基于开口环谐振器的小型化射频识别标签天线 (1)
基于单开口环SRR的RFID天线
单谐振环材料大小为 14 ×14 mm2，环宽是 2mm，开口大小 是 4mm。厚度 0.2mm。将其垂直放入矩形波导，用 HFSS 仿 真得到 S 参数。S 参数与等效介电常数和等效磁导率的对应 公式写成编码放入 Matlab，以此得到单谐振材料的等效介电 常数和等效磁导率。S 参数与等效介电常数和等效磁导率的 对应公式如下：
张玉等：基于单开口环 SRR 的 RFID 天线
（b） 图 4 （a）加载单环 SRR 的 RFID 天线 （b）没有加单环 SRR 的 RFID 天线反射系数图 利用电磁仿真软件 HFSS，对上述天线进行仿真分析，对 比加载单 SRR 的天线反射系数和没有加载的反射系数，图 4 显示加载单谐振环的天线具有双频带特性，频带为 837-846 MHz and 860 ~ 875 MHz，且频带具有更低的反射系数。天线 带宽为 9MHz。在图 5 中国表示天线呈现右极化，且天线增益 为 5dB。
２０１６ 年第 ９ 期 （总第 １６５ 期）
信息通信
INFORMATION & COMMUNICATIONS
由于超材料不同于传统材料得优良特性使其成为国内外 研究得活跃领域。在国内的研究比如 2009 年赵学田等人设 计的基于 EBG 结构的 RFID 天线，研究与设计并仿真了四个 标签天线，四个天线均实现了良好的天线性能[1]。2010 年，王 鑫等人利用折叠偶极子环结构制作 UHF RFID 读写器天线 。 [2] 在其他国家，2006 年，M.Stupf 等人利用将微带天线贴片设计 为圆环结构，地板开槽设计成的圆环 RFID 天线[3]。 2009 年， Herraiz-Martinez 等人设计基于超介质的活跃 RFID 系统的自 双工贴片天线，工作中心频率在 2.45GHz[4]。 2012 年，Maciej Smierzchalski 等人也设计了四条支路的基于光子晶体 EBG 结 构的 RFID 天线[5]。2013 年 Indrasen Singh 等人研究了 U 型结 构的金属 UHF RFID 天线[6]。2015 年 Rudy Yuwono 等人利用 复合左右手传输线制作的挂载金属物体上的紧凑型微带 RFID 标签天线 [7]。刘海燕等人通过在微带天线介质层中填充了螺 旋谐振环，实现了天线小型化以及双频带结构[8]。根据许多年 来专家学者研究，天线小型化主要利用的是天线的负折射效 应。天线的双频带主要是通过控制磁谐振频率点和电谐振频 率点来实现。当谐振点只有很小的一个频率间隔的时候，频 带会融合，因此会增大天线的带宽。所以，如果频率融合间隔 很小会实现频带融合，形成单频带。相反，当频率间隔很大的 时候，就会形成双频带，甚至多频带。综上，可以看出超材料 用于天线结构，可以使天线获得更高增益，取得更大带宽以及 实现天线小型化。
基于互补开口谐振环(CSRR)的高性能、小型化平面式微波传感器设计
基于互补开口谐振环（CSRR）的高性能、小型化平面式微波传感器设计摘要：针对传统平面式微波传感器运用时间、空间分析方法的设计原理，本文提出一种基于互补开口谐振环（CSRR）的高性能、小型化平面式微波传感器设计，该设计可以减轻传感器对电器电源的需求，同时保证高灵敏度和高分辨率。
该传感器的工作频率为2.4GHz，尺寸仅为29mm×29mm，能有效地探测目标的距离、速度和方位角。
在不同物体的测试过程中，该传感器的测试误差范围为0.07mm - 0.25mm，且具有较强的抗干扰能力，可应用于人体监测、障碍物检测和智能家居等场合。
关键词：平面式微波传感器；互补开口谐振环；高灵敏度；高分辨率；小型化设计；抗干扰能力。
1. 引言在现代生活中，微波传感器的应用越来越广泛，例如人体监测、障碍物检测和智能家居等领域。
