一種適用于UHF頻段RFID 近場(chǎng)天線(xiàn)的阻抗測量方法

　　引言

　　超高頻（UHF）頻段的射頻識別（RFID）近場(chǎng)讀寫(xiě)器天線(xiàn)（NFRA）由于其在單品識別方面應用的潛力[1]，對環(huán)境的不敏感性和比HF 天線(xiàn)更高的讀寫(xiě)速度，正引起多方面的關(guān)注。UHF 頻段的 NFRA 通常采用帶有平衡端口的電大環(huán)結構來(lái)實(shí)現。

　　對于 NFRA 來(lái)說(shuō)，良好的匹配網(wǎng)絡(luò )是至關(guān)重要的[2,3]。通常UHF 頻段的NFRA 天線(xiàn)都被設計成安裝在金屬腔體里來(lái)減小環(huán)境對天線(xiàn)性能的影響，如圖1 所示。但是由于金屬腔體的存在，天線(xiàn)的阻抗會(huì )隨頻率的變化而劇烈變化，這將導致在仿真軟件中得到的阻抗值不夠精確，在此不精確的阻抗基礎上很難設計出性能良好的匹配網(wǎng)絡(luò )。通常，我們將NFRA 的設計分成3 個(gè)步驟：

　　1． 首先是環(huán)天線(xiàn)的設計和加工；

　　2． 第二步是環(huán)天線(xiàn)阻抗的測量；

　　3． 第三部是匹配網(wǎng)絡(luò )的設計以及匹配網(wǎng)絡(luò )和環(huán)天線(xiàn)的聯(lián)合仿真在這篇文章中，我們針對步驟2 設計了一種聯(lián)合使用同軸線(xiàn)和de-embedding 技術(shù)來(lái)得出天線(xiàn)精確阻抗的方法。在這種方法得到的阻抗的基礎上，來(lái)完成匹配網(wǎng)絡(luò )和NFRA 天線(xiàn)的設計制作。

　　1 測量方法

　　一般的，帶有平衡端口的天線(xiàn)，尤其是像圖2 中的電小天線(xiàn)，都需要使用巴倫[4]，巴倫的作用是完成平衡端口到非平衡端口的轉換。通常會(huì )在同軸線(xiàn)和天線(xiàn)結構之間使用一個(gè)1:1的巴倫來(lái)抑制同軸線(xiàn)上共模電流的影響，完成轉換。

　　然而，對于一個(gè)電大尺寸的平衡端口天線(xiàn)，同軸線(xiàn)上的共模電流可以忽略，同軸線(xiàn)可以直接的連接到天線(xiàn)上進(jìn)行測量，如圖3。

　　在UHF 頻段，空氣中的波長(cháng)大約是33cm，比一般的NFRA 的尺寸要小。我們以一個(gè)歐洲頻段標準（865MHz-868MHz）的NFRA 為例來(lái)闡述阻抗的測量方法。圖4 給出了這款天線(xiàn)的簡(jiǎn)化的模型，可以看出天線(xiàn)是一個(gè)橢圓形的環(huán)狀結構，周42cm，遠比866MHz 時(shí)的波長(cháng)要長(cháng)。我們在測量是可以不通過(guò)巴倫而直接把端口和同軸線(xiàn)相連。