超高频正交馈电RFID读写器天线设计与仿真概要VIP免费

UHFRFIDReaderOrthogonalFeedingAntennaDesignandSimulationXinZhang1,LeiLi21)SchoolofInformationandCommunicationEngineering,HarbinEngineeringUniversity,Harbin,Heilongjiang,China(zhangxin@hrbeu.edu.cn)2)SchoolofInformationandCommunicationEngineering,HarbinEngineeringUniversity,Harbin,Heilongjiang,China(leericky@126.com)Abstract—Inthispaper,akindofUHFmicrostripantennasusinginRFIDreaderisproposed.Toachievegoodcircularpolarization(CP),branchcouplerisusedtofeedtheproposedantenna.Butasthejunctionreactanceeffects,thereisdeviationbetweentheoreticalresultsandtheactualsimulationofbranchcoupler.ThispapercorrectedthisdeviationbyusingtheADSsoftware’soptimizationfunction,andusedbranchlinetomatchtheportsbetweenthebranchcouplerandtheantenna.SimulationresultsshowedthattheantennahasareturnlossS11ofabout-22dB,S12ofabout-28dBat923MHzandgoodradiationcharacteristicsovertherequiredbandwidth,920-925MHz(ChineseUHFRFIDband).Keywords—antenna,RFIDreaderantenna,orthogonalfeeding,circularpolarization超高频正交馈电RFID读写器天线设计与仿真张昕1李磊21)哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，哈尔滨，黑龙江，中国2)哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，哈尔滨，黑龙江，中国摘要基于RFID系统对天线的要求，设计出了一种用于RFID读写器的超高频微带天线。该天线采用较为直接的正交馈电法，利用支线耦合器给微带天线馈电来激励两个振幅相等，相位差为90°的简并模，从而实现天线的圆极化辐射。由于节点抗效应等原因，使支线耦合器的理论计算结果与实际仿真有偏差，该论文利用ADS软件的优化功能来修正偏差，并利用分支线匹配法实现支线耦合器与天线之间的端口匹配。经过仿真得出，在923MHz天线的回波损耗S11约为-22dB，S12约为-28dB，同时在920-925MHz频率范围也得到了较好的天线辐射特性。关键词天线，RFID读写器天线，正交馈电，圆极化1．引言射频识别（RadioFrequencyIdentity，RFID）技术是利用无线射频方式进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据的自动识别技术[1]。在RFID系统中，天线在实现数据通讯过程中起重要作用，因此天线性能的好坏很大程微带天线作为一维小度上影响着整个RFID系统的性能[2]。型化天线，以其众所周知的低剖面、重量轻、制造成本低等颇具特色的优点，近年来在RFID天线开发应用中独占特别是高性能圆极化微带天线在当前的应用愈加鳌头[3~6]，广泛。双馈点正交馈电是实现圆极化最直接的方式，此方法利用两个馈电点来激励两个极化正交的简并模，并由馈电网络来实现两个简并模振幅相等，相位差为90°，以满足微带天线圆极化条件[7]。作为在微波集成电路中有广泛应用的支线耦合器，尤其是可使功率等分相位相差90°的3dB耦合器，不仅结构简单，而且容易制作[8~9]，适用于双馈点微带天线的馈电来实现圆极化。本文根据我国UHF频段射频识别技术应用标准，设计仿真了一种正交馈电圆极化微带天线，工作频率在920~925MHz之间，该天线利用3dB支线耦合器作为馈电网络来使两个简并模振幅相等，相位差为90°，达到了较好的圆极化性能，很好的满足了RFID系统对天线的要求。8-1-4244-9945-8/10/$26.00?2010IEEEPACIIA2010592．支线耦合器的分析与设计支线耦合器由两根平行传输线组成，通过一些分支线实现耦合。支线耦合器的典型结构如图1所示。在中心频率上分支线和传输线的长度都应为四分之一波长，但是由因此，于同一频率下微带线的导引波长λg随阻抗不同而异，对介电常数为εr=4.2，磁导率Mur=1，厚度H=1.5mm，金属层电导率cond=5.88e+7，厚度T=0.017mm，损耗正切tanD=0.003，表面粗糙度Rough=0。利用ADS的微带计算工具LineCalc计算得到主线长度L1=44.46mm，宽度W1=4.97mm，分支线长度L2=45.55mm，宽度W2=2.92mm。根据计算结果构建原理图，如图2所示。一般情况下图1中的λg1/4≠λg2/4，阻抗越高长度越长。理论上，若支线耦合器的各端口接匹配负载，信号由端口1输入，则在中心频率上端口2（隔离端）将无输出...