平面式微波传感器因其灵敏度高、分辨率高、方便安装等特点，逐渐成为反演问题领域中重要的传感器之一。
为了减少传感器与其他设备的干扰，提高传感器工作性能，研究者们利用各种开创性方法来设计传感器，例如基于抗干扰技术的传感器设计，基于微带、贴片和探针等不同材料的微波传感器等。
2. 设计原理本文采用基于互补开口谐振环（CSRR）的设计原理，该原理利用了微带谐振器的结构特点，在谐振频率范围内抑制传输，使传送线作者与空气（或介质）的耦合失效，在实现滤波、封装、调制、变频等功能的同时，降低了系统噪声和失真，保证了系统的高精度和高质量。
3. 系统设计该传感器的主体采用3层金属夹板板相互黏贴的方式组成，其中夹有一层介电质，夹板上的导体为铜箔，用紫外线光刻工艺制造，夹板厚度分别为1.5mm、0.8mm、1.5mm，中间的介质层厚度为0.254mm。
传感器的安装板采用4只M3螺丝钉尺寸为20mm×20mm，具有非常好的防水性，传感器背面的波导垂直于安装板。
该传感器共有两个输出端口，一个为复合输出端口，一个为XSi输出端口，输出信号通过耦合器传输，可以在相应的传输线上选择接收器进行信号处理。
一种紧凑的射频识别标签天线设计
１ ． ８ ０ ｄ Ｂ ｉ ， 最大阅读距 离为 １ ０ ． １ ６ ｍ。制作 了相应 的实物天线 ， 仿真和测试结果说 明所设计 的天线满足射频识别 标签
应用要求 。
关
键
词： 射频识 别 ； 超 高频 ； 标 签天线 ； 寄生元件 ； 匹配网络 文献标志码 ： Ａ
中图分类号 ７ １ — １ ７ ４ ２ ｛ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ３ ２ ８ — ０ ４
一
种 紧 凑 的射 频 识 别 标 签 天 线 设 计
李荣强 ， 杜 国宏 ， 唐 军 ， 唐 涛
（ 成都信 息 工程 学院 电子 工程 学院 ， 四川 成 都 ６ １ ０ ２ ２ ５ ）
文中提出的标签天线的结构如 图 １ 所示 ， 天线的金属层 （ 辐射器 ） 由一个弯折的偶极子天线 ， 一个 Ｔ形 匹配 网络和一个 Ｕ形 寄生元 件构成。选用 的基板为 Ｒ ｏ ｇ ｅ ｒ ｓ ５ ８ ８ ０ ， 介 电常数 为 ２ ． ２ ， 损耗角 正切为 ０ ． ０ ０ ０ ９ ， 厚 度为
０ ． ５ ０ ８ ｍ ｍ， 在此厚度该基板可以微微弯折 ， 因而能使用在具有共 型要求 的物体上。天线金 属层各个参数 的尺寸
已经标注在图形上 ， 天线总的尺寸为 ４ ８ × ２ ６ ． ３ × ０ ． ５ ０ ８ 删ｎ ３ 。实际加工需要 留出一定的基片余量 ， 图 ２是天线 的 加工实物照片。标签芯片选用 Ａ ｌ ｉ ｅ ｎ Ｈ ｉ ｇ ｇ ｓ ． ３ ， 其输入阻抗在 ９ １ ５ ＭＨ ｚ 时为 Ｚ ｃ ＝Ｒ ｃ ＋ Ｘ ｃ ＝２ ７ 一 ｊ ２ ０ １ １ ２ ， 所 以设计 的标签天线的输入阻抗应与芯片实现共轭匹配 ， 即为 ｚ Ａ ＝２ ７ 十ｊ ２ ０ １ ９ ２ 。提出的天线利用 Ａ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ Ｈ Ｆ Ｓ Ｓ软件进行 仿真优化。
基于开口环谐振器的小型化射频识别标签天线
片是 通过 标签 天 线激 励 并 将 存储 信 息传 递 出去 ， 因
此 芯片 与标签 之 间 的 匹配 直 接 影 响标 签灵 敏 度 ， 及 其供 电效 率 。
Ｒ Ｉ 是 一 种 非 接 触 式 的 自动识 别 技 术 ＿ 。ＲＦＤ ＦＤ） １ ］ Ｉ
为 了便于 ＲＦＤ技术 的广泛 应 用 ， ＦＤ标 签小 Ｉ ＲＩ
关键词 ： 射频识别； 标签天线； 口 开 环谐振器
中图分 类号 ：Ｎ２ 文献标 志码 ： 文章编 号 ：０８１９（０２０—０１ ４ Ｔ ８３ Ａ １０—１４２１）２ １— ０ ０
