RFID标签用缝隙天线分析与设计

　　2.5　天线平片大小的影响
　　在h=l=s=10mm，L=120mm，改变W来分析本问题。仿真结果的S11曲线如图7所示。

　　4条天线的辐射方向图与图3(b)相似。表5是缝隙平片大小与谐振频率、谐振点阻抗、谐振点的S11值、增益和效率关系表。可以看出，天线谐振频率微降，谐振点阻抗随平片宽度的减小呈增大态势，但增幅减缓，说明天线对电流的阻碍增加，增益下降。以上所有天线的效率都较高，接近100%。

　　3　设计与测试

　　基于上述缝隙天线特性的分析结果，本文在FR4基板上设计了一款RFID标签用矩形缝隙天线，结构如图8所示1工作频率为f=915MHz，与之匹配的标签芯片(Atmel公司ATA5590)端口阻抗为Zchip=1210-j21710欧姆1金属平片大小为8010mm×6010mm,缝隙宽为110mm,缝隙水平长6010mm，缝隙高为2010mm1仿真显示天线在915MHz处的阻抗为918+j21812欧姆，与标签芯片端口阻抗匹配得很好，S11=-4413db，天线的方向系数为3157dbi，辐射效率为80113%。相应仿真结果见图9和10，图11为制作的缝隙天线实物图。

　　测试条件:RF信号频率915MHz，衰减置于10dbm，调制为AM，调制深度100%和调制信号频率为1KHz的方波。被测试天线与标签芯片的等效输入电路相联，接收来自发射天线的信号，通过测量输入电路端口上的电压大小来说明被测试天线的性能。在相同的条件下，测量得等效输入电路端口上的电压越大，说明天线接收性能越好。测试结果见表6，表中距离为发射天线到测试天线间的距离。结果说明，该缝隙天线的性能比文献[6]的好。

　　另外，使用AWID公司的MPR-3014阅读器在天线辐射功率为4W，中心频率为915MHz，并且在标签天线与阅读器天线良好接收条件下，测得阅读距离为610m。根据文献[7]报道，文中设计的标签天线基本达到了应用要求。

　　4　结论

　　本文研究了平面矩形弯折缝隙天线结构参数对其谐振特性的影响，缝隙的弯折次数和高度能有效地降低其谐振频率，可用于缩减天线尺寸。最后基于弯折对缝隙天线性能的影响和给定芯片，提出了一款UHF射频识别标签用的缝隙天线，制作了相应的实物天线。仿真与测试结果显示，所设计的天线基本达到应用要求。可以预计，弯折缝隙天线将是UHF标签天线设计领域看好的发展方向。