一種使RFID圓柱波導的TE模縱向場分量不為零的解決方案

李丙宏

摘 要：RFID是物聯網核心技術之一。[1]作為RFID的關鍵技術之一的射頻天線，技術瓶頸嚴重制約了RFID的發展。本文計算了在RFID天線上附加壓電體后天線的傳輸能量的變化。解決了圓柱波導TE模縱向場分量為0的問題。

關鍵詞：RFID;圓柱波導;解決方案

壓電效應，就是鐵電體和某些電介質在機械形變時，其相對的兩個表面上會出現異號電荷的現象。逆壓電效應，即壓電體在通入交變電流時，壓電體交替出現機械振動的現象。通常壓電體靠近電極的區域會產生一個電壓，而且可以產生一個確定的固有頻率，所以壓電體對電流的影響對電流頻率的依賴性非常高。因此，我們在原有RFID天線的基本結構上引入一個壓電體結構，以提高天線的性能。如圖為壓電效應的原理圖（圖1）和逆壓電效應原理圖。

1 壓電體與電容器結合的能量流計算

（1）選擇半徑為a的圓形平板電容器，板間距離為d，并填充電導率為γ的均勻導電介質電導體，兩板間外加直流電源電壓為U。

（2）電容器內儲存的能量密度。

2 壓電等效處理及其仿真

2.1 壓電等效

考慮到電流在導體中傳播時絕大部分集中在表面，[3]因此對于帶壓電體的部分結構，不能沒有波導而直接使用全結構壓電體，這樣我們就必須引入一個構成表面電流的結構（圖4）：

2.2 仿真及結論

經過COMSOL仿真模擬的電容結構電磁場分布如圖

參考文獻：

[1]黃玉蘭.物聯網射頻識別（RFID）核心技術詳解[M].北京：北京郵電出版社，2012.12.

[2]駱超藝.移動導體和電介質情況下的靜電能公式推導[J].大學物理，2014，33（5）：13-14.

[3]王海龍，等.線電流源激勵下無耗異向介質層覆蓋導體圓柱電磁特性的研究[J].物理學報，2007，56（5）：2608-2615.