小型RFID偶极子天线设计与优化-AET-电子技术应用

小型RFID偶极子天线设计与优化

来源：电子技术应用2012年第3期

张亚平，陶波，陈显才，吴光华

华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验，湖北武汉430074

摘要：无源RFID标签的读写性能主要取决于其天线和芯片的性能，其中超高频RFID标签通常采用偶极子天线。从理论-仿真-实验的角度详细介绍了偶极子天线的设计和优化方法，并制作了4款小型超高频RFID标签样品。测试结果表明，4款样品标签的性能与仿真的优化结果高度一致，该设计和优化方法可行。

关键词： 射频识别电子标签偶极子天线优化

中图分类号：TN911
文献标识码：A
文章编号： 0258-7998(2012)03-0117-03

Design and optimization of small RFID dipole antennas

Zhang Yaping, Tao Bo, Chen Xiancai, Wu Guanghua

State Key Lab of Digital Manufacturing Equipment and Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China

Abstract：The read range of passive RFID tags is decided by the properties of the antenna and the IC used by the tag. In UHF RFID systems, the dipole antenna is one of the most used. Based on theoretically analysis, electromagnetic simulation and experiment, this paper presents the design and optimization methods of a small dipole antenna in details. Four prototypes were fabricated. The test results show that the performance of the four tags is in good agreement with the simulation. The design and optimization method is effective.

Key words :RFID; tag; dipole antenna; optimization

射频识别RFID(Radio Frequency Identification)是一种非接触式自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境，被广泛应用于物流、防伪等领域。

RFID系统通常由读写器、标签和服务器组成。标签分有源标签和无源标签，无源标签由天线和芯片构成，结构简单，成本低。在超高频频段，标签天线常采用半波偶极子天线[1]。偶极子天线具有结构简单、效率高、制造成本低等优点。
1 偶极子天线设计
1.1 天线结构设计
由半波偶极子天线的定义，天线的总长度为工作频率下电磁波波长的1/2。结合电磁波在电介质中传播的波长公式，半波偶极子天线的长度La为：

4款样品天线分别选自天线优化设计的不同阶段，天线从773~776依次作了改进。从读取距离的测试结果可见，773~776的读取距离依次增加，天线776的读取距离最远，与仿真结果一致，可见本文所用的优化方法有效。
无源超高频RFID标签通常采用偶极子天线，本文采用理论分析和仿真优化相结合的方式设计了一款偶极子天线，并采用T型阻抗匹配结构实现与标签芯片的阻抗匹配。通过调节天线长度和阻抗匹配结构的尺寸对偶极子天线进行了优化，并制作了4款小型超高频RFID标签样品。测试结果表明，4款样品标签的性能与预期的优化结果一致,优化后的标签读写距离达到1.59 m。
参考文献
[1] FINKENZELLER K. RFID handbook: fundamentals and applications in contactless smart cards, radio frequency identification and near-field communication[M]. 3rd ed. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons Ltd., 2010.
[2] DEAVOURS D. UHF RFID antennas[M]. RFID Systems: Research Trends and Challenges, Bolic M, Simplot-Ryl D, Stojmenovic I, Hoboken, NJ:John Wiley & Sons, 2010, 57-98.
[3] MARROCCO G. The art of UHF RFID antenna design: impedance matching and size-reduction techniques[J]. IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2008,50(1):1-21.
[4] RAO K V S, SANDER P V N. Antenna design for UHF RFID tags: a review and a practical application[J]. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2005,53(12):3870-3876.
[5] TIKHOV Y. Comments on antenna design for UHF RFID tags a review and a practical application[J]. IEEE Transactions on Antennas and Propagation.2006,54(6):1906

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