紧凑的设计,圆极化天线与地面垂直缝RFID阅读器应用程序

文摘

小说紧凑圆偏振(CP)微带天线提出了超高频超高频(UHF)无线电频率识别(RFID)阅读器应用程序。该天线由一个角落截断有限元分析辐射贴片衬底和垂直地面开槽天线的周围四个方面。一个新的喂养方案设计从灵活的阻抗匹配技术。的阻抗带宽 dB和3 dB轴向比率(AR)带宽12.1% (794.5 - -896.5 MHz)和2.5% (833.5 - -854.5 MHz),分别。

1。介绍

超高频射频识别阅读器系统乐队发展迅速,由于其众多应用程序(1]。读者天线射频识别阅读器系统的重要组件之一,它已经被设计为CP辐射减少造成的损失阅读器和标签之间的多路径的影响。圆偏振阅读器天线是有用的在实践中当标签天线系统在旋转运动或不能保证各自的方向

总840 - 960 MHz的频率跨度全球用于超高频射频识别系统。在中国,RFID和其他低功耗无线应用程序管制,允许RFID操作有点复杂的从840年到845 MHz频带限制或920 - 925 MHz。在这篇文章中,一个紧凑的圆极化天线的手持超高频RFID阅读器在840 - 845 MHz的乐队。设计一个紧凑的CP微带天线为手持/便携设备应用程序是有吸引力的。一些最小化CP天线已报告在文献[2- - - - - -4]。文献[2]证明了有限元分析微带天线的尺寸要求比传统设计使用一个正方形的小补丁。然而,天线增益和3 dB轴比带宽等小型圆偏振(CP)的设计也减少了,这是一个严重的限制等实际应用的天线。文献[3)提出了天线与地面垂直天线的周围四个方面进一步减少尺寸和获得高收益;然而天线使用high-permittivity基质的成本很高。文献[4)使用泡沫而不是high-permittivity衬底获得低成本的优点。的天线5)是由两个角落截断补丁和一个暂停和终止开路微带线。美联储主要补丁是由四个探针的顺序连接到暂停微带线。文献[6)设计了一种圆偏振RFID天线使用水平弯曲线饲料技术。的天线7)是由两个补丁。被截断的主要补丁来生成CP辐射是美联储直接面向SMA连接器在同一个平面上通过垂直l型地面的一部分。用于提高带宽的寄生贴片放置在同一层的主要补丁。参考文献(5- - - - - -7意识到超高频RFID天线但其规模太大,便于实际应用。参考文献(8,9)开发了一个小型的圆偏振RFID天线,但天线带宽太窄了,无法满足超高频射频识别应用程序的需求。

在这封信中,一个新的紧凑CP和低成本的设计有限元分析与纵向开槽微带天线提出了地平面。发现,通过适当的嵌入槽的一组有限的垂直地平面周围的四条边的有限元分析微带天线,天线的谐振频率的降低。此外,方案的3 dB轴比带宽大于上述设计(2- - - - - -4]。

2。天线结构

图1显示了提出CP天线是由五层。优化天线的参数如表所示1。第一层是一个泡沫板( 毫米²);辐射角截断有限元分析补丁( 毫米²2)安装在层。角落截断补丁是实现圆偏振。在补丁的中心,一个方形槽是为了实现天线的小型化。给水管路1是印在第三层;同样,给水管路2是印在第四层( 毫米²)。饲料1号线连接的辐射贴片电容耦合技术。饲料1号线与饲料2与探针1嵌入在第三层;同样,进料口在第四层与给水管路2与探针2。5是一个地平面层FR4板覆盖着薄铜板。此外,喂线1和2是为了Z形状以达到50Ω阻抗匹配。z字形和电容耦合的结构可以获得灵活的阻抗匹配。进一步减少尺寸,垂直地面开槽,这是受雇于长方体金属通过漏洞很容易伪造,周围的四条边的天线提出了。使用具有高介电常数介质衬底,可以减少天线的大小。介电常数是 在这篇文章中。

3所示。仿真和讨论

仿真CP轴比和提出了天线的回波损耗参数显示在图中2。仿真结果表明,CP的带宽和回波损耗的操作,这是由3 dB轴配给和−10 dB回波损耗,是关于21 MHz(2.5%为842.5 MHz)和102 MHz(12.1%为842.5 MHz),分别在集中842.5 MHz,覆盖840 - 845 MHz带宽。两个主要的辐射模式的飞机在842.5 MHz绘制在图3。3.8 dBi的获得是在842.5 MHz,获得良好的右手CP辐射是观察,CP隔离超过26 dB。半功率波束宽度(HPBW)和 ,分别在飞机,飞机。由于垂直地面开槽前后的比(F / B)达到15分贝。

在同一大小的辐射贴片(参数)和高度的衬底(参数),另外三个天线的原型实现与该天线:天线与垂直地面和有限元分析贴片(1)天线,天线没有垂直地面,与有限元分析贴片天线(2),和传统的角落截断广场贴片天线(5)(天线3)。轴向的模拟结果比和回波损耗图所示4。从获得的结果,清楚地看到,该天线的中心频率比天线1低约9%,约19%低于天线2,约31%低于天线3。对应于天线尺寸减少约10%,23%,44%,该天线在一个固定的频率,分别。这一特点表明,所构造的垂直地面开槽周围的有限元分析在小型化补丁达到良好的效果。

相应的模拟数据提出了天线和其他参考天线在表2进行比较。首先指出了天线的阻抗带宽和CP带宽大于天线1和近似天线的天线2和3。众所周知,微带天线的品质因数下降与工作频率上升。因此,将提出天线与参考天线进行比较,发现嵌入槽在垂直地面可以有效地扩大天线带宽。此外,F / B达到15分贝提出天线,比任何其他引用。也指出,由于共振频率的降低导致峰值下降提出了天线的方向性,增益峰值却降低了。

4所示。结论

小说紧凑圆偏振有限元分析与垂直地面开槽微带天线超高频RFID已成功实现,这是设计为z字形和电容耦合结构。提出的设计可以有一个大小减少约10%(对比与2与[]),23%(对比3与[]),44%(对比4]);此外,泡沫和FR4基材,为了低成本。此外,阻抗带宽<−dB和3 dB AR带宽12.1% (794.5 - -896.5 MHz)和2.5% (833.5 - -854.5 MHz),分别。由于使用一个垂直槽结构、天线达到15分贝的前后的比率为845.2 MHz。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究工作受到了中国安徽省教育委员会(2015年KJ2016A585, 1708085 qf157 gxyq2017050, jyxm271)。

引用

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