一种小型化圆形UHF频段RFID标签天线的设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第8卷第1期2008年1月科学技术与工程Vo1．8No．1Jan．20081671-1819(2008)1-0187-04ScienceTechnologyandEngineering@2008Sci．Tech．Engng．一种小型化圆形UHF频段RFID标签天线的设计李强赖声礼朱海龙(华南理工大学电子与信息学院，广州510640)摘要为满足UHF频段RFID标签小型化的要求，在电容式耦合圆弧标签天线的基础上，提出了一种小型化圆形UHF频段RFID

2、标签天线的设计方案。仿真结果表明，该标签天线与标签芯片之间具有良好的阻抗匹配特性、良好的天线辐射特性。其构形可以很好地满足UHF频段标签天线的具体要求。关键词RFID标签天线小型化圆形阻抗匹配’中图法分类号TN820．1；文献标志码ARFID(RadioFrequencyIdentification)技术近年到与LF和HF频段小型化标签相仿的尺寸，从而为来在国内外获得了很大的发展。随着RFID技术应UHF频段RFID技术的进一步发展提供了技术上的用的日益广泛，出现了很多值得关注的新热点问题。可能

3、。UHF频段RFID系统的频率范围目前限定在RFID系统目前主要应用在LF、HF、UHF和微波等频860MHz至960MHz。本文在目前已广泛使用的915段。其中UHF频段RFID系统由于工作距离远大于MHz频率上，对电容耦合式圆弧标签天线和在此基础LF和HF频段RFID系统，在许多领域取得很广泛的上提出的小型化圆形标签天线进行了仿真分析，给出应用．2]。与电感耦合式RFID系统的成熟技术相了这两种标签天线的阻抗图和天线辐射方向图。仿比，UHF频段RFID系统在许多方面还存在有待解决真结果表明这

4、种小型化的圆形标签天线在915MHz的问题；其中的一个重要问题就是标签的小型化问频率上有较好的阻抗匹配特性和天线辐射特性，可以题。目前已广泛使用的UHF标签多使用偶极子天线同时满足小型化和标签性能两方面的要求。及其变型结构，如弯折线天线、折合偶极子天线等。以上的各种标签天线普遍尺寸较大，导致UHF频段l标签天线设计的基本原则标签普遍尺寸较大，无法使用在体积较小的物体上，1．1标签天线与标签芯片的阻抗匹配极大地限制了UHF频段RFID系统的使用范围。为UHF频段RFID系统基于反向散射的原理进行解

5、决这个问题，本文在电容耦合式圆弧标签天线的基工作。标签通过改变等效雷达截面积来改变返回础上，提出了一种小型化圆形UHF频段RFID标签天至读写器的反射信号强弱。标签芯片可以根据控线的设计方案。该天线原型的直径尺寸为41mm，可制信号改变所呈现出的阻抗，从而改变与标签天线方便地制作于瓶盖等物体之中，为UHF频段RFID系的匹配程度，RFID系统必须有足够的精度辨别两者统的应用提供了广泛的前景。如使用高相对介电常之间的区别]，从而从中获取控制信号中所包含的数的基板，标签天线的尺寸可以进一步降低，可以

6、达信息。出于成本方面的考虑，UHF频段的无源标签将2007年9月25日收到第一作者简介：李强(1978一)，男，四川达州人，华南理工大学不能在标签中引入阻抗匹配电路，也就是说标签天电子与信息学院05级硕士研究生，研究方向：RFID技术。E—线的阻抗必须可以直接与标签芯片的阻抗直接实mail：gzliqian0o1@163．tom。现一定程度的阻抗匹配，由于失配所导致的反射系维普资讯http://www.cqvip.com188科学技术与工程8卷数必须小于一定程度。标签芯片所吸收的功率可1的下端。

7、两圆弧的连接点处引出一条阻抗调节表示为[：臂，通过调节阻抗调节臂的长度，可以方便地对标Pagre。=Pr(1)签天线呈现出的阻抗进行调节，从而实现与标签芯(1)式中P一为标签芯片吸收的功率，P为标签片之间的良好匹配。该标签天线制作于介电常数天线从外界吸收的功率，r是标签芯片吸收功率因：4．7的FR4板上，板厚度为1．6mm。天线导体子。(2)式中：所选用的材料为电导率=4．9×10S／m的金属，厚度为0．035mm。由以上参数可得出等效的相对r=一，=．『(2)介电常数为=3．27，则可得(2)

8、式中，为标签天线到标签芯片的电压反射lA=184mm(4)系数，z和分别是芯片的阻抗和阻抗的实部，z。￡：和。分别是天线的阻抗和阻抗的实部。得出标签天线仿真模型的尺寸如图1所示(单1．2对标签天线辐射方向图的要求位mm)。综合反向散射和标签匹配的因素，一个UHF频段的RFID系统的最大工作距离可表示为：r一=√㈩【j(3)式中A为工作波长，P。为读写器发射功率，G为读写器天线增益，G为标签天线增益，P为标签芯片能够正常工作的最低门限功率。由以上的分析可见，一个UHF频段RFID系统的工作性能与标