如何才能使用感应耦合实现UHF宽频带电子标签的设计

　　射频识别（RFID）技术是利用射频信号对帖有电子标签的物品进行自动识别并交换数据的无线通信技术。RFID系统主要由阅读器和电子标签组成。电子标签按照供电方式的不同分为有源电子标签和无源电子标签。阅读器能够接收到的电子标签反射信息的距离是RFID系统最重要的技术指标之一。阅读距离不仅与标签天线的方向图、天线放置的基板材料有关，而且与电磁波传输的环境有关。一般情况下，无源电子标签芯片的阻抗的实部较小，而虚部较大，标签芯片较高的Q值使得很难设计合适的天线与标签芯片实现阻抗匹配，尤其是要求在较宽的频带范围之内。在产品电子代码（EPC）应用中，近距离工作的RFID频率统一集中在13.56 MHz，而远距离工作的RFID频率定位于UHF频段。由于各国、各地区对UHF频段RFID应用的界定存在不同，例如：美国标准为902 MHz～928 MHz，欧洲为865 MHz～868 MHz，日本为950 MHz～956 MHz，中国为840 MHz～845 MHz和920 MHz～925 MHz两个频段。因此，设计UHF RFID全频段覆盖的电子标签以满足世界各国的要求，使电子标签具有通用性，是电子标签（天线）设计的一个目标。对于无源电子标签，仅当标签芯片接收的能量大于它的最小门限功率Pth时才能正常工作。为了提高阅读距离，就需要实现标签芯片与标签天线阻抗间的共轭匹配。但是，标签天线一般采用变形偶极子天线，其谐振点并不一定是阻抗匹配点。电磁耦合馈电很好地解决了这个问题。采用一个馈电单元，2个均匀分布的辐射单元组成双辐射边天线达到很高的增益，但全向性不好。一种UHF全向性天线，尽管带宽可以达到要求，但是谐振深度不够（S11《-10 dB）而且具有较大的尺寸。本文采用非均匀分布的弯折支节为耦合单元，设计了一款标签天线，带宽（S11《-22 dB）为180 MHz，不仅覆盖了UHF全频带，而且具有较好的谐振深度和较小的标签天线尺寸。在此基础上，进一步研究了感应单元与馈电单元的距离，以及馈电单元的形状为矩形、三角形、梯形时标签天线的性能。

　　1、耦合原理分析

　　这种天线模型可以等效为如图1所示的天线模型。当寄生单元无限长时，图1模型可以等效为图2所示的等效电路模型。