Ｍ ｉ ａ ｕ ｉｅ ｎｉ ｔ ｒ ｚ ｄ ＲＦＩ Ｔａ ｔ ｎ ｓ ｄ ｏ ｐｌｔＲｉ ｓ ｎ ｔ ｒ Ｄ ｇ Ａｎ ｅ ｎａ Ｂａ ｅ ｎ Ｓ ｉ ｎｇ Ｒｅ ｏ ａ ｏ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ ｓ ｒ ｃ ： ＵＨＦ ｔｇ ａ ｔｎ ａｂ ｓｄｏ ｐｉ ｒｎ ｅｏ ａｏ Ｓ Ｒ）ｗａ ｒ ｐ ｓｄｉ ｈｓｐ ｐ ｒＴｈ ｎ ｅ ｎ ｓ ａ ｎｅ ｎ ａ ｅ ｎｓ ｌ ｉｇ ｒｓ ｎ ｔｒ（ Ｓ ｔ ｓｐ ｏ ｏ ｅ ｔ ｉ ａ ｅ． ｅａ ｔｎ ａｗａ ｎ
＊ 收稿 日期 ：０ １１—Ｏ ２ １—１２ 基金项 目： 国家科学 自然 基金 重大项 目资助 （０ ９ ３ ０ ； ６ ９ ０ ２ ） 国家 ８ ３项 目资助 （０ ９ ３０ ６ ６９０２）
作者简介 ： 闫静敏（ ９４ ， ， １８ 一） 女 河南漯河人 ， 士研究生 ， 硕 研究方向 ： 现代天线设计 。Ｅ ｍａ ：ｊ ｇ ｎ ｉａｃ 。 － ｉ ｙｉ ｍｉ＠ｓ ．ｎ ｌ ｎ ｎ
Ｋ ｅ ｒ ｓ：ａ ｉ ｒｑ ｅ ｃ ｆｉｅ ｔ ｉａｉｎ （ Ｉ ；ａ ｎ ｅ ｎ ；ｐｉ ｒ ｇ ｒｓ ｎ ｔｒ（ ＲＲ） ｙ ｗｏ ｄ ｒｄｏｆｅ ｕ ｎ ｙｏ ｄ ｎ ｉｃ ｔ ｆ ｏ ＲＦ Ｄ） ｔｇ ａ ｔｎ ａ ｓ ｌ ｉ ｅｏ ａｏ Ｓ ｔ ｎ
基于开口环谐振器的多频带频率选择表面的设计与应用
基于开口环谐振器的多频带频率选择表面的设计与应用摘要现代信息技术和无线通信网络如今已经步入快速发展的时代，出现了诸如4G通信（LTE）、无线应用通讯协议（WAP）、室内无线局域网（WLAN）、蓝牙系统（Blueteeth）、全球互通微波存取（WiMax）以及全球定位系统（GPS）等，这些发展大大提高了人们生产能力以及生活水平的大幅提升，因此也越来越受到人们的青睐。
频率选择表面（FSS）在军事和民用领域都有着十分广泛的应用，因此其多频特性研究也广受关注。
同时，为了提升通信质量，提高抗相邻信号的干扰能力，高选择性的FSS同样也越来越重要。
本论文以作者在硕士阶段学习时所承担的课题工作为基础，对频率选择表面的多频带特性进行了系统地研究，对基于开口环谐振器（SRR）多频带频率选择表面设计与应用做了进一步地探索。
本文的主要研究内容如下：（1）在总结前人关于FSS多频带特性产生机理的研究基础之上，首先提出了一款基于多个不同尺寸SRR谐振单元组合形成的多频带FSS，并将其应用于无源射频身份识别（RFID）中。
通过电磁仿真软件HFSS 13.0研究每个SRR对应的谐振频带，确立了一一对应的关系，并且通过仿真得以验证。
另外，对FSS的入射角以及极化稳定性也进行了研究说明。
结果表明，该FSS能够充分满足大入射角以及不同TE模、TM模入射下频率响应稳定性的要求。
为无源RFID设计和应用提供一个新方向。
（2）采用非均匀开口环谐振器（SRR）单元结构设计了一款多频带太赫兹FSS。
在传统的SRR基础上，将结构进行改进，提出了一种通带中心频率单独可调的改进型SRR谐振单元。
综合考虑反射系数、透射系数、中心频率和带宽等参数分析，通过建立等效电路模型和仿真优化，设计了中心频率为0.46THz、0.86THz、1.03THz可应用于射电天文的三通带太赫兹FSS。
该FSS的3dB通带范围为0.34-0.57THz、0.78-0.90THz、1.00-1.10THz，相对带宽分别为50%、14%、9.7%，通带内反射系数的峰值依次为-37.6dB、-13dB和-19.6dB，可见具有良好的通带特性，并且在0.94THz时产生一个传输零点，提高了两个通带之间的隔离度。
基于开口谐振环的滤波器设计
基于开口谐振环的滤波器设计文章在多层液态高分子聚合物（LCP）基板上设计了两款基于开口谐振环的带通滤波器。
开口谐振器分布在顶层和底层，中间的金属层作为公共的地板层，同时起着隔离上下层间耦合的作用。
