在RF裝置中,當工作頻率增加到微波區(qū)域的時候,除了射頻電路的設計外,一個好的RFID標簽還要有好的天線設計。在選擇天線時,需考慮的因素包括天線的類型、天線的阻抗、貼標簽物品的RF性能、圍繞貼標簽物品的其它物品的RF性能。
天線類型的選擇必須使它的阻抗與自由空間和ASIC匹配,天線的目標是傳輸最大的能量進出標簽芯片,這就需要仔細地設計天線及其自由空間,讓它和相連的標簽芯片有最好的匹配。而折疊偶極子天線能通過選擇合適的幾何參數(shù)來獲得所需的輸入阻抗。端接的、傾斜的、折疊的偶極子天線性能非常出色,與半波偶極子天線相比尺寸要小很多,具有增益高、頻率覆蓋寬和噪聲低的優(yōu)點,若配合銅焊電氣端子和不平衡變壓器,能最大限度地提升增益、阻抗匹配和帶寬。
折疊偶極子天線原理
折疊短片(Shoaed—Patch)天線的結構演變見圖1。稱之為折疊短片S—P結構是因為這種天線由傳統(tǒng)的微帶片發(fā)展而來。眾所周知,傳統(tǒng)的矩形片天線在基本工作模式下天線長度是k。/2,如圖1(a)所示。考慮到圍繞片中間的電場弱化,我們能利用金屬屏蔽縮短中線周圍片塊而不明顯改變天線固有頻率,由此得到長度為λ0/4的S—P天線,如圖l(b)所示。接著我們反向折疊S—P天線短片塊和接地面為一體,如圖l(c)所示。注意到折疊S—P天線的整個電氣長度變化不大,但天線實際長度將減半為λ0/8。最后,我們在右邊新增加一塊接地面(原始的接地面已經變?yōu)樘炀上片塊)并且壓縮折疊片塊為一體,形成如圖l(d)的標準折疊短片S—P天線,該折疊天線能用不同方法集成到射頻電路板上。
圖1 折疊天線的結構演變
折疊偶極子天線的結構演變見圖2,折疊偶極子天線的構造見圖3?梢妰蓚折疊線取代了一般偶極子天線的直形線,跟以往的折疊偶極子天線不同,該天線不是一個閉合環(huán),它的折疊末端仍是開放的。折疊偶極子天線本質上是一個兩端折疊后用一個無感電阻連接的環(huán)型天線。折疊偶極子天線具有5:l或6:l的頻率特征,這意味著它可以有效工作在設計的最低頻率到5或6倍的頻率問。例如,折疊偶極子天線的設計最佳頻率在4.9 MHz,但可以工作在一直到25~29 MHz的頻率范圍。此種開放末端結構提供了阻抗調整的巨大空間,特別是輸人阻抗x 需設計的變化阻抗由天線的幾何參數(shù)L1、L2、L3來確定,而跟帶寬關系不大。
圖2 偶極子天線的結構演變