一種用于RFID系統的雙頻微帶天線的設計

2 天線設計與仿真
根據以上原理，這里將E形天線與IFA天線相結合實現了雙頻微帶天線，如圖3所示。根據文獻[9，10]，有：

式中：W為天線的寬度；c為光速；f為工作頻率；εr為介質相對介電常數。

天線的長度一般參照λg／2取值，λg為介質中的波長，有：

式(10)中，有效介電常數和△L可以根據以下公式計算：

式中：εe為有效介電常數；h為介質基板厚度。
根據式(8)～(12)可以估算出天線的尺寸W和L。然后，在基于FDTD的．Ansoft HFSS 10．0上建模，仿真優化，得到圖3所示的天線模型。仿真結果如圖4所示。天線的結構參數如表1所示。

從圖3可以看到，該微帶天線是由E形天線與共面IFA共同構成的，天線印刷在厚度為2 mm，相對介電常數為4．6的FR4基板上，天線引入了感性短路針來抵消容性。在調試中發現天線的性能對以下參數特別敏感：槽的寬度對第二諧振點影響比較大，其影響主要體現在諧振深度上，而不產生頻偏；短路針的位置對第一諧振點影響比較大，其影響主要體現在諧振深度上，而不產生頻偏；槽之間的距離越近，諧振頻率越大，而對諧振深度的影響卻甚微。
從圖4(a)可以看到，天線諧振在850 MHz，920 MHz。諧振點處VSWR=1．09，帶寬(VSWR2)840～860 MHz和910～930 MHz，完全滿足UHF中國頻段的要求。從圖4(b)～(e)的方向圖可以看到，無論是在850 MHz還是在920 MHz，天線的后瓣均比較小，從而實現了該天線高的前后抑制比。

3 結 語
在此針對UHF頻段RFID讀寫器天線兼容840～845 MHz和920～925 MHz雙頻段的要求設計了一款新穎的雙頻微帶天線。仿真和測試結果表明，這種天線諧振在850 MHz和920 MHz兩個頻點，兩個諧振點處帶寬(VSWR2)滿足覆蓋840～845 MHz和920～925 MHz雙頻段的要求，且具有較低的后瓣。