实测结果表明滤波器的中心频率为5.2GHz，通带内的实测插入损耗为1.76dB。
标签：微带滤波器；HFSS；开口谐振环引言作为无线通信系统中的关键器件，滤波器对系统整体性能有着直接影响。
面对当前无线通信系统的高性能和小型化的发展趋势，现有滤波器的设计在满足高选择性和小尺寸要求时面临严峻的挑战。
阶梯阻抗谐振器（SIRS），多模谐振器（MMR）和介质谐振器通常应用于小型化微带滤波器的设计。
多层LCP技术已被证明是适用于低成本的多层微带带通滤波器的设计。
LCP是一个相当新的和有前途的有机材料的微波应用。
作为一种有机材料，LCP具有静态介电常数在很宽的频率范围内，吸水率低等特性[1]。
1 滤波器的设计方法单层微带开环滤波器的设计方法是从传递函数中得到一个耦合矩阵从而得到开环谐振器耦合的耦合矩阵[2]。
例如，设计一个使用四个开环谐振器的滤波器，首先从滤波器参数的基础上推导出耦合矩阵，该滤波器工作在5.2GHz，相对带宽7.5%，则耦合矩阵可以计算出如下：然后，我们可以得到的初始尺寸参数的基础上的耦合矩阵。
2 滤波器的设计图1为四腔的单波段滤波器三维结构和布局，输入和输出端口的特性阻抗为50Ω，开环谐振器分别设计在第一层和第三层，第二层作为共同的接地平面，两层谐振器间的耦合通过中间金属层上开耦合孔的方法来实现。
该多层微带开口谐振环滤波器是在Ansoft HFSS上设计和进行参数的优化的。
如谐振器长度，馈线馈点的位置，通过计算仿真给出了单波段滤波器的优化尺寸参数：w=0.62mm，a=0.8mm，b=0.8mm，c=0.7mm，d=0.7mm，ta=0.45mm，tb=0.45mm，s1=0.32mm，s2=0.24mm，la=5mm，l1=5.62mm，l2=5.62mm，lb=5mm，l3=5.62mm，l4=5.62mm，g1=0.7mm，g2=0.7mm，g3=0.7mm，g4=0.7mm。
基于互补开口谐振环的超高频近场RFID阅读器天线
技术与市场 Biblioteka ０２０年 第２７卷 第６期创新与实践
基于互补开口谐振环的超高频 近场 ＲＦＩＤ阅读器天线
朱园园，马迪雯，王 悦，段 娇，庞胜利，曲晓彤
（湖南师范大学信息科学与工程学院，湖南 长沙 ４１００８１）
摘 要：提出了一种基于双模互补开口谐振环（ＤＭＣＳＲＲ）结构的超高频（ＵＨＦ）近场射频识别（ＲＦＩＤ）阅读器天线。天 线由功率分配器和 ＤＭＣＳＲＲ结构组成。ＤＭＣＳＲＲ开槽蚀刻在功率分配器介质基板的底层。天线平面上由此产生均匀 的磁场。该天线工作频率为 ０．７４～０．９３ＧＨｚ，总阻抗带宽为 １９０ＭＨｚ（Ｓ１１＜－１０．８ｄＢ），在天线平面上具有均匀的场分 布。此外，与环路和 ＴＷＡ配置相比，该天线结构紧凑便于集成。 关键词：ＤＭＣＳＲＲ；超宽带；近场 ＲＦＩＤ天线 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０２０．０６．０１０
天线设计 ２１ 天线配置
本文所设计的近场 ＲＦＩＤ阅读器天线是基于非谐振行波 天线（ＴＷＡｓ）结构。ＴＷＡ的长度和形状与工作频率无关，因此 该天线几乎可 以 扩 展 到 其 他 频 率 对 应 尺 寸。 此 外，ＴＷＡ能 产 生相对平稳的电流和磁场，为低剖面辐射系统。如图 １所示， 天线包括 １个功率分配器，其中 １个公共射频输入端口 ＲＦｉｎ 用于射频信号输入，另 ２个端口（Ａｒｍ－１，Ａｒｍ－２）以 ５０Ω 负 载端接。ＲＦ－ｉｎ、Ａｒｍ－１、Ａｒｍ－２传输线端口均为 ５０Ω 微带 线。不同的是，Ａｒｍ－２加载了 ＤＭ－ＣＳＲＲ元件。通过采用这 种 ＴＷＡ结构，可以在天线平面上实现强磁场耦合的反向电流。
一种基于开口谐振环的小型圆极化抗金属标签天线[发明专利]
