915mhz声表面波标签天线的小型化设计new

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1、《》2009年第1期工程科技915MHz声表面波标签天线的小型化设计刘炎廖同庆范欧洲（安徽大学，安徽合肥230039）摘要：声表面波标签天线小型化的设计是减小声表面波标签的尺寸的关键。文章通过将印刷偶极子臂弯折变型，设计了一款工作于915MHz频率上的小型化偶极子天线，经过ADS软件对该天线建模与仿真，验证了这款小型化天线完全满足声表面波射频识别的需要。关键词：偶极子天线；弯曲；声表面波射频识别；标签中图分类号：TN82文献标识码：A文章编号：1672-0547（2009）01-0086-03射频识别（RFID）的推广带来了零售、物流等相关产业革命性的变革。

2、声表面波射频识别（SAW-RFID）技术以声表面波器件为核心，克服了传统以IC芯片为核心的射频识别设备在金属物体，液体、高温、强电磁干扰环境中不能正常工作等问题，并且具有无源，识别距离远，能识别高速运动的物体等特点，非常适用于车辆不停车收费识别，路标识别，铁路车辆车号识别以及列车准确停靠控制等系统。然而由于受标签尺寸太大，成本太高等限制，声表面波标签还不能应用于零售等小物品的识别上。因此，如何降低标签成本，如何使标图2SAW标签的基本结构签小型化等问题日益引起研究者的关注。本文首先设计一款在图2中，与叉指换能器相连接的标签天线接收到阅读中心频率为915MHz

3、的印刷偶极子天线，然后对其进行小型器发出的高频脉冲询问信号后直接馈入叉指换能器（IDT），化设计，并通过ADS对天线进行仿真验证。IDT将所接受的射频信号通过压电效应转变成声表面波信1．声表面波射频识别标签号沿着压电晶体表面向正向传播，具有不同编码结构的的反声表面波射频识别技术是一种用声表面波标签代替传射器组又将声表面波信号进行部分反射并返回IDT，经过压统的IC标签的新型射频识别技术［1］。声表面波射频识别系电效应又将经过编码的声表面波信号转变成射频信号经由统主要由阅读器，声表面波标签，信息处理单元等三部分组标签天线发送返回阅读器。成，系统组成原理图如图1

4、所示：在声表面波标签的主要部分，信号都是以声表面波这种机械波的形式出现的。由于声表面波不涉及载流子的运动，速度和波长都远远小于相同频率的射频信号，因而声表面波标签具备了真正的无源、耐高温、不受电磁干扰、可以工作在金属，液体表面上以及识别高速运动物体的特点。此外，由于器件的尺寸是与波长相比拟的，要减小标签的尺寸的实质就是要对天线进行小型化。2．声表面波标签天线的设计声表面波标签天线是标签获取和传送信息的唯一途径，图1SAW-RFID系统原理图因而其性能和质量也是影响整个标签寿命、成本、通信距离当带有标签的被识别对象进入阅读器的可识别范围内和可靠性的决定性因素之

5、一。标签天线设计主要考虑的有：时，阅读器自动检测声表面波标签的存在，向标签发送高频工作频率和带宽，天线的物理尺寸，天线的阻抗匹配，天线的脉冲信号，在得到标签的有效信息后又返回阅读器。信息处增益等。受标签尺寸及价格的限制，一般的天线类型如喇叭理单元将反射回的信号进行处理，进而得到标签的信息，从天线，螺旋天线，反射面天线等都不适用于设计成标签天线。而完成自动识别。在IC卡标签中广泛应用的线圈天线，是一种利用线圈之间声表面波标签以声表面波器件为核心，它的基本构成如的电磁耦合来传送信息的近场天线，线圈天线工作频率小，图2所示［2］。一般在低频到高频之间，且作用距离在

6、一米以内，因而也不收稿日期：2008-12-21作者简介：刘炎（1983-），男，安徽安庆人，安徽大学电子学院电磁场与微波技术专业硕士研究生；廖同庆（1976-），男，安徽宿州人，安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室教师。-86-《》2009年第1期适宜应用于声表面波标签上。与线圈天线不同，印刷偶极子在天线满足通信系统所要求的电压驻波比小于1.5的天线利用电磁波的反向散射来相互传递信息，是一种工作在要求下，天线工作的中心频率为915MHz，带宽在856.7~超高频和微波波段，工作距离可达到10m以上的远场天线。984.9MHz，完全满足天线设计时的所需

7、的频率和带宽要求。此外，印刷偶极子天线还具有剖面低，结构简单等特点，非常由图4(b)得到，在915MHz时，馈点的阻抗为50*（1.140-适用于制作各种类型的标签天线。j0.092）=57-j4.6欧，能够较好地与50欧姆的同轴电缆馈线考虑到天线的成本和应用，选择的介质材料为厚度相匹配。1.6mm，介电常数为4.6。损耗角正切tandelt=0.018的RF4介标签的有效识别距离是设计标签天线主要考虑的因素，质板。天线的轮廓由厚度为0.018毫米的铜贴片制成。基于其计算公式为：微带天线与偶极子天线理论制成的印刷偶极子天线［3］，［4］，结构如图3所示：该天

8、线由偶极子天线和微带巴伦线两部分组成。图3上部为偶极