物流業雙極化全向RFID天線設計

引言
在物流業中，RFID的應用不同于身份識別中RFID的應用，它需要能夠在較長的距離內和各個不同的方向上實現信號發射與接收，這就要求應用在物流業中的天線具有全向性。同時由于物流識別系統的主發射接收系統不可能做得很大，其天線極化方向就不一定能夠做成圓極化，這就要求把RFID的天線做成一個雙極化天線，使其在任何方向都使主接收系統能夠接收到RFID標簽板的信號。

1 雙饋電點圓形貼片天線設計
目前圓形貼片天線的研究主要趨于小型化，雙極化的研究基本沒有涉及。雙饋電點圓形貼片的天線就是為了使圓形貼片產生雙極化。
1．1 雙饋電點固貼片天線尺寸
雙饋電點圓形貼片的天線分為兩個部分：饋電部分與圓形貼片部分。饋電部分是由一個饋電口引出饋線，然后在饋線上分支形成兩根饋電線，分別饋于圓形貼片天線兩條垂直相交的直徑上，且兩根分支饋線的線長相差λ／4。為了使天線阻抗匹配值為50 Ω，在饋口處設置了一根調匹配支節，如圖1所示。通過調整L2與L1的長度，使天線的阻抗至50 Ω，這種形式的匹配電路加工制造簡易，成本低廉。

L2，L1的計算公式如下：
令ZL=1／YL=RL+jXL，則支節處向負載看進去的輸入阻抗為：

雙饋電點圓形貼片天線結構如圖2所示。

使用介質板的介電常數ε=3．3，介質板厚度為0．2 mm，天線半徑為17 mm，天線工作中心頻率f=2．85 GHz，其他尺寸如表1所示。

1．2 雙饋電點圓形貼片天線仿真結果
雙饋電點圓形貼片天線仿真結果如圖3，圖4所示。圖3給出了其駐波比，圖4是其E面輻射方向圖，可以看出在2．8～2．92 GHz范圍內駐波比小于2。從圖3，圖4中可以看出達到了最初的設計目的。

2 寬帶變形倒L天線設計
2．1 寬帶變形倒L天線尺寸
倒L天線由水平單元與垂直單元組成，具有水平極化與垂直極化性能，并且其長度和大約為λ／4，故其具有低輪廓特性。但是其頻帶比較窄，典型的只有中心頻率的百分之一。本設計的變形倒L天線帶寬會有很大的拓寬。倒L天線的結構圖如圖5所示。

使用的介質板為FR4板，介電常數ε=4．4，介質板厚度為1．5 mm，線寬W=1 mm。
其結構尺寸如表2所示。

2．2 變形倒L天線仿真結果
變形倒L天線仿真結果如圖6，圖7所示。圖6給出了其駐波比，圖7給出了其E面方向圖。從圖6可以看出，2．37～3．29 GHz其駐波比小于2，帶寬為32．3％，遠遠高于普通倒L天線的帶寬。由此可以看出，已經達到了設計要求。

3 結論
本文設計仿真了兩款雙極化全向天線，中心頻率均為2．85 GHz，兩款天線仿真結果均達到了設計要求。其中，雙饋電點圓形貼片天線可適合于不規則包裹的貨物信息采集追蹤，在本設計中使用的介質板就是一款軟介質材料，其厚度為0．2 mm。變形倒L天線的帶寬達到了32．3％，可用于要求寬帶情況下的貨物信息追蹤。