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小型RFID偶極子天線設計與優化

作者:張亞平、陶 波、陳顯才、吳光華
來源:電子技術
日期:2014-09-01 11:14:28
摘要:無源RFID標簽的讀寫性能主要取決于其天線和芯片的性能,其中超高頻RFID標簽通常采用偶極子天線。從理論-仿真-實驗的角度詳細介紹了偶極子天線的設計和優化方法,并制作了4款小型超高頻RFID標簽樣品。測試結果表明,4款樣品標簽的性能與仿真的優化結果高度一致,該設計和優化方法可行。

  射頻識別RFID(Radio Frequency Identification)是一種非接觸式自動識別技術,它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據,識別工作無須人工干預,可工作于各種惡劣環境,被廣泛應用于物流、防偽等領域。

  RFID系統通常由讀寫器、標簽和服務器組成。標簽分有源標簽和無源標簽,無源標簽由天線和芯片構成,結構簡單,成本低。在超高頻頻段,標簽天線常采用半波偶極子天線[1]。偶極子天線具有結構簡單、效率高、制造成本低等優點。

  1 偶極子天線設計

  1.1 天線結構設計

  由半波偶極子天線的定義,天線的總長度為工作頻率下電磁波波長的1/2。結合電磁波在電介質中傳播的波長公式,半波偶極子天線的長度La為:

小型RFID偶極子天線設計與優化

小型RFID偶極子天線設計與優化

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小型RFID偶極子天線設計與優化

小型RFID偶極子天線設計與優化

  4款樣品天線分別選自天線優化設計的不同階段,天線從773~776依次作了改進。從讀取距離的測試結果可見,773~776的讀取距離依次增加,天線776的讀取距離最遠,與仿真結果一致,可見本文所用的優化方法有效。

  無源超高頻RFID標簽通常采用偶極子天線,本文采用理論分析和仿真優化相結合的方式設計了一款偶極子天線,并采用T型阻抗匹配結構實現與標簽芯片的阻抗匹配。通過調節天線長度和阻抗匹配結構的尺寸對偶極子天線進行了優化, 并制作了4款小型超高頻RFID標簽樣品。測試結果表明,4款樣品標簽的性能與預期的優化結果一致,優化后的標簽讀寫距離達到1.59 m。