一文读懂UHF RFID天线的设计技术

接地面大小是对天线性能影响的另一个因素。通过仿真研究发现，金属面大小的变化对谐振频率、输入阻抗、带宽影响较小，但对辐射效率、方向图的影响较大。在面积为60 mm&TImes;36 mm的金属表面工作时天线增益较低，只有1．90 dBi；随着金属表面面积增加到72 mm&TImes;36 mm，天线的增益增强到2．06 dBj，但随着金属面积的进一步增大天线的增益又有所下降，因此得出天线增益大小变化并不与金属面大小变化成正比，原因是在金属表面面积增加到一定程度时，天线的辐射方向会发生畸变，使得垂直于辐射面的辐射场减弱，此时天线的增益会有所下降。

　　图6为该天线的阻抗曲线，可以看到在900 MHz时天线的阻抗为（44．24-j5．96）Ω，需要选择阻抗值为（44．24+i5．96）Ω的芯片与天线进行共轭匹配。如果使用的芯片阻抗值不是（44．24+j5．96）Ω而是其他的容性值，可以通过调整天线的开槽长度来优化其阻抗值以达到天线与芯片之间的共轭匹配。

　　2．2 测试结果

　　本文中采用Ansoft公司的HFSS软件和安捷伦公司的N5230A矢量分析仪进行了仿真和实测。图7为天线的增益图，图8为天线的仿真与实测结果，从中可以看出实测结果与仿真结果较好吻合，验证了该设计的实用性。该天线采用相对介电常数4．4、厚度1 mm的FR4基板进行加工，实物如图9所示。

　　3 结 语

　　本文提出了一类结构简单、兼容多标准的UHF抗金属无源电子标签天线。该天线利用环形微带线与偶极子结构的结合实现了在金属表面高增益的特性；同时，可以调节槽线长度来优化天线的特性阻抗，使其能够与芯片阻抗共轭匹配从而提高无源电子标签性能。通过实验分析得到在金属板面积为72 mm×36 mm、与天线距离为3 mm时，该天线可在900 MHz获得最大增益2．06 dBi。最后基于仿真分析，加工了一个实物天线。实际测量结果与仿真结果吻合良好，验证了该天线设计的有效性。