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一种UHF频段RFID阅读器天线的小型化设计
来源:本站整理  作者:佚名  2009-12-11 08:34:50




    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。

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。

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