試曲線。天線-10dB寬帶目前主要覆蓋了歐洲、中國、美國等多個國家頻段。

4 結語

針對性設計緊湊的RFID標簽天線，在構成上主要經(jīng)由彎折的偶極子天線、U形寄生元件以及T形匹配網(wǎng)絡共同組成，設計金屬尺寸為48×26.3平方毫米，若諧振頻率的數(shù)值為915Hz，此時的天線寬帶覆蓋面為全球范圍內的UHF射頻識別頻段。而實際天線寬度處于較寬狀態(tài)，增益以及輻射性能都處于較為優(yōu)質的狀態(tài)。另外需要注意的是處于自由空間的天線在實際運用過程中，其閱讀距離可以為9m。

參考文獻

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