![一种基于开口谐振环的小型圆极化抗金属标签天线[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/967230d110661ed9ac51f341.png)
专利名称：一种基于开口谐振环的小型圆极化抗金属标签天线专利类型：发明专利
发明人：贺连星,赵学田,汪明健,商巍
申请号：CN201310677273.5
申请日：20131213
公开号：CN103715498A
公开日：
20140409
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种小型抗金属圆极化标签天线，该天线的阻抗、轴比特性良好。
一种基于开口谐振环的小型圆极化抗金属标签天线，其特征在于：自上而下包括：互相垂直的长方形辐射金属条和匹配结构的顶层、介质板、金属反射板的下层。
本发明提供了带宽覆盖全球整个超高频频段的小型抗金属圆极化标签天线，馈电结构是加载了一对平行开口谐振环的T型匹配结构，这样做可以增加了天线的带宽；通过在介质板的背部加上反射板，主要是想达到抗金属的目的；而加载变形垂直交叉缝隙的矩形长条辐射体，提高了天线的阻抗带宽和圆极化轴比带宽。
申请人：中科院杭州射频识别技术研发中心,杭州中瑞思创科技股份有限公司
地址：310011 浙江省杭州市莫干山路1418-25号
国籍：CN
代理机构：杭州浙科专利事务所(普通合伙)
代理人：吴秉中
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基于方形螺旋谐振器的紧凑型RFID标签天线
基于方形螺旋谐振器的紧凑型RFID标签天线
戴利斌;许志猛;袁家德
【期刊名称】《物联网学报》
【年(卷),期】2024(8)1
【摘要】设计了一种小型化超高频(UHF,ultra-high frequency)射频识别(RFID,radio frequency identification)标签天线。
该天线由内外两个方形螺旋谐振器短接构成,通过改变外圈螺旋谐振器的边长和内外圈螺旋谐振器的间距,可以有效调节标签天线的谐振频率。
仿真结果表明,标签天线阻抗匹配良好,频带范围覆盖整个超高频频段(840~960 MHz),总尺寸为7.60 mm×7.60 mm×0.05 mm,比传统螺旋谐振器(SR,spiral resonator)天线小96%。
测试结果表明,在4 W有效全向辐射功率条件下,标签天线在910 MHz处读取距离达到最大。
所提小型化超高频射频识别标签天线具有尺寸小、频带宽、成本低和易于批量制作的特点,适用于对尺寸要求较小的应用环境。
【总页数】6页(P147-152)
【作者】戴利斌;许志猛;袁家德
【作者单位】福州大学物理与信息工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN828.4
【相关文献】
1.基于弧型谐振器的高密度无芯片RFID标签
2.基于阶跃阻抗谐振器的RFID无芯片标签
3.一种基于180°移相器和方形环天线的UHF近场RFID阅读器天线
4.基于9形微带谐振器的无芯片RFID标签设计
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１８０
图７天线辐射方向图
Ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ｔｈｅ
ａｎｔｅｎｎａ
天线的工作频率应随之改变。现将Ｐ。的值改变并
对不同的值进行仿真，ｓｌ，参数仿真结果如图６所 示。 由图６可见，天线的工作频段随着Ｐ。的长度增 加的逐渐降低。增加Ｐ。的长度相当于增加电流流过 路径，工作频率将随着电流路径的增长而减小。 由于天线尺寸较小，天线的损耗较大，增益不是 很大，在９２５ ＭＨｚ时，天线的增益大约为一０．１７ ｄＢｉ。天线的方向图如图７所示。由天线的辐射方
ｆｃ—ｉ面１
（１）
