一种用于RFID系统的双频微带天线的设计

2 天线设计与仿真
根据以上原理，这里将E形天线与IFA天线相结合实现了双频微带天线，如图3所示。根据文献[9，10]，有：

式中：W为天线的宽度；c为光速；f为工作频率；εr为介质相对介电常数。

天线的长度一般参照λg／2取值，λg为介质中的波长，有：

式(10)中，有效介电常数和△L可以根据以下公式计算：

式中：εe为有效介电常数；h为介质基板厚度。
根据式(8)～(12)可以估算出天线的尺寸W和L。然后，在基于FDTD的．Ansoft HFSS 10．0上建模，仿真优化，得到图3所示的天线模型。仿真结果如图4所示。天线的结构参数如表1所示。

从图3可以看到，该微带天线是由E形天线与共面IFA共同构成的，天线印刷在厚度为2 mm，相对介电常数为4．6的FR4基板上，天线引入了感性短路针来抵消容性。在调试中发现天线的性能对以下参数特别敏感：槽的宽度对第二谐振点影响比较大，其影响主要体现在谐振深度上，而不产生频偏；短路针的位置对第一谐振点影响比较大，其影响主要体现在谐振深度上，而不产生频偏；槽之间的距离越近，谐振频率越大，而对谐振深度的影响却甚微。
从图4(a)可以看到，天线谐振在850 MHz，920 MHz。谐振点处VSWR=1．09，带宽(VSWR2)840～860 MHz和910～930 MHz，完全满足UHF中国频段的要求。从图4(b)～(e)的方向图可以看到，无论是在850 MHz还是在920 MHz，天线的后瓣均比较小，从而实现了该天线高的前后抑制比。

3 结 语
在此针对UHF频段RFID读写器天线兼容840～845 MHz和920～925 MHz双频段的要求设计了一款新颖的双频微带天线。仿真和测试结果表明，这种天线谐振在850 MHz和920 MHz两个频点，两个谐振点处带宽(VSWR2)满足覆盖840～845 MHz和920～925 MHz双频段的要求，且具有较低的后瓣。