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1、超高频标签天线迅速设计标签天线设计指标与构造分析本论文所设计的天线就小型化，构造简朴易加工，与相应的标签芯片共轭匹配，并且保持天线各项性能完全达到指标。标签天线设计指标:1、天线阻抗与选用芯片阻抗共轭匹配;、工作频带为920MHz,带内驻波比低于；、线极化,带宽内增益不低于2di，具有全向辐射特性；、小尺寸,构造紧凑。设计了如下标签天线,如图.1所示:图5.简易天线的构造天线构造介质基底所采用的为FR4材质，介质尺寸322(mm2)介电常数是4.4,厚度为.4mm,损耗是0.02，芯片尺寸0.mm*0.2m，天线整体尺寸为(3),弯折偶极子天线的参数尺寸如表5-1所示:表51天线尺寸具体对照表
2、尺寸参数1L2L3L4W12大小单位(mm)1171624.天线的实物图如图5.2以及天线接上测试架的实物图，天线和测试架之间通过导电银胶粘连进行测试,如图5.3所示：图5. 实物天线图5.接上测试架的天线标签天线仿真及测试成果的分析本论文使用HFSS作为本文天线的仿真软件,以及测试所采用的仪器是安捷伦E857A矢量网分仪，双端口S参数测试措施，以及设计标签天线根据的是T公司研发的I型超高频RFI标签芯片。测得该芯片在0MH的阻抗约为,标签天线的仿真成果和实际测试分析如图5.4所示,标签天线输入阻抗的虚部,位于谐振频率附近时，相对平坦,可以让标签天线与标签芯片在较宽的频段内实现共轭匹配，标签天
3、线仿真的阻抗在920MHz时阻抗约为,实测标签天线频率在92M时的阻抗为,S11相比于仿真成果,谐振频率向左偏移了2M左右,不影响天线的实际应用，实测成果和仿真成果近似,能达到和芯片实现共轭匹配。用来描述标签天线和芯片间阻抗匹配限度,如图5所示：图实测和仿真输入阻抗对比图 图5.5 1实测和仿真数据对比图图5. 电压驻波比SW图5.4和图56反映了标签芯片和天线的阻抗匹配状况，由实测图的成果可以得天线在谐振频率18MH处的回波损耗为-534dB,由图.6得电压驻波比为1.17(1SWR1.5），由电压驻波比的值可以推算近9%的能量可以辐射出去,符合天线设计的规定。天线的3D方向增益图如图5所示
4、：天线的方向图具有全向性特性,辐射增益达到8Bi左右。由图，天线在方向图上半圆和下半圆，皆具有较好的全向特性。图57 天线三维辐射方向图 图5.8 天线辐射方向图介质的尺寸和材质对天线性能的影响本论文没有针对天线的各个尺寸参数进行分析，一方面是所设计的天线自身就是一款构造简易，易于加工的天线，若写出各个参数分析，不具有实际的应用价值;第二方面标签天线在实际应用中,会接触到多种不同的复杂环境,如：衣服plys即涤纶材质，pothlene(聚乙烯）以及常用的FR4材质等等。介质的不同尺寸对天线参数S1的影响，如图9所示:图.9不同尺寸大小S1a为8*8,b为229，c为323,d为34*3(单位m
5、m2）,根据图59能得出随着介质尺寸的增大,谐振频率向右偏移,相应的阻抗变化如图5.所示：根据5.1图的变化可以看出，随着尺寸的变大,天线复数阻抗的实部变化很小，重要是环绕在阻抗的虚部在变化,且是一种变小的趋势。图5不同尺寸大小相应的输入阻抗对比图介质厚度H对天线S参数的影响如图51,对天线输入阻抗(实部和虚部）的影响变化如图5.12和5.3，天线厚度H1H234H5,1为0.2mm,2为0.25m,H3为0.3m，H4为0.4mm,H5为04m。图11介质厚度H对天线谐振频点的影响对比图图.12天线输入阻抗介质厚度的变化相应的虚部阻抗的变化图.3天线输入阻抗介质厚度H的变化相应的实部阻抗的变
6、化图由图.1所知天线的谐振频点随着介质厚度的增长向左偏移;而由图5.1虚部阻抗随着介质厚度H的增长而增长;由图5.13，介质厚度越大,天线输入阻抗的实部也相应线性增长。接着分析介质材质对本节设计天线性能参数的影响,材质为FR4，介电常数和损耗分别为4.4、.02；le（涤纶)的介电常数和损耗分别是和0.008;oyetylee(聚乙烯)介电常数和损耗分别是.5和0.0。其S1对比图如图，输入阻抗的变化对例如图15所示：图.14不同材质的S1对比图 图.1不同材质的输入阻抗变化对比根据图5.14可知，所用介质材质的介电常数越小时,谐振频率向右偏移；而材质的介电常数越大，则其输入阻抗的虚部也越大,实部相对变化较小(几乎无差别)。
