罗韦 张海月 张谢馥

（贵州师范学院，贵州 贵阳 550018）

摘 要：射频识别（RFID）技术是信息科技领域最重要的技术之一，已应用于医疗、物流、航空、自动识别等各个领域。但是，目前很多天线一般只能接收水平方向或垂直方向的辐射波，不能适应各种不同的环境。因此，本文设计了一款中心频率工作于2.45GHz的左旋圆极化RFID读寫天线。该天线是在矩形贴片天线的基础上进行改进，切掉矩形贴片的四个边角。仿真结果显示，其具有较好的圆极化特性。

关键词：RFID;圆极化;微带天线

中图分类号：TN822 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）28-0062-02

Design of a Circularly Polarized RFID Antenna

LUO Wei ZHANG Haiyue ZHANG Xiefu

（Guizhou Education University，Guiyang Guizhou 550018）

Abstract： Radio frequency identification （RFID） technology is one of the most important technologies in the field of information technology， which has been applied in medical， logistics， aviation， automatic identification and other fields. However， at present， many antennas can only receive horizontal or vertical radiation waves， which can’t adapt to different environments. Therefore， a left-handed circularly polarized RFID read-write antenna with center frequency was designed in this paper. The antenna was improved on the basis of the rectangular patch antenna， and the four corners of the rectangular patch were cut off. The simulation results show that the antenna has better circularly polarized characteristics.

Keywords： RFID;circularly polarized;microstrip antenna

1 研究背景

随着时代的发展，信息科技已经成为时代发展的主流。自2006年RFID被提出和2013年《信息技术 射频识别 800/900MHz空中接口协议》（GB/T 29768—2013）正式发布以来，贵州送变电钢丝绳RFID标签、京沈高铁轨道板的“中国芯”、深圳实现公交少等红灯8秒钟、天津机场1min完成行李托运等相继出现。可见，RFID系统已经被广泛应用于物流、航空、安全防盗、交通、医疗保险等众多领域。信息时代改变了人们的生活方式，利用无线RFID技术，能通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联共享。在RFID领域，RFID读写天线有着重要应用，已成为当前国内外的研究热点。与线极化天线相比，圆极化天线应用领域更广，圆极化天线的研究将会大大加快RFID设备的普及速度[1]。本项目主要研究圆极化RFID天线的应用前景。

目前，RFID标签天线一般是线极化的，只能接收与电场矢量平行或垂直的电磁波，这对天线的放置方向要求较高。但实际应用中，电子标签的放置方位是不确定的，这就需要RFID读写天线能接收任意极化的电磁波，且感应出的信号几乎没有差别，以便于与任意方向的标签天线进行通信。同时，相对于线性极化标签天线，圆极化标签天线能接收到的能量更高，阅读距离可增加41%。

2 圆极化RFID微带天线结构设计

随着科学的崛起，天线科技技术已成为时代发展的主流，RFID微带天线要求不断创新。为此，本文设计了一款圆极化天线，因为圆极化天线不仅可以接收任意极化的来波，而且其辐射波可以被任意极化的天线接收到，其不仅在无线通信系统方面可以有效抑制多径干扰，还可以有效避免线极化波经电离层时的信号损失。因此，笔者利用仿真软件ANSYS HFSS 15.0设计了一款中心频率工作在2.45GHz的左旋圆极化微带天线。

天线采用以空气作为介质、厚度为1.6mm的FR4环氧树脂（FR4 Epoxy）板作为介质基片，天线结构如图1所示。

天线介质板尺寸大小为[L0×W0]，贴片为[L0×W0-4×L1×W1]。馈电方式采用同轴单点馈电，馈电端口的输入阻抗设为Ω。天线各项参数如表1所示。

3 仿真分析与验证

用ANSYS HFSS 15.0软件进行设计仿真，从仿真模型（见图2）可以看出，介质板块被去掉了四个角。为了得到圆极化波，要在中心频率为2.45GHz时其回波损耗达到-23.8dB，并且满足[S11<-10dB]的要求，回波损耗的仿真结果如图3所示，图3均满足以上要求。天线的左旋圆极化波增益和总增益方向图如图4所示，[θ]角的范围为-130°～130°，天线的最大辐射方向为[φ=0°]、[θ=0°]，并且其最大增益为3dB。

4 结语

本文设计了一款能接收任意方向波的左旋圆极化天线。该RFID天线系统工作在2.45GHz频段，设计仿真结果显示，[θ]在-130°～130°;范围内，在谐振频率2.45GHz处的回波损耗是-23.8dB，满足[S11<-10dB]的要求。同时，该款天线性能稳定，能接收任意方向波，符合圆极化RFID天线设计的标准。

参考文献：

[1]李静.基于RFID的圆极化天线的研究[D].西安：西安电子科技大学，2009.