《電子技術(shù)應(yīng)用》
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小型RFID偶極子天線設(shè)計(jì)與優(yōu)化
來源:電子技術(shù)應(yīng)用2012年第3期
張亞平, 陶 波, 陳顯才, 吳光華
華中科技大學(xué) 數(shù)字制造裝備與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn),湖北 武漢430074
摘要: 無(wú)源RFID標(biāo)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(biāo)簽通常采用偶極子天線。從理論-仿真-實(shí)驗(yàn)的角度詳細(xì)介紹了偶極子天線的設(shè)計(jì)和優(yōu)化方法,并制作了4款小型超高頻RFID標(biāo)簽樣品。測(cè)試結(jié)果表明,4款樣品標(biāo)簽的性能與仿真的優(yōu)化結(jié)果高度一致,該設(shè)計(jì)和優(yōu)化方法可行。
中圖分類號(hào): TN911
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
文章編號(hào): 0258-7998(2012)03-0117-03
Design and optimization of small RFID dipole antennas
Zhang Yaping, Tao Bo, Chen Xiancai, Wu Guanghua
State Key Lab of Digital Manufacturing Equipment and Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
Abstract: The read range of passive RFID tags is decided by the properties of the antenna and the IC used by the tag. In UHF RFID systems, the dipole antenna is one of the most used. Based on theoretically analysis, electromagnetic simulation and experiment, this paper presents the design and optimization methods of a small dipole antenna in details. Four prototypes were fabricated. The test results show that the performance of the four tags is in good agreement with the simulation. The design and optimization method is effective.
Key words : RFID; tag; dipole antenna; optimization

    射頻識(shí)別RFID(Radio Frequency Identification)是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù),它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù),可工作于各種惡劣環(huán)境,被廣泛應(yīng)用于物流、防偽等領(lǐng)域。

    RFID系統(tǒng)通常由讀寫器、標(biāo)簽和服務(wù)器組成。標(biāo)簽分有源標(biāo)簽和無(wú)源標(biāo)簽,無(wú)源標(biāo)簽由天線和芯片構(gòu)成,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低。在超高頻頻段,標(biāo)簽天線常采用半波偶極子天線[1]。偶極子天線具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。
1 偶極子天線設(shè)計(jì)
1.1 天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    由半波偶極子天線的定義,天線的總長(zhǎng)度為工作頻率下電磁波波長(zhǎng)的1/2。結(jié)合電磁波在電介質(zhì)中傳播的波長(zhǎng)公式,半波偶極子天線的長(zhǎng)度La為:




 



    4款樣品天線分別選自天線優(yōu)化設(shè)計(jì)的不同階段,天線從773~776依次作了改進(jìn)。從讀取距離的測(cè)試結(jié)果可見,773~776的讀取距離依次增加,天線776的讀取距離最遠(yuǎn),與仿真結(jié)果一致,可見本文所用的優(yōu)化方法有效。
    無(wú)源超高頻RFID標(biāo)簽通常采用偶極子天線,本文采用理論分析和仿真優(yōu)化相結(jié)合的方式設(shè)計(jì)了一款偶極子天線,并采用T型阻抗匹配結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)與標(biāo)簽芯片的阻抗匹配。通過調(diào)節(jié)天線長(zhǎng)度和阻抗匹配結(jié)構(gòu)的尺寸對(duì)偶極子天線進(jìn)行了優(yōu)化, 并制作了4款小型超高頻RFID標(biāo)簽樣品。測(cè)試結(jié)果表明,4款樣品標(biāo)簽的性能與預(yù)期的優(yōu)化結(jié)果一致,優(yōu)化后的標(biāo)簽讀寫距離達(dá)到1.59 m。
參考文獻(xiàn)
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