射頻識別系統(tǒng)微帶蝙蝠翼天線設計

　　摘要：天線設計及制造技術是RFID的核心關鍵技術之一，天線性能直接決定了RFID系統(tǒng)的識別距離和范圍。本文針對RFID系統(tǒng)對天線的要求，將微帶天線與蝙蝠翼天線相結合，創(chuàng)造性地設計出新型的微帶蝙蝠翼天線，用矩量法對所設計的天線進行仿真分析;用腐蝕工藝制版法制作天線樣品，并對天線的性能進行測試。仿真和測試結果都顯示該款天線兼具蝙蝠翼天線寬頻帶、高輻射強度的特性及微帶天線尺寸小、低剖面的特點，是一款性能優(yōu)異的RFID系統(tǒng)天線。

　　射頻識別(RFID)技術是20世紀90年代開始興起的一種用射頻通信實現(xiàn)的非接觸式自動識別技術。射頻識別系列產業(yè)將成為一個新興的高技術產業(yè)群，成為國民經濟新的增長點，對提升社會信息化水平、促進經濟可持續(xù)發(fā)展、提高人民生活質量、增強公共安全與國防安全等方面都將產生深遠的影響，并具有重大的戰(zhàn)略性意義。

　　天線是一種將無線電收發(fā)信機的射頻功率信號以電磁波的形式接收或輻射出去的器件，天線的性能對整個RFID系統(tǒng)的性能具有決定的影響，因此天線的設計制造在RFID系統(tǒng)設計中具有舉足輕重的地位。

　　微帶天線簡介

　　微帶天線是一種隨現(xiàn)代通信發(fā)展的要求而發(fā)展起來的典型的低剖面、平板結構的天線。在20世紀50年代，G.A.Deschamps教授就己經提出了微帶天線的概念。1972年，由于微波集成技術的發(fā)展和空間技術對低剖面天線的迫切需求，R.E.Munson和J.Q.Howell等學者制成了第一批實用的微帶天線。隨后，微帶天線的發(fā)展日新月異，已經廣泛應用于航空、航天、通信等領域。微帶天線具有一系列常規(guī)天線不可比擬的突出優(yōu)點，例如重量輕、體積小、成本低、制造簡單、平面結構、可以和集成電路兼容、易于實現(xiàn)線極化或圓極化等。美中不足的是，微帶天線主要是一種諧振式天線，相對頻帶較窄，一般的單層矩形微帶貼片天線的帶寬只有2%-5%左右，頻帶窄的缺點一直嚴重地限制著微帶天線的應用。因此，需要運用一定的技術對微帶天線加以改進，以達到展寬其工作頻帶的目的。

　　蝙蝠翼天線簡介

　　蝙蝠翼天線是一種在無線通信中采用比較廣泛的一種天線，是一種由半波振子天線逐漸演變而來的多振子復合天線[5]。蝙蝠翼天線具有增益高、頻帶寬、功率容量大、輸入阻抗小且易于匹配、安裝調試方便、機械強度大、風阻小且造型美觀等優(yōu)點，廣泛應用于無線收發(fā)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的蝙蝠翼天線為全金屬結構，體積較大，無法放進RFID系統(tǒng)終端里。要將高性能的蝙蝠翼天線應用于RFID系統(tǒng)，就必須解決蝙蝠翼天線的小型化問題。

　　微帶蝙蝠翼天線的結構設計

　　為了解決微帶天線的寬頻帶工作問題和蝙蝠翼天線的小型化問題，我們將微帶天線和蝙蝠翼天線相結合，設計了一款微帶蝙蝠翼天線，它可以同時獲得兩種天線的優(yōu)異性能。

　　對于現(xiàn)代RFID系統(tǒng)，最具有應用前景的工作頻段為868~870MHz和902~928MHz。我們計劃設計一款微帶蝙蝠翼天線來覆蓋以上兩個頻段。在設計中，我們使用FR4介質板。介質板厚度為h=2.0mm，相對介電常數(shù)ε_r=4.0，天線尺寸為41mm×23mm。

　　我們設計的微帶蝙蝠翼天線結構如圖1所示?！　?/p>