射頻識別系統微帶蝙蝠翼天線(xiàn)設計

　　摘要：天線(xiàn)設計及制造技術(shù)是RFID的核心關(guān)鍵技術(shù)之一，天線(xiàn)性能直接決定了RFID系統的識別距離和范圍。本文針對RFID系統對天線(xiàn)的要求，將微帶天線(xiàn)與蝙蝠翼天線(xiàn)相結合，創(chuàng )造性地設計出新型的微帶蝙蝠翼天線(xiàn)，用矩量法對所設計的天線(xiàn)進(jìn)行仿真分析;用腐蝕工藝制版法制作天線(xiàn)樣品，并對天線(xiàn)的性能進(jìn)行測試。仿真和測試結果都顯示該款天線(xiàn)兼具蝙蝠翼天線(xiàn)寬頻帶、高輻射強度的特性及微帶天線(xiàn)尺寸小、低剖面的特點(diǎn)，是一款性能優(yōu)異的RFID系統天線(xiàn)。

　　射頻識別(RFID)技術(shù)是20世紀90年代開(kāi)始興起的一種用射頻通信實(shí)現的非接觸式自動(dòng)識別技術(shù)。射頻識別系列產(chǎn)業(yè)將成為一個(gè)新興的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群，成為國民經(jīng)濟新的增長(cháng)點(diǎn)，對提升社會(huì )信息化水平、促進(jìn)經(jīng)濟可持續發(fā)展、提高人民生活質(zhì)量、增強公共安全與國防安全等方面都將產(chǎn)生深遠的影響，并具有重大的戰略性意義。

　　天線(xiàn)是一種將無(wú)線(xiàn)電收發(fā)信機的射頻功率信號以電磁波的形式接收或輻射出去的器件，天線(xiàn)的性能對整個(gè)RFID系統的性能具有決定的影響，因此天線(xiàn)的設計制造在RFID系統設計中具有舉足輕重的地位。

　　微帶天線(xiàn)簡(jiǎn)介

　　微帶天線(xiàn)是一種隨現代通信發(fā)展的要求而發(fā)展起來(lái)的典型的低剖面、平板結構的天線(xiàn)。在20世紀50年代，G.A.Deschamps教授就己經(jīng)提出了微帶天線(xiàn)的概念。1972年，由于微波集成技術(shù)的發(fā)展和空間技術(shù)對低剖面天線(xiàn)的迫切需求，R.E.Munson和J.Q.Howell等學(xué)者制成了第一批實(shí)用的微帶天線(xiàn)。隨后，微帶天線(xiàn)的發(fā)展日新月異，已經(jīng)廣泛應用于航空、航天、通信等領(lǐng)域。微帶天線(xiàn)具有一系列常規天線(xiàn)不可比擬的突出優(yōu)點(diǎn)，例如重量輕、體積小、成本低、制造簡(jiǎn)單、平面結構、可以和集成電路兼容、易于實(shí)現線(xiàn)極化或圓極化等。美中不足的是，微帶天線(xiàn)主要是一種諧振式天線(xiàn)，相對頻帶較窄，一般的單層矩形微帶貼片天線(xiàn)的帶寬只有2%-5%左右，頻帶窄的缺點(diǎn)一直嚴重地限制著(zhù)微帶天線(xiàn)的應用。因此，需要運用一定的技術(shù)對微帶天線(xiàn)加以改進(jìn)，以達到展寬其工作頻帶的目的。

　　蝙蝠翼天線(xiàn)簡(jiǎn)介

　　蝙蝠翼天線(xiàn)是一種在無(wú)線(xiàn)通信中采用比較廣泛的一種天線(xiàn)，是一種由半波振子天線(xiàn)逐漸演變而來(lái)的多振子復合天線(xiàn)[5]。蝙蝠翼天線(xiàn)具有增益高、頻帶寬、功率容量大、輸入阻抗小且易于匹配、安裝調試方便、機械強度大、風(fēng)阻小且造型美觀(guān)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應用于無(wú)線(xiàn)收發(fā)系統。傳統的蝙蝠翼天線(xiàn)為全金屬結構，體積較大，無(wú)法放進(jìn)RFID系統終端里。要將高性能的蝙蝠翼天線(xiàn)應用于RFID系統，就必須解決蝙蝠翼天線(xiàn)的小型化問(wèn)題。

　　微帶蝙蝠翼天線(xiàn)的結構設計

　　為了解決微帶天線(xiàn)的寬頻帶工作問(wèn)題和蝙蝠翼天線(xiàn)的小型化問(wèn)題，我們將微帶天線(xiàn)和蝙蝠翼天線(xiàn)相結合，設計了一款微帶蝙蝠翼天線(xiàn)，它可以同時(shí)獲得兩種天線(xiàn)的優(yōu)異性能。

　　對于現代RFID系統，最具有應用前景的工作頻段為868~870MHz和902~928MHz。我們計劃設計一款微帶蝙蝠翼天線(xiàn)來(lái)覆蓋以上兩個(gè)頻段。在設計中，我們使用FR4介質(zhì)板。介質(zhì)板厚度為h=2.0mm，相對介電常數ε_r=4.0，天線(xiàn)尺寸為41mm×23mm。

　　我們設計的微帶蝙蝠翼天線(xiàn)結構如圖1所示?！　?/p>