新型弯折偶极子RFID天线的小型化分析与设计

标签天线是RFID系统的关键部件,UHF频段RFID系统多采用偶极子天线及其变型型式,由于受RFID卡尺寸的限制,天线的小型化成为制约RFID技术发展的瓶颈之一.文章创新性地设计了一种最大理论读取距离为5.6m的新型弯折线偶极子RFID标签天线,尺寸仅为22.5mm×30.5mm×1.6mm,小于目前已出现的标签天线,其方向性及带宽性能良好,阻抗调节臂的引入使得天线与标签芯片的匹配变得更加方便.采用无通孔和短路结构的单层印刷电路板加工天线,其测试结果与仿真结果具有良好的一致性.     

一种双偶极子RFID 标签天线设计*

设计了一款由两个弯折的偶极子天线,一个矩形环馈构成的新型超高频(UHF)射频识别(RFID)标签天线,尺寸为76 mm×31.4 mm×0.508 mm.该天线具有宽带,高增益和良好的辐射性能.为了降低制造成本,天线被印制在一个没有地平面和短路探针的单层基片上.我们制作了相应的实物天线,实验结果表明提出的天线在915MHz谐振频率时带宽能覆盖全球超高频射频识别频段840-960 MHz(S11＜-10 dB).此外,我们对天线的输入阻抗和自由空间中的阅读距离进行了测试.仿真和测试结果表明所设计的天线满足RFID标签应用要求.     

UHF频段超小型RFID无源抗金属标签天线设计

提出了一种超小型UHF频段无源RFID标签抗金属环境的技术方案。采用高介电常数介质并通过开槽增加电长度,设计中考虑了环境金属物体对标签天线的影响,采用CST MWS软件建立模型并分析了标签天线主要尺寸的变化对标签天线阻抗与所采用的RF芯片阻抗的匹配影响,对造成阻抗变化明显的变量进行调整以获得可接受的阻抗匹配程度。采用网版印刷银浆制作了标签样品并进行实际测试。实验结果表明:实测与仿真结果比较吻合,标签阻抗匹配良好,实测读取距离大于2m满足实际使用需要,标签尺寸仅为12mm×7mm×3mm,可应用于物联网中小型金属物件的管理。     

卷烟包装用UHF RFID抗金属标签天线的设计

为了对内含铝箔的卷烟包装进行防伪识别,设计了一种无源超高频射频识别(UHF RFID)抗金属标签天线。该天线结构简单,可印刷于烟盒表面,并能与包装的金属拉线结构一体化,增强标签的防伪性能。采用Ansoft HFSS软件建模仿真,分析了主要结构参数的变化对标签天线输入阻抗的影响。优化后的结果表明,该天线具有较高的增益、较远的读取距离、良好的方向性和阻抗匹配特性,且带宽能够覆盖915 MHz UHF RFID频段范围。制作标签样品并进行实际测试,结果表明:实测与仿真结果较吻合,读取距离可达8 m,能够满足实际应用的需求。     

基于SL3IC3001芯片的UHF频段RFID多应用天线设计

设计一种基于SL31C3001芯片的UHF频段RFID无源微带贴片天线。该天线利用三维结构微带天线模型,实现了与底面无关的RFID标签;采用E型结构形式,通过一对沿着辐射边界的宽缝,实现较宽的带宽,解决了其他形式的uHF频段RFID无源天线靠近金属或者其他电介质时性能下降甚至失效的问题。通过电磁软件Ansoft HFSS仿真可知,该天线有较宽的带宽和合适的增益。实测结果表明,标签天线在不同环境下读取距离均可达到12m,具有较好的多应用性能。     

一种小型UHF RFID抗金属标签天线的设计

针对射频识别标签天线小型化、抗金属环境的实际需求,提出了一种可应用于金属环境的超高频射频识别标签天线.通过在矩形贴片上开槽来实现小型化,天线总尺寸为56 mm×50 mm×1.6 mm.通过改变槽的尺寸调节标签天线的输入阻抗,结合等效电路图分析抗金属标签天线的设计过程,从而方便地实现与标签芯片的共轭匹配.实验结果表明,实测和仿真结果比较吻合,标签阻抗匹配良好,实测最大读取距离达3.1m.与其他标签天线相比,该天线具有结构简单、成本低、易于实现和读取距离远等优势.     

