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无线通信技术的迅猛发展,有力推动了轻便、小型、低剖面天线的研发。基于倒F结构的电小天线(以下简称IFA)体现出体积小,带宽宽,易制成内置式,结构简单,成本低等优点,从而具有强大的生命力和市场占有力。
倒F天线区别于一般微带天线的地方就是在贴片的边缘增加了短路面,以增大天线的带宽。同时,这种天线一般是四分之一波长,与传统的半波长贴片微带天线相比,其尺寸减少50%,大大缩小了天线尺寸。
倒F天线另一个特点是它一种能够在金属表面工作良好的天线形式。随着RFID技术的不断推广应用,在金属物体上使用电子标签的问题越来越突出。对倒F天线特性研究,将可设计出性能更好更稳定的标签天线,推动RFID技术的发展。
本文对IFA结构天线特性作较全面系统的分析,并根据分析讨论结果,指导设计UHF频段的RFID标签天线。
首先,根据IFA天线的等效模型对其传输及辐射特性进行了分析研究,并使用计算机仿真软件建立了IFA天线的电磁仿真模型。通过计算机仿真和实验室实测获得了大量的实验数据,重点验证仿真指和实测值的一致性,总结了基于IFA结构的各个结构参数对天线谐振频率、带宽、增益、输入阻抗及方向图等的影响。
其次,根据对IFA结构天线的全面分析,设计了一款工作在915MHz的RFID标签天线。并通过采用:1、对天线地面的开槽设计;2、辐射面开槽及弯折结构。找到了天线高度、带宽和增益之间较好的平衡点。仿真结果表明,天线带宽大于3.6%,高度为3mm,增益大于2.4dBi,基本满足设计指标,并具有良好的全向性。该天线实际上是双频段天线,只是通过弯折结构,调整两个谐振点靠在一起,以增大带宽。