《電子技術(shù)應(yīng)用》
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物流業(yè)雙極化全向RFID天線設(shè)計
摘要: 為了使RFID在物流業(yè)中有更好的應(yīng)用,分別采用雙點饋電和結(jié)構(gòu)變形的方法,設(shè)計并仿真了雙饋電點圓形貼片天線和寬帶雙極化全向變形倒L天線。經(jīng)HFSS仿真得出,在中心頻率點為2.85GHz時,雙饋電點圓形貼片天線獲得了雙極化,變形倒L天線獲得了32.3%(VSWR<2)的寬帶。
Abstract:
Key words :

引言
物流業(yè)中,RFID的應(yīng)用不同于身份識別中RFID的應(yīng)用,它需要能夠在較長的距離內(nèi)和各個不同的方向上實現(xiàn)信號發(fā)射與接收,這就要求應(yīng)用在物流業(yè)中的天線具有全向性。同時由于物流識別系統(tǒng)的主發(fā)射接收系統(tǒng)不可能做得很大,其天線極化方向就不一定能夠做成圓極化,這就要求把RFID的天線做成一個雙極化天線,使其在任何方向都使主接收系統(tǒng)能夠接收到RFID標(biāo)簽板的信號。

1 雙饋電點圓形貼片天線設(shè)計
目前圓形貼片天線的研究主要趨于小型化,雙極化的研究基本沒有涉及。雙饋電點圓形貼片的天線就是為了使圓形貼片產(chǎn)生雙極化。
1.1 雙饋電點固貼片天線尺寸
雙饋電點圓形貼片的天線分為兩個部分:饋電部分與圓形貼片部分。饋電部分是由一個饋電口引出饋線,然后在饋線上分支形成兩根饋電線,分別饋于圓形貼片天線兩條垂直相交的直徑上,且兩根分支饋線的線長相差λ/4。為了使天線阻抗匹配值為50 Ω,在饋口處設(shè)置了一根調(diào)匹配支節(jié),如圖1所示。通過調(diào)整L2與L1的長度,使天線的阻抗至50 Ω,這種形式的匹配電路加工制造簡易,成本低廉。


L2,L1的計算公式如下:
令ZL=1/YL=RL+jXL,則支節(jié)處向負載看進去的輸入阻抗為:

雙饋電點圓形貼片天線結(jié)構(gòu)如圖2所示。

 


使用介質(zhì)板的介電常數(shù)ε=3.3,介質(zhì)板厚度為0.2 mm,天線半徑為17 mm,天線工作中心頻率f=2.85 GHz,其他尺寸如表1所示。

1.2 雙饋電點圓形貼片天線仿真結(jié)果
雙饋電點圓形貼片天線仿真結(jié)果如圖3,圖4所示。圖3給出了其駐波比,圖4是其E面輻射方向圖,可以看出在2.8~2.92 GHz范圍內(nèi)駐波比小于2。從圖3,圖4中可以看出達到了最初的設(shè)計目的。

2 寬帶變形倒L天線設(shè)計
2.1 寬帶變形倒L天線尺寸
倒L天線由水平單元與垂直單元組成,具有水平極化與垂直極化性能,并且其長度和大約為λ/4,故其具有低輪廓特性。但是其頻帶比較窄,典型的只有中心頻率的百分之一。本設(shè)計的變形倒L天線帶寬會有很大的拓寬。倒L天線的結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。


使用的介質(zhì)板為FR4板,介電常數(shù)ε=4.4,介質(zhì)板厚度為1.5 mm,線寬W=1 mm。
其結(jié)構(gòu)尺寸如表2所示。


2.2 變形倒L天線仿真結(jié)果
變形倒L天線仿真結(jié)果如圖6,圖7所示。圖6給出了其駐波比,圖7給出了其E面方向圖。從圖6可以看出,2.37~3.29 GHz其駐波比小于2,帶寬為32.3%,遠遠高于普通倒L天線的帶寬。由此可以看出,已經(jīng)達到了設(shè)計要求。

3 結(jié)論
本文設(shè)計仿真了兩款雙極化全向天線,中心頻率均為2.85 GHz,兩款天線仿真結(jié)果均達到了設(shè)計要求。其中,雙饋電點圓形貼片天線可適合于不規(guī)則包裹的貨物信息采集追蹤,在本設(shè)計中使用的介質(zhì)板就是一款軟介質(zhì)材料,其厚度為0.2 mm。變形倒L天線的帶寬達到了32.3%,可用于要求寬帶情況下的貨物信息追蹤。

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