一種UHF頻段RFID閱讀器天線的小型化設(shè)計(jì)
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折中貼片的尺寸和所需要的帶寬、輻射效率等因素，選擇合適的板材，適當(dāng)提高介質(zhì)的介電常數(shù)以削減貼片導(dǎo)體尺寸，采用FR4基板，相對(duì)介電常數(shù)4．5，損耗角正切值為0．002 6，板厚5 mm，銅膜厚度為0．05 mm。天線結(jié)構(gòu)如圖3所示，輻射貼片長(zhǎng)度L大約是介質(zhì)波長(zhǎng)的1／4，即L≈λ／4，λ為介質(zhì)波長(zhǎng)，經(jīng)過HFSS(High Frequencv Structure simulator)的仿真分析，使諧振點(diǎn)達(dá)到915 MHz，選擇貼片長(zhǎng)度L=46．1 mm，輻射貼片寬度W＝36．6 mm,基板的尺寸如圖3所示?？梢钥吹皆谶@個(gè)貼片天線的上方設(shè)置一條金屬壁，達(dá)到一條輻射邊在一個(gè)貼片天線與接地面的短路平面上中斷，減小了金屬貼片的尺寸。采用同軸饋電，同軸饋電的饋電點(diǎn)位于天線靠近金屬壁一側(cè)，適當(dāng)?shù)剡x擇饋電點(diǎn)的位置，饋電點(diǎn)的尺寸如圖3所示，使天線的輸入阻抗達(dá)到50 Ω。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/157738.htm
2 天線測(cè)試及結(jié)果分析
在軟件HFSS中對(duì)天線進(jìn)行仿真與優(yōu)化，得到圖4～圖6所示的輻射方向圖、史密斯阻抗圓圖和回波損耗。
從史密斯阻抗圓圖可以看出天線的輸入阻抗與50 Ω的同軸實(shí)現(xiàn)匹配。天線的輻射方向圖數(shù)據(jù)(如圖)顯示該天線在垂直方向上達(dá)到了很好的輻射。
天線阻抗帶寬測(cè)試，測(cè)試采用Agilent E5071B網(wǎng)絡(luò)分析儀，回波損耗S11實(shí)測(cè)值如圖6點(diǎn)畫線所示。結(jié)果表明仿真與實(shí)測(cè)值基本吻合。天線參數(shù)達(dá)到預(yù)期效果，證明了天線設(shè)計(jì)的正確性。
3 結(jié)論
最終研制出性能優(yōu)良的小型化微帶貼片天線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用了1／4波長(zhǎng)微帶貼片顯著地縮小了天線面積，面積由150 mm×120 mm縮減至75 mm×50 mm；經(jīng)過精心的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了前向輻射；天線的阻抗帶寬包含了RFID工人頻段(902 MHz～928 MHz)，實(shí)際測(cè)試結(jié)果與設(shè)計(jì)結(jié)果基本吻合，符合實(shí)際RFID閱讀器天線要求。該天線尺寸小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能良好，可以廣泛應(yīng)用于手持UHF頻段RFID閱讀器的開發(fā)。
評(píng)論