一种面向卷烟包装新型超高频rfid标签天线设计

本文设计了一种新型的抗金属无源UHF射频识别(RFID)印刷标签天线.该天线可以应用在卷烟包装上,仿真和实测数据证明,在915MHz处天线的阻抗为(20+j149)Ω,能和Alien Higgs -2芯片很好的实现共轭匹配.该标签天线的工作带宽为31MHz,通过RFID阅读器实测表明,所设计的标签天线读取距离可达到0.8m.     

新型小型化双频RFID微带天线设计

针对当前读写器天线存在尺寸较大、设计成本较高的问题,设计了一款适用于UHF频段和ISM频段的小型化双频单层手持读写器天线。天线采用FR4介质层,首先在辐射贴片中间开正方形槽并在辐射贴片上分别开四边狭缝和四角狭缝,实现天线的双频和小型化,然后对天线结构中的各个参数进行仿真分析,最终确定天线各个参数取值,并制作出实物进行测试。测试结果表明,天线工作频段为910～938 MHz和2.42～2.48 GHz,阻抗带宽分别为28 MHz和60 MHz,最大增益分别为-1.68 dB和-2.67 dB,所以本文设计天线符合UHF频段和ISM频段的要求。天线的尺寸为72 mm×72 mm×3 mm,与其他同类型天线相比体积更小,且采用单层设计,使设计成本有所降低。     

超薄高增益UHF 抗金属标签天线设计

设计了一款超薄的高增益UHF抗金属标签天线。标签天线以高介电常数的陶瓷为介质基板,由上层带有双T 型槽缝的金属贴片、介质基板和下层金属贴片组成,天线平面尺寸为80 mm×40 mm,厚度仅为0.8 mm。天线结构简单,不需要短路通孔、短路销钉或短路贴片将天线上层贴片与地板相连,通过改变天线上层贴片T 型槽缝的尺寸,可以对标签天线阻抗进行有效调节,并实现天线的低剖面。天线未加金属地板最大增益为3.4 dBi,加载金属地板最大增益为6.9 dBi,且加载金属地板前后天线的中心频率和阻抗带宽无明显变化。实际测试结果与仿真结果比较吻合,实测未加载金属地板状态下最大识别距离为4.5m,加载金属地板状态下实测最大识别距离为6.8 m。     

一种紧凑的UHF RFID抗金属标签天线的分析和设计

提出了一种可应用于金属环境的超高频射频识别标签天线。通过在圆盘贴片上开槽来实现小型化,天线总尺寸为76 mm′76 mm′3.2 mm。设计的天线采用单层结构的FR4 基板,天线结构简单并不需要过孔及销钉。通过改变槽的尺寸可以有效地调节标签天线的输入阻抗,从而方便地实现与标签芯片的共轭匹配。实验结果表明:实测和仿真结果比较吻合,标签阻抗匹配良好,实测最大读取距离达6.8 m。与其他标签天线相比,该天线具有结构简单、成本低、易于实现和读取距离远等优势。     

Broadband UHF RFID tag antenna with a pair of U slots mountable on metallic objects

A broadband ultra-high frequency radio frequency identification (UHF RFID) tag patch antenna with a pair of U slots is presented. By embedding a pair of U slots on the patch, a new resonant mode adjacent to the origin mode is excited and a broadband characteristic is achieved. The measured half-power bandwidth of the proposed antenna is 133 MHz and it covers all UHF RFID frequency bands. Measurement results show that the proposed antenna can work on metallic objects of different sizes in both North America and Europe bands.     

Shorted Microstrip Patch Antenna Using Inductively Coupled Feed for UHF RFID Tag

A very small patch‐type RFID tag antenna (UHF band) using ceramic material mountable on metallic surfaces is presented. The size of the proposed tag is 25 mm×25 mm×3 mm. The impedance of the antenna can be easily matched to the tag chip impedance by adjusting the size of the shorting plate of the patch and the size of the feeding loop. The measured maximum reading distance of the tag at 910 MHz was 5 m when it was mounted on a 400 mm × 400 mm metallic surface. The proposed design is verified by simulation and measurements which show good agreement.     

