面向金属环境高可靠读取的RFID读写器天线设计

面向金属环境高可靠读取的RFID读写器天线设计物联网是继计算机和互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮,射频识别(RFID,Radio Frequency Identification)是物联网的核心技术之一。

RFID读写器天线直接影响着系统的读写范围、距离和稳定性。

本文主要针对复杂金属环境下的远场和近场RFID读写器天线展开研究,主要的研究内容和创新点如下:提出一款基于4个平面倒F天线单元和射频开关轮询馈电结构的多极化波束扫描天线。

在45×90×90 cm3的金属柜中,该天线实现了远近场标签和抗金属标签的100%读取。

提出加载接地金属壁的宽波束弯折偶极子结构,通过威尔金森功分器馈电两款正交放置的弯折偶极子结构实现圆极化宽波束性能。

本设计的天线带宽覆盖中国、欧洲和美国的UHF频段,在842和915 MHz的增益分别为3.78和4.78 dBi,整个频段内xoz和yoz平面波束宽度均大于106度。

提出一款双微带线加载(DMLL,Dual Microstrip Line Loaded)环单元并分析其等效电路,该环单元磁场均匀、结构简单、适用于读写区域可配置阵列。

本文基于DMLL环单元实现了 1×8、2×3和1×4环阵列天线。

其中,1×8阵列的阻抗带宽为70 MHz,读取面积为570× 150 mm2,近场标签、远近场标签和抗金属标签的读取距离分别为22、43和45 mm;2×3阵列阻抗带宽为15 MHz,实现了270×240 mm2的读取面积,三种标签的读取距离分别为23、43和40 mm;1×4阵列阻抗带宽为13 MHz,实现了400×170 mm2的读取面积。