一种UHF频段RFID标签天线实现方案

　　引 言

　　RFID是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术，它包括电子标签(tag)和读写器(reader)两个主要部分，附有编码的标签和读写器通过天线进行无接触数据传输，以完成一定距离的自动识别过程。RFID标签天线作为RFID系统的重要组成部分，在实现数据通讯过程中起着关键性作用，因此天线设计是整个RFlD系统应用的关键。

　　典型的RFID标签天线包括微带贴片天线和偶极子天线。RFID标签的性能容易受到环境介质的影响，尤其是微带偶极子天线，当它粘贴在一般的绝缘介质(如玻璃、塑料箱等)表面，会影响天线的电感量和降低谐振频点的品质因数;当它粘附在金属上时，由于电磁感应的作用，会吸收射频能量而转换成自身的电场能，因此减弱了原有射频场强的总能量，同时也会产生感应磁场，磁力线垂直于金属表面，使得射频场强的分布在金属表面发生变形，磁力曲线趋于平缓。因此，当标签贴附在金属表面或非常接近金属表面时，该空间内实际并无射频场强分布，标签天线无法切割磁力线而获得电磁场能量，因而标签无法正常工作。

　　本文设计了一种UHF频段RFID标签天线。在微带矩形天线理论基础上，改进了E型开槽天线的结构，用微带线侧馈代替了背馈方式，使天线与芯片能良好地匹配，并通过获得双谐振频率扩大了带宽。

　　1 微带RFID贴片天线

　　微带贴片天线通常是在一个薄介质基片上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀等方法做出一定形状的金属贴片，利用微带线或同轴探针对贴片馈电，如图1所示。因为微带贴片天线自身有一个金属的地板，当其粘附在各种物体上时，天线背面的电磁场不会受到太大影响，故可以在多种环境下正常读取。

　　利用传输线模型分析微带天线是较有效的方法。该方法的基本假设如下：微带贴片和接地板构成一段微带传输线，传输准TEM波，场在传输方向是驻波分布。而在其垂直方向是常数;传输线的两个开口端(始端和末端)等效为两个辐射缝口径场，即为传输线开口端场强，如图2所示。

　　图3是按照传输线法建立的微带天线等效电路。Ys为缝辐射导纳;Y0为微带贴片的特性导纳。

　　2 E型RFID标签天线设计

　　对于一般的微带贴片天线，它的辐射激励可以等效成一个谐振回路。在矩形微带贴片天线的基础上，采取E型结构，即沿天线的匹配方向将金属贴片开两条平行宽缝 (见图4)。由于贴片上存在两个缝隙的作用，促使天线的谐振特性受到了影响，即原来的一个谐振回路变成了两个谐振回路，当这两个谐振回路的谐振频点靠得比较近时，就达到了扩展频带的目的。