1 引言

近年來(lái)，隨著(zhù)RFID（射頻識別）技術(shù)快速發(fā)展，該技術(shù)已廣泛應用于生產(chǎn)、物流、交通、運輸、醫療、防偽、跟蹤和資產(chǎn)管理等應用領(lǐng)域。當前，各國使用的頻段各不相同，在北美和南美，無(wú)源RFID頻段為902MHz到928MHz。許多工作者在縫隙耦合、高隔離度和雙極化等方面做了很多研究工作，比如提出了一種使用縫隙耦合的微帶天線(xiàn)，并得到了雙極化和二端口間的高隔離度，不過(guò)它的工作頻率是5.8GHz。提到的天線(xiàn)，雖然結構簡(jiǎn)單，中心工作頻率在911MHz，但它的阻抗帶寬相對較窄。也有在865MHz到928MHz這樣寬頻帶工作的RFID天線(xiàn)，不過(guò)該天線(xiàn)只適合用作標簽天線(xiàn)。

對于微帶天線(xiàn)，相比于其他饋電機制，縫隙耦合具有更好的設計靈活性。雙極化工作的微帶天線(xiàn)也非常適合于RFID應用。因此，在本文中，我們提出了一種適合于北美和南美RFID應用的雙極化縫隙耦合的微帶天線(xiàn)。該微帶天線(xiàn)得到了較高的隔離度；天線(xiàn)的增益大約為7.5dBi；帶寬在VSWR=1.5時(shí)已經(jīng)覆蓋了902MHz-928MHz頻段。

2 天線(xiàn)設計

本文主要設計了一個(gè)縫隙耦合的微帶天線(xiàn)。天線(xiàn)分為三層：頂層是介質(zhì)層，介質(zhì)層上是輻射貼片；中間一層是空氣層；底層也是介質(zhì)層，介質(zhì)層上是接地層，介質(zhì)層下是饋電。它們的參數設置如下：介質(zhì)層厚度都為1.6mm；它們的相對介電常數都為4.4；為了增加天線(xiàn)的帶寬，這里選擇空氣層的厚度為25mm。天線(xiàn)的側視圖如圖1所示。

圖1 天線(xiàn)的側視圖

本設計采用單貼片，為了使天線(xiàn)諧振在915MHz，長(cháng)方形貼片的長(cháng)度選擇為113mm，寬度選擇為108mm。輻射貼片如圖2中的虛線(xiàn)框所示。

該天線(xiàn)的饋電方式采用縫隙耦合。在接地層中挖出兩個(gè)H形的縫隙。H形縫隙的寬度都相同（H形邊臂和中間臂寬度分別為1mm和0.5mm）；縫隙邊臂和中間臂的長(cháng)度和寬度如圖2所示（單位都為mm）。以輻射貼片的中心線(xiàn)確定一坐標（x軸和y軸），則從圖中可以看出，H形縫隙是關(guān)于y軸對稱(chēng)的；H形縫隙與x軸的相對位置也在圖2中標出。利用縫隙耦合，在端口1和端口2之間可以得到很高的隔離度。

圖2 天線(xiàn)的輻射貼片和耦合縫隙圖

在天線(xiàn)的底層下是饋電層，在本設計中饋電層是由50om的微帶線(xiàn)組成，微帶線(xiàn)的寬度為3.1mm。饋電層的俯視圖如圖3所示。圖中的t1=8.05mm，t2=11.95mm。

圖3 天線(xiàn)的饋電