一種小型化定向輻射RFID閱讀器天線設(shè)計(jì)

丘榮文，袁家德

(福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院，福建 福州 350108)

0 引言

射頻識(shí)別(RFID)系統(tǒng)一般由閱讀器、 標(biāo)簽和后端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三部分組成[1]，其中閱讀器與標(biāo)簽之間通信是依靠天線來進(jìn)行電磁波的發(fā)射和接收，天線的性能決定著標(biāo)簽的靈敏度及閱讀器的讀取距離和效率[2]. 隨著RFID的廣泛應(yīng)用，對(duì)定向輻射的小型化RFID天線提出了更高的要求. 近年來，研究者們提出多種閱讀器天線結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)定向輻射和小型化. 文獻(xiàn)[3]提出Yagi-Uda天線通過兩層環(huán)形結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)天線的定向輻射； 文獻(xiàn)[4]提出一種高選擇性、 低交叉極化的寬帶高增益貼片； 文獻(xiàn)[5]采用四層導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和金屬背腔來提高RFID閱讀器天線的前后比； 文獻(xiàn)[6-7]設(shè)計(jì)了小型圓極化的RFID閱讀器天線； 文獻(xiàn)[8-9]通過在貼片上刻蝕槽并加載耦合帶減小天線尺寸； 文獻(xiàn)[10-12]通過設(shè)計(jì)饋電結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了高增益天線. 然而文獻(xiàn)[3-5]所提天線結(jié)構(gòu)較復(fù)雜, 不利于批量生產(chǎn)； 文獻(xiàn)[6-7]易于集成且體積較小，但天線增益和效率較低，帶寬較窄； 文獻(xiàn)[8-12]中天線所占面積較大, 不適用于移動(dòng)終端設(shè)備.

本研究設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于UHF RFID閱讀器的小型化定向環(huán)形天線. 天線由輻射面和接地面雙層結(jié)構(gòu)組成，輻射貼片彎折，并在環(huán)形內(nèi)部加載兩個(gè)短路單元來減小輻射面所需要尺寸，通過在接地面上開圓環(huán)形槽減小其所需尺寸，從而實(shí)現(xiàn)天線總尺寸的縮減.

1 天線結(jié)構(gòu)

天線結(jié)構(gòu)如圖1所示. 圖1(a)為天線的側(cè)視圖，從圖中可以看出，天線由輻射面和接地面組成，分……