一种UHFRFID系统宽带标签天线的设计

基于微带天线结构,设计了一款适用于整个UHF RFID系统的新型宽带标签天线。在H型贴片上开H槽,形成了两个相近的谐振点,调整H槽的位置和大小,使两个谐振点靠近耦合,从而拓展了天线带宽。通过改变贴片底部矩形槽深度和微带线长度调整天线的输入阻抗。使用软件HFSS14.0进行仿真分析。结果表明,该天线具有很好的宽频特性(766～989 MHz,回波损耗S11<10 dB),在超高频段(840～960 MHz)内具有良好的阻抗匹配特性。     

Indirect coupling method for RFID tag antenna design

Proposed is an indirect coupling method for designing an RFID tag antenna, which can not only achieve broadband operation, but can also conveniently implement a complex conjugate impedance match between an antenna and an RFID chip. An equivalent circuit model of the proposed coupling method is presented to characterise the performance of the antenna. An example is included to demonstrate the coupling method for an antenna with half-power bandwidth of approximately 16% (840-985 MHz), and which covers the entire UHF RFID frequency band. Estimated and simulated results are shown to be in good agreement with measured ones.     

小型化低剖面UHF RFID抗金属标签天线设计

针对超高频抗金属射频识别(RFID)标签的小型化和低剖面需求,提出了一种可用于金属表面的超高频RFID标签天线,其尺寸为50 mm×20 mm×0.9 mm。该设计采用CST MWS软件进行建模仿真,分析了嵌入式馈电结构尺寸变化和矩形开槽尺寸变化对标签天线输入阻抗的影响,并调整相应参数以达到标签天线输入阻抗与芯片阻抗的共轭匹配。实测结果表明,标签天线输入阻抗与芯片阻抗匹配良好,在910 MHz处有最大实测阅读距离为4.3 m,且具有小尺寸和低剖面,可应用于物流、医疗、零售等多种领域的金属场景。     

Design of an Ultra‐Compact UHF Passive RFID Tag Antenna for a Medical Sample Tube

In this letter, a small‐sized ultra‐high frequency (UHF) RFID tag antenna for a medical sample tube is proposed. The RFID tag antenna is designed and fabricated based on the circular loop antenna used in the UHF band (Korea standard, 917 MHz to 923.5 MHz). The tag antenna size is reduced using a circular meander stub. The antenna has a physical size of 8 mm, which is about λ/40 in electrical length. The proposed tag antenna is molded into a medical sample and multitag identification is performed.     

一种新型宽带双频段圆极化RFID读写天线

提出了一种新型宽带双频圆极化射频识别(RFID)读写天线,由上层的旋转对称折合振子和缝隙加载的方形贴片以及下层的紧凑型馈电网络构成。天线具有两个外部端口,分别激励低频0.9 GHz和高频2.45 GHz双频段的圆极化辐射。借助HFSS对天线进行了建模、仿真和优化,最后采用FR4板材制作天线实物并完成了试验测试。天线的外部尺寸为0.6λ0×0.6λ0×0.1λ0(λ0为0.9 GHz频点下的自由空间波长),测试结果表明,天线在低频段和高频段的-10 dB阻抗带宽和3dB轴比带宽分别为91.1%(4.9%)和87.8%(1.3%),频段内的峰值增益为5.48 dBic(3.63 dBic),最小轴比为1.1 dB(1.2 dB),在高低频段内,天线的辐射方向图对称稳定。该天线不仅能够满足全球通用型UHF频段(0.84~0.96 GHz)和ISM频段(2.4~2.5 GHz)RFID读写应用需求,而且具有低成本、易加工等优点,在物联网领域将具有很好的应用前景。     

用于金属表面的UHF RFID标签天线优化设计

UHF RFID 标签天线置于金属表面会引起阻抗变化以及阻抗失配,因此为了减小金属表面的影响,提出一种用于金属表面的UHF RFID 标签天线阻抗匹配优化设计方法。首先在折叠偶极子天线臂上附加短路段来调整标签天线的输入阻抗,通过粗略调节短路段的位置使天线和RFID 标签芯片在金属表面达到阻抗的基本匹配,然后利用遗传算法优化得到天线最优的长度、宽度和短路段位置,使天线和RFID 标签芯片在金属表面达到准确的阻抗匹配。所设计天线阻抗及方向图的仿真和测试结果表明该优化设计方法能够使RFID 标签天线在金属表面正常工作。     

Dual-band HF-UHF RFID tag antenna

A dual-band HF and UHF RFID tag antenna with two feeding points is presented, fabricated and measured. A convenient HF resonance is obtained with an HF ASIC chip as well as good impedance matching with UHF ASIC chip in the European RFID UHF band. Tuning techniques of the design parameters are proposed, and tag performance in both frequency bands is evaluated.