文档介绍：第11卷第19期 2011年7月 1671~1815(2011)19—4602—04 科学技术与工程 ScienceTechnologyandEngineering July201l ⑥ . UHF频段近场耦合RFID读写器天线设计苏艳黄海洋陈东杰(华南理工大学广州汽车学院,广州510800) 摘要设计了一款用于UHF频段近场耦合RFID读写器天线。采用弯折偶极子天线结构,极大地减小了天线的尺寸。利用商业软件ZelandIE3D进行仿真设计和优化,给出了天线的反射系数、辐射特性和电流分布。在仿真的基础上,进行了实物制作并测试,实测与仿真吻合较好,满足实际应用的需求。关键词 RFID 偶极子天线近场耦合中图法分类号 ; 文献标志码 B RFID(RadioFrequencyIdentification,射频识别技术)是利用射频信号通过空间耦合方式进行非接触双向数据通信,对目标进行识别并获取相关数据的一种自动识别技术?。主要用于军事、物流仓储、商品零售、交通运输、防伪和资产管理等领域。其核心部件是读写器与电子标签。 RFID系统分为近场耦合和基于电磁波反向散射两种工作方式_3J。后者工作距离较长,但容易受周围介质环境的影响,导致其系统的功能受到极大限制。而近场耦合RFID系统利用磁场耦合,工作在近场区,在液体等恶劣环境下有较好的性能,因此,对它的研究得到越来越多的重视。本文着重对 UHF频段近场耦合读写器天线进行研究。 1理论分析与设计近场耦合系统的基本原理类似于一个变压器。阅读器天线的作用类似于初级线圈,而标签天线的作用类似于次级线圈。读写器的天线线圈中流过交流电流,在阅读器天线的近场区形成一个交变磁场。标签进入阅读器的有效工作区后,标签天线的两端产生相应的感应电压J,此电压与磁场变化的 2011年3月29日收到第一作者简介:苏艳(1983一),湖南人,硕士研究生,助教,研究方向:REID技术。频率成正比,因此,当UHF射频识别系统采用近场耦合方式工作时,在阅读器天线近场区内有比LF/ HF近场耦合系统更好的性能。由于UHF频段的阅读器尺寸与波长可相比拟, 近场和远场的划分可定义为:r。= ,D为阅读器天线的最大尺寸,A为波长j。在近场中,场强的大小与离天线距离的三次方成反比,能量储存在变化的电场和磁场之中,有利于进行能量耦合,不易受环境的影响。 A0 L—(a】偶极子(b)环天线(c)贴片天线图1平面天线图1所示为三种平面天线:偶极子天线、环天线和贴片天线。他们的谐振频率取决于天线的尺寸。对于偶极子,当波长是天线长度的两倍的时候产生谐振;对于环天线,当波长和天线长度相等时产生谐振;贴片天线基材的介电常数通常影响天线的谐振频率,但是,一般来说,当天线的长度为半个波长时就产生谐振。可见,在相同谐振频率下,采用偶极子结构的天线尺寸最小J。而且,根据弯折偶极等目 19期苏艳,等:UHF频段近场耦合RFID读写器天线设计子天线的传输线模型与天线模型分析法,可将弯折偶极子天线建模为变压器模型,方便进行阻抗变换。在UHF射频识别系统中,偶极子天线及其变形结构是最常用的天线,本文所设计的天线是基于传统的半波长偶极子天线变换成方形结构以便实现小型化。 2仿真结果与分析根据以上分析,采用FR4基板