一種UHF頻段RFID標(biāo)簽天線實(shí)現(xiàn)方案

引 言

　　RFID是一種利用射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它包括電子標(biāo)簽(tag)和讀寫器(reader)兩個(gè)主要部分，附有編碼的標(biāo)簽和讀寫器通過(guò)天線進(jìn)行無(wú)接觸數(shù)據(jù)傳輸，以完成一定距離的自動(dòng)識(shí)別過(guò)程。RFID標(biāo)簽天線作為RFID系統(tǒng)的重要組成部分，在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊過(guò)程中起著關(guān)鍵性作用，因此天線設(shè)計(jì)是整個(gè)RFlD系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵。

　　典型的RFID標(biāo)簽天線包括微帶貼片天線和偶極子天線。RFID標(biāo)簽的性能容易受到環(huán)境介質(zhì)的影響，尤其是微帶偶極子天線，當(dāng)它粘貼在一般的絕緣介質(zhì)(如玻璃、塑料箱等)表面，會(huì)影響天線的電感量和降低諧振頻點(diǎn)的品質(zhì)因數(shù);當(dāng)它粘附在金屬上時(shí)，由于電磁感應(yīng)的作用，會(huì)吸收射頻能量而轉(zhuǎn)換成自身的電場(chǎng)能，因此減弱了原有射頻場(chǎng)強(qiáng)的總能量，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，磁力線垂直于金屬表面，使得射頻場(chǎng)強(qiáng)的分布在金屬表面發(fā)生變形，磁力曲線趨于平緩。因此，當(dāng)標(biāo)簽貼附在金屬表面或非常接近金屬表面時(shí)，該空間內(nèi)實(shí)際并無(wú)射頻場(chǎng)強(qiáng)分布，標(biāo)簽天線無(wú)法切割磁力線而獲得電磁場(chǎng)能量，因而標(biāo)簽無(wú)法正常工作。

本文設(shè)計(jì)了一種UHF頻段RFID標(biāo)簽天線。在微帶矩形天線理論基礎(chǔ)上，改進(jìn)了E型開槽天線的結(jié)構(gòu)，用微帶線側(cè)饋代替了背饋方式，使天線與芯片能良好地匹配，并通過(guò)獲得雙諧振頻率擴(kuò)大了帶寬。

　　1 微帶RFID貼片天線

　　微帶貼片天線通常是在一個(gè)薄介質(zhì)基片上，一面附上金屬薄層作為接地板，另一面用光刻腐蝕等方法做出一定形狀的金屬貼片，利用微帶線或同軸探針對(duì)貼片饋電，如圖1所示。因?yàn)槲зN片天線自身有一個(gè)金屬的地板，當(dāng)其粘附在各種物體上時(shí)，天線背面的電磁場(chǎng)不會(huì)受到太大影響，故可以在多種環(huán)境下正常讀取。

　　利用傳輸線模型分析微帶天線是較有效的方法。該方法的基本假設(shè)如下：微帶貼片和接地板構(gòu)成一段微帶傳輸線，傳輸準(zhǔn)TEM波，場(chǎng)在傳輸方向是駐波分布。而在其垂直方向是常數(shù);傳輸線的兩個(gè)開口端(始端和末端)等效為兩個(gè)輻射縫口徑場(chǎng)，即為傳輸線開口端場(chǎng)強(qiáng)，如圖2所示。

　　圖3是按照傳輸線法建立的微帶天線等效電路。Ys為縫輻射導(dǎo)納;Y0為微帶貼片的特性導(dǎo)納。