1 引言

近年來(lái)，隨著RFID（射頻識(shí)別）技術(shù)快速發(fā)展，該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、物流、交通、運(yùn)輸、醫(yī)療、防偽、跟蹤和資產(chǎn)管理等應(yīng)用領(lǐng)域。當(dāng)前，各國(guó)使用的頻段各不相同，在北美和南美，無(wú)源RFID頻段為902MHz到928MHz。許多工作者在縫隙耦合、高隔離度和雙極化等方面做了很多研究工作，比如提出了一種使用縫隙耦合的微帶天線，并得到了雙極化和二端口間的高隔離度，不過(guò)它的工作頻率是5.8GHz。提到的天線，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，中心工作頻率在911MHz，但它的阻抗帶寬相對(duì)較窄。也有在865MHz到928MHz這樣寬頻帶工作的RFID天線，不過(guò)該天線只適合用作標(biāo)簽天線。

對(duì)于微帶天線，相比于其他饋電機(jī)制，縫隙耦合具有更好的設(shè)計(jì)靈活性。雙極化工作的微帶天線也非常適合于RFID應(yīng)用。因此，在本文中，我們提出了一種適合于北美和南美RFID應(yīng)用的雙極化縫隙耦合的微帶天線。該微帶天線得到了較高的隔離度；天線的增益大約為7.5dBi；帶寬在VSWR=1.5時(shí)已經(jīng)覆蓋了902MHz-928MHz頻段。

2 天線設(shè)計(jì)

本文主要設(shè)計(jì)了一個(gè)縫隙耦合的微帶天線。天線分為三層：頂層是介質(zhì)層，介質(zhì)層上是輻射貼片；中間一層是空氣層；底層也是介質(zhì)層，介質(zhì)層上是接地層，介質(zhì)層下是饋電。它們的參數(shù)設(shè)置如下：介質(zhì)層厚度都為1.6mm；它們的相對(duì)介電常數(shù)都為4.4；為了增加天線的帶寬，這里選擇空氣層的厚度為25mm。天線的側(cè)視圖如圖1所示。

圖1 天線的側(cè)視圖

本設(shè)計(jì)采用單貼片，為了使天線諧振在915MHz，長(zhǎng)方形貼片的長(zhǎng)度選擇為113mm，寬度選擇為108mm。輻射貼片如圖2中的虛線框所示。

該天線的饋電方式采用縫隙耦合。在接地層中挖出兩個(gè)H形的縫隙。H形縫隙的寬度都相同（H形邊臂和中間臂寬度分別為1mm和0.5mm）；縫隙邊臂和中間臂的長(zhǎng)度和寬度如圖2所示（單位都為mm）。以輻射貼片的中心線確定一坐標(biāo)（x軸和y軸），則從圖中可以看出，H形縫隙是關(guān)于y軸對(duì)稱(chēng)的；H形縫隙與x軸的相對(duì)位置也在圖2中標(biāo)出。利用縫隙耦合，在端口1和端口2之間可以得到很高的隔離度。

圖2 天線的輻射貼片和耦合縫隙圖

在天線的底層下是饋電層，在本設(shè)計(jì)中饋電層是由50om的微帶線組成，微帶線的寬度為3.1mm。饋電層的俯視圖如圖3所示。圖中的t1=8.05mm，t2=11.95mm。

圖3 天線的饋電