物流業雙極化全向RFID天線設計

0 前言

目前，隨著無線射頻辨識（RFID）在身分識別、銀行、交通卡等方面的廣泛應用，越來越受到社會各領域的關注。 另外，隨著國家提到「物聯網」建設， 鑑於策略性產業的地位，RFID在物流倉儲的應用越來越受到各物流企業的重視。 RFID在物流倉儲中的應用過程包括物流過程中的貨物追蹤、資訊自動採集、倉庫管理應用、港口應用、郵政包裹、快遞等。例如，針對RFID天線已經做了很多研究用於文獻識別等領域。 在物流業，RFID的應用不同於RFID在辨識方面的應用。 需要能夠在遠距離、不同方向上發射和接收訊號，這就要求物流業使用的天線具有綜合向性。 同時，由於物流識別系統的主發射接收系統無法做得很大，因此其天線極化方向不一定能夠是圓極化。 這就需要將RFID天線做成雙極化天線，使其可以在任意方向上使主接收系統接收到RFID標籤板的訊號。

1 雙饋點圓形貼片天線設計

目前，圓形貼片天線的研究主要趨於小型化，雙極化的研究基本上沒有涉及。 雙饋點圓形貼片天線是為了讓圓形貼片雙極化。

1.1 雙饋點固定貼片天線尺寸

雙饋點圓形貼片天線分為饋源部分和圓形貼片部分兩部分。 饋線部分為饋線從饋線引出，然後在饋線上分支形成兩條饋線，分別饋入圓形貼片天線的兩個垂直相交的直徑，兩條分支饋線的線長相差λ/4。為了使天線阻抗匹配值為50Ω，在饋電口設定調諧匹配支路，如圖1所示。透過調整L2和L1的長度，可以實現天線的阻抗調整為50Ω。 這種形式的匹配電路易於製造且成本低。

1.2 雙饋點圓形貼片天線模擬結果

雙饋點圓形貼片天線的模擬結果如圖3、圖4所示。圖3為其駐波比，圖4為其E面輻射方向圖。 可以看出，在2.8-2.92GHz範圍內，駐波比小於2。 從圖3和圖4可以看出，已經達到了最初的設計目的。

2 寬頻變形倒L天線設計

2.1 寬頻變形倒L天線尺寸

倒L型天線由水平單元和垂直單元組成，具有水平極化和垂直極化性能，其長度總和約為λ/4，因此具有低剖面特性。 但其頻帶相對較窄，一般僅為中心頻率的百分之一。 本文設計的變形倒L天線的頻寬將大大加寬。 倒L型天線結構圖如圖5所示。

所使用介質板為FR4板，介電常數ε=4.4，介質板厚度為1.5mm，線寬W=1mm。

2.2 變形倒L天線模擬結果

變形倒L天線的模擬結果如圖6、圖7所示。圖6為其駐波比，圖7為其E面方向圖。 由圖6可以看出，2.37-3.29 GHz駐波比小於2，頻寬為32.3%，遠高於普通倒L天線的頻寬。 可見，已達設計要求。

3 結論

本文設計並模擬了兩根中心頻率為2.85 GHz的雙極化全向天線。 兩種天線的模擬結果均符合設計要求。 其中，雙饋點圓形貼片天線適用於貨物資訊的採集和追蹤。f 不規則包裹。 本設計所使用的介電板是厚度0.2毫米的軟介電材料。 變形倒L型天線的頻寬達到32.3%，可在需要寬頻時用於貨物資訊追蹤。