开口环谐振器的理论基础
左手介质是一种介电常数和磁导率都为负的人 工结构材料，它具有负折射率、负群速度、逆多普勒 频移等奇特的物理特性。而将左手材料用于天线结 构可以实现天线结构的小型化。ＳＲＲ就是一种实 现左手介质的结构。在左手介质中，电场Ｅ，磁场Ｈ 及波矢量七满足左手定则，不遵循常规介质中的右 手定则。波矢量七与波印廷矢量＿ｓ方向相反，表现为 后向波特性［７］。将左手介质的后向波特性用于天线 设计中，其工作频带可能会变窄，但使得天线尺寸小 型化成为可能［８］。其中传统的ＳＲＲ结构由两个直 径不同的同心金属环组成，在环的相对位置上有一 个缺口，如图１所示。其特点主要为在内环与外环 之间引入了电容效应，当垂直于环面的磁场进入金 属环时，会在两个环产生感应电流，环状部分会产生 电感效应。但由于内外裂环方向相反，电荷聚集方 向相反，从而产生电容效应。
Ｌ一３０
ｍｍ；Ｗ一２５ ｍｍ；Ｔａ一１
ｍｍｌＴｂ＝７．５ ｍｉｌｌ
；Ｔｗ一１ ｍｍ；Ｔｔ．一９ ｍｍ；Ｐ。一３ ｍｌｎｉＰＬ一８．２ ｍｍ；Ｐ。＝１ ｍｍ；Ｌ。一３ ｍｍ。
图１传统的ＳＲＲ结构
Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
◎
ｏｆ ＳＲＲ
巳９
Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ
－・＿＿＿—一
万方数据
１４
探测与控制学报 地实现了天线与芯片之间的匹配，且具有很好的全 向性等优点。缺点是天线尺寸较小，天线增益不大， 另外该天线带宽较窄，但对于ＲＦＩＤ标签天线来说 仍具有实际应用的意义。 参考文献：
［１］Ｓｅｓｈａｇｉｒｉ
Ｒａｏ Ｐ．Ａｎｔｅｎｎａ ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ＵＨＦ ＲＦＩＤ ｔａｇｓ：ａ
ｒｉｎｇ
振器（ｓｐｌｉｔ
ｒｅｓｏｎａｔｏｒ，ＳＲＲ）的天线结构。为了实现天线与芯片之间的匹配，该天线采用Ｔ型馈电网络。仿
真结果表明：该天线具有较好的Ｓｌ・特性。天线的工作频段也包含中国ＵＨＦ频段的９２０～９２５ ＭＨｚ。设计的 天线尺寸约为３０ ｍｍＸ２５ ｍｌＴｌ，结构简单，很好地实现了天线小型化，并用矢量网络分析仪对天线的阻抗特性 进行测试，且测试结果与仿真结果基本吻合。 关键词：射频识别；标签天线；开口环谐振器
ａ
会有很大的影响。但测试结果与仿真结果的趋势还 是基本吻合的。
ｒｅｖｉｅｗ ａｎｄ
ｏｎ
ｐｒａｃｔｉｃａｌ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＩＥＥＥ
Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ
Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｇａｔｉｏｎ，２００５５３：３ Ｈ
８７０—３ ８７６． ｏｆ ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ｌｏｏｐ
ｊ璺｜８天线实物幽
由金属弯折成开口的环形，并在两端开口部分延伸ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ公司研发的芯片（Ｈｉｇｇｓ一３）。在
万方数据
闫静敏等：基于开口环谐振器的小型化射频识别标签天线
９２５
１３
ＭＨｚ时，该芯片阻抗约为２７－－ｊ２０４。ＲＦＩＤ芯
向图可以看出，该天线具有很好的全向性。
片一般呈现容性，为实现天线芯片之间的共轭匹配， 天线阻抗应约为２７＋ｊ２０４。为天线增加匹配网络是 实现天线与芯片之间匹配的一种有效方法。但是外 加匹配网络无疑会增加标签的成本。因此，许多天 线设计都采用将匹配网络与天线的辐射单元设计在 一起，这样就可以在实现天线与芯片共轭匹配的基 础上不增加天线的成本。常用的匹配网络有缝隙嵌 套耦合，Ｔ型匹配网络等［９｜。本文中天线采用Ｔ型
