應用于礦井的RFID應答器設計
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定義Zin為天線(xiàn)的輸入阻抗，圖3中所示的虛線(xiàn)框內為天線(xiàn)振子臂和接地板的等效輸入阻抗Zc。Za為饋線(xiàn)的特性阻抗，可由1／4阻抗變換器轉換得到。Zb為短路線(xiàn)的特性阻抗，Zab為偶極子天線(xiàn)臂之間的縫隙等效特性阻抗。用θa、θb和θab代表各部分的電長(cháng)度，則根據傳輸線(xiàn)理論分析如下：
；ZL是天線(xiàn)輻射阻抗，ZF是饋電端口阻抗。對于半波振子天線(xiàn)，可以近似把天線(xiàn)輸入阻抗看作是輻射阻抗，即有：
f是工作頻率，μ是磁導率，γ是電導率，λ是工作波長(cháng)。
在最初的設計中，天線(xiàn)振臂和微帶饋線(xiàn)的長(cháng)度均取λ／4左右，振臂寬度取λ0。介質(zhì)材料選用玻璃。
布環(huán)氧樹(shù)脂(FR-4)，介質(zhì)長(cháng)L=81 mm、寬W=63 mm、厚h=3．6 mm，相對介電常數4．6，損耗角正切0．02。這樣可以利用公式(8)、(7)計算出ZL；再利用微帶線(xiàn)理論算出傳輸線(xiàn)和饋線(xiàn)的大致尺寸，然后根據計算的幾何尺寸建模，得到所需的偶極子天線(xiàn)，最后使用ADS軟件仿真并優(yōu)化，才能得到最終天線(xiàn)尺寸：Lb=30 mm、寬Wb=6 mm；彎折處Lz=31mm，Wz=8 mm；微帶巴倫底線(xiàn)長(cháng)Hp=36 mm、寬Wp=6 mm；微帶巴倫饋線(xiàn)寬Wf=8 mm；地平面寬Hd=20 mm、長(cháng)Wd=50 mm；縫隙寬度LG=5 mm；通孔半徑r=2 mm。
采用ADS仿真軟件對天線(xiàn)的仿真結果如圖4和圖5。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/154091.htm
如圖4所示，印刷偶極子天線(xiàn)在諧振頻率0．905 GHz處的回波損耗S11=-28．011 dB，滿(mǎn)足通信系統中反射系數小于-14 dB的要求。S11／20=-1．400 55，則諧振頻率處駐波比為：(1+10-1.40055)／(1-10-1.40055)=1．08，滿(mǎn)足天線(xiàn)系統中駐波比小于1．5的要求?；夭〒p耗為-10 dB對應著(zhù)駐波比VSWR2．0，因此天線(xiàn)帶寬范圍近似為：0．741～1．122 GHz，其相對帶寬約為40％。
利用ADS軟件的正交面描述天線(xiàn)功能，如圖5從XOZ面上看天線(xiàn)的增益為4．236 dB。
3 結束語(yǔ)
該款主動(dòng)式應答器以射頻技術(shù)為核心，選擇工作中心頻率為905 MHz，其電路元件采用小型貼片封裝，結構緊湊、體積較小，方便礦井人員隨身攜帶。從仿真結果來(lái)看，核心部件偶極子天線(xiàn)的帶寬與增益參數較為理想。
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