RFID双频微带天线仿真与设计

    1. 引言

    RFID技术即射频识别技术，是一种无线通信技术。其技术原理是通过射频信号的空间耦合（交变磁场或电磁场）来实现无接触数据交换并达到互相识别目的的一项技术。RFID系统的组成大致包括计算机系统、识读器、和标签。其中识读器是由天线、耦合元件、芯片组成的读取和写入标签信息的设备。标签是由天线，耦合元件及芯片组成作为应答器的设备。计算机系统是利用应用层软件将收集到的数据进一步处理并实现应用。射频识别在商品的物流跟踪、物联网技术、支付系统等方面的得到了广泛的应用。因此，研究RFID技术对国民经济的发展有着深远的意义。

    2. 微带天线概述

    2.1 微带天线的概念，发展及应用

    微带天线是一种将介质基板一面制成一定形状金属贴片另一面有导体接地板组成的天线。微带天线通常用微带传输线或同轴探针来馈电[5]。1953年，Deschamps率先提出微带辐射器的概念。20世纪70年代以后随着光刻蚀技术的发展以及微带天线理论模型的提出，实际的微带天线被制造出来。如今，微带天线被广泛应用于卫星通信、雷达、生物医学、无线通讯设备、射频识别系统等方面。

    2.2 微带天线的优缺点

    优点：体积小、重量轻、低剖面、易于集成化、成本低、能与载体共形、易实现双频双极化、无需额外添加匹配电路。

    缺点：增益低、谐振频率带宽低、辐射空间小、辐射功率小等。

    2.3 天线的带宽

    任何天线的工作频率都会有一定的范围，天线的电参数随频率的改变而改变，当定义天线的电参数在容许范围之内的频率范围为天线的带宽。

    若天线的中心工作频率为∫0，最高工作频率是∫max，最低工作频率为∫min。

    天线的绝对带宽?∫=∫max-∫min，相对带宽为 (?∫)/(∫0) ，对于宽频带天线通常用表示带宽(∫max)/(∫min)。

    3. 天线多频的实现方法

    3.1 天线多频的实现方法

    传统的射频识别天线一般工作在单一频段，而多频读写器天线可以同时读取多个频段的标签。目前实现多频的技术大致可以分为如下三种:

    （1）正交模双频微带天线

    正交模实现双频的方法是利用矩形辐射贴片长和宽两正交边的第一谐振频率实现双频比如TM10和TM01，这种方式的局限是在两个频率上呈现正交极化，但是它在低成本和短距离应用很广。而上述实现双频的方法，我们可以推广到任意形状的贴片。这类天线我们把它称为正交模式双频贴片天线，其特征是利用两个极化正交的谐振模。这类天线根据馈电方式的不同又可分为单馈和双馈两类。具体馈电方式包括:探针馈电，缝隙馈电和电磁耦合馈电等。