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
幽２文中的３ＫＲ结构及具等效电路
争
图３天线结构
Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｏｆ
ａｎｔｅｎｎａ
３仿真及测试结果
采用高频仿真软件Ａｎｓｏｆｔ ＨＦＳＳ，对本文所设
ａｎｄ ｔｈｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ０ｆ ＳＲＲ
本文采用一种变形的开口环谐振器，该谐振器
计的天线进行仿真分析。本文采用的是ＡＬＩＥＮ
第３４卷第２期 ２０１２年４月
探测与控制学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ＆Ｃｏｎｔｒｏｌ
Ｖ０１．３４Ｎ０．２ Ａｐｒ．２０１２
基于开口环谐振器的小型化射频识别标签天线
闫静敏，冯全源
【西南交通大学微电子研究所，四川成都６１００３１） 摘
要：为了克服标签天线小型化技术中结构复杂，不易于与标签芯片匹配等问题，设计了一种基于开口环谐
ＲＦＩＤ）是一种非接触式的自动识别技术［１］。ＲＦＩＤ 技术因其具有快速、准确、实时等优点，现已广泛用 于生产、销售、物流等领域，并被公认为是２０世纪１０ 大重要产业之一。对于ＲＦＩＤ技术的ＵＨＦ频段，中 国划分频段为８４０～８４５ ＭＨｚ及９２０～９２５ ＭＨｚ。 而本文所设计的天线正是针对中国的使用频率来设 计的。典型的ＲＦＩＤ系统主要由标签和阅读器两部 分组成。ＲＦＩＤ标签由阅读器发射的电磁信号进行 激励供电，通过反射电磁波与阅读器进行通信。而 ＲＦＩＤ标签主要由天线与ＲＦＩＤ芯片组成，ＲＦＩＤ芯
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＲＦＩＤ）；ｔａｇ ａｎｔｅｎｎａ！ｓｐｌｉｔ ｒｉｎｇ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ（ＳＲＲ）
０引言
射频识别技术（Ｒａｄｉｏ
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，
片是通过标签天线激励并将存储信息传递出去，因 此芯片与标签之间的匹配直接影响标签灵敏度，及 其供电效率。 为了便于ＲＦＩＤ技术的广泛应用，ＲＦＩＤ标签小 型化成为ＲＦＩＤ系统主要研究技术之一。随着大规 模集成电路的出现，ＲＦＩＤ芯片的小型化已基本成 熟，因此，ＲＦＩＤ标签天线的尺寸是影响标签尺寸的 主要原因。目前，许多小型化天线结构已经出现。 如文献［２］采用弯折结构实现天线小型化。该天线 很好地实现了天线的小型化，但存在着结构复杂，天 线的远场性能也会随着弯折次数发生变化，如天线 增益会随着天线弯折次数的增加而减小。
ａｎｔｅｎｎａ
ｂａｓｅｄ ０１２．ｓｐｌｉｔ ｒｉｎｇ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ（ＳＳＲ）ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ
ｔｈｅ ｓｉｚｅ ｏｆ ｉｔｓｅｌｆ．Ａ Ｔ－ｍａｔｃｈ ｎｅｔｗｏｒｋ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｍａｋｅ ｉｔ ｈａｖｅ
ａｎｔｅｎｎａ
ａｎｔｅｎｎａ
ａ
ｗａｓ
