一种UHF频段RFID阅读器天线的小型化设计
加入技术交流群
折中贴片的尺寸和所需要的带宽、辐射效率等因素，选择合适的板材，适当提高介质的介电常数以削减贴片导体尺寸，采用FR4基板，相对介电常数4．5，损耗角正切值为0．002 6，板厚5 mm，铜膜厚度为0．05 mm。天线结构如图3所示，辐射贴片长度L大约是介质波长的1／4，即L≈λ／4，λ为介质波长，经过HFSS(High Frequencv Structure simulator)的仿真分析，使谐振点达到915 MHz，选择贴片长度L=46．1 mm，辐射贴片宽度W＝36．6 mm,基板的尺寸如图3所示。可以看到在这个贴片天线的上方设置一条金属壁，达到一条辐射边在一个贴片天线与接地面的短路平面上中断，减小了金属贴片的尺寸。采用同轴馈电，同轴馈电的馈电点位于天线靠近金属壁一侧，适当地选择馈电点的位置，馈电点的尺寸如图3所示，使天线的输入阻抗达到50 Ω。本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/157738.htm
2 天线测试及结果分析
在软件HFSS中对天线进行仿真与优化，得到图4～图6所示的辐射方向图、史密斯阻抗圆图和回波损耗。
从史密斯阻抗圆图可以看出天线的输入阻抗与50 Ω的同轴实现匹配。天线的辐射方向图数据(如图)显示该天线在垂直方向上达到了很好的辐射。
天线阻抗带宽测试，测试采用Agilent E5071B网络分析仪，回波损耗S11实测值如图6点画线所示。结果表明仿真与实测值基本吻合。天线参数达到预期效果，证明了天线设计的正确性。
3 结论
最终研制出性能优良的小型化微带贴片天线。实验结果表明，采用了1／4波长微带贴片显著地缩小了天线面积，面积由150 mm×120 mm缩减至75 mm×50 mm；经过精心的设计与优化，实现了前向辐射；天线的阻抗带宽包含了RFID工人频段(902 MHz～928 MHz)，实际测试结果与设计结果基本吻合，符合实际RFID阅读器天线要求。该天线尺寸小，结构简单，性能良好，可以广泛应用于手持UHF频段RFID阅读器的开发。
评论