本文所设计的天线是在介电常数为４．４，厚度 为１ ｍｌｎ的ＦＲ４的单层板上进行制作。天线尺寸及 结构如图３所示。天线实物如图８所示。采用文献 ＥｌＯ］中设计的延伸端口对天线阻抗进行测试，测试 结果如图９、图１０所示。 由于天线测试外加延伸端口的同轴导线，而且 同轴线不是无损耗的理想传输线。因此同轴线的损 耗对天线阻抗的幅度的测试等有很大的影响。另 外，加工的精度与焊接天线的焊锡等对天线测试都
万方数据
１２
探测与控制学报 较长的金属贴片，其结构如图２所示。其创新之处 主要在于开口的环状部分，可引入电感效应，而在开 口弯折部分引入电容效应。 天线可以被认为是一种谐振器，其谐振频率与 天线的等效电感与电容有关，可表示为式（１）。
现天线的小型化。但是加载短路技术会减小天线的 辐射效率。另外将ＳＲＲ等结构应用于标签天线设 计也能减小天线尺寸，如文献［５—６］。但是这些天 线结构同样存在着天线结构复杂，且不易于调节天 线与芯片之间的匹配等问题。为此本文提出了一种 基于ＳＲＲ结构的标签天线。
ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｗｉｔｈ ｔｈｅ
ｒｅｄｕｃｉｎｇ
ｇｏｏｄ ｍａｔｃｈ
ＲＦｍ
ｃｈｉｐ．Ｔｈｅ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＲＦＩＤ ｔａｇ
ｈａｄ
ａ
ｇｏｏｄ
Ｓ１１ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ．Ｔｈｅ
ｎｌｎｌ
ｂａｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ×２５
中图分类号：ＴＮ８２３文献标志码：Ａ
文章编号：１００８－１１９４｛２０１２）０２－００１１－０４ Ｓｐｌｉｔ Ｒｉｎｇ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ
Ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚｅｄ
ＲＦＩＤ Ｔａｇ Ａｎｔｅｎｎａ Ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ＹＡＮ Ｊｉｎｇｍｉｎ，ＦＥＮＧ Ｑｕａｎｙｕａｎ
（Ｉｎｓｔｌｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｍｎｉｃｓ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＣｈｅｎｇＤｕ ６１００３１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ＵＨＦ ｔａｇ
ａｎｔｅｎｎａ
ｃｏｎｔａｉｎｅｄ
ａ
ｔｈｅ
ｂａｎｄ ｏｆ ｔｈｅ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ＵＨＦ（９２０～９２５ＭＨｚ）．Ｔｈｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｎｔｅｎｎａ ｗａｓ ３０ ａｎｄ ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅ
ｖｅｃｔｏｒ ａｎｔｅｎｎａ
ｍｍ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ。ｉｔ ｈａｄ
ｓｉｍｐｌｅ
Ｆｉｇ．８ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈ Ｏｆ ｔｈｅ
ａｎｔｅｎｎａ
［２］Ｒｙｕ
Ｋ，Ｗｏｏ Ｊ ＩＶ［Ｍｉｎｉａｔｕｒｉｓａｔｉｏｎ
ａｎｔｅｎｎａ
ｕｓｉｎｇ ｍｅａｎｄｅｒ ｌｉｎｅ ｆｏｒ ＲＦＩＤ ｔａｇｓ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ，２００７，４３：３７２—３７４．
［３］Ｃｈｅｎ