中文引用格式： 賀則昊,，洪濤，陳家焱,，等. 智能儀表PCB集成化RFID標(biāo)簽天線設(shè)計優(yōu)化[J].電子技術(shù)應(yīng)用,，2020，46(2)：62-66,，70. 英文引用格式： He Zehao,，Hong Tao,，Chen Jiayan，et al. Design and optimization of the tag antenna based on PCB integrated RFID in the smart meter[J]. Application of Electronic Technique,，2020,，46(2)：62-66，70.
0引言在智能制造的推進(jìn)與發(fā)展過程中,，射頻識別(Radio Frequency Identification,，RFID)技術(shù)被越來越多地應(yīng)用于智能儀表的信息追溯中。作為RFID技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)之一,，標(biāo)簽天線的安裝及其性能對整個智能儀表信息追溯系統(tǒng)起到至關(guān)重要的作用,。目前，Alien,、Impinj,、遠(yuǎn)望谷等國內(nèi)外廠商均有各自的RFID標(biāo)簽天線解決方案，但多數(shù)獨(dú)立的標(biāo)簽天線并不能適應(yīng)儀表的小型化需求,，因此在追溯產(chǎn)品信息的過程中多使用懸掛,、貼附等方式，使得標(biāo)簽一般具有安裝難度大,、易脫落,、安裝后性能下降等缺點(diǎn)。在此背景下,，最好的解決方法就是使用類似貼片天線的方案將標(biāo)簽天線蝕刻在智能儀表的印刷電路板(Printed Circuit Board,，PCB)上。在貼片天線的設(shè)計方法研究中,，ABBOSH A給出了一種印刷電路板的介電常數(shù)精確計算方法用于量化電路板對標(biāo)簽天線性能的影響[1],；汪鑫使用等效介電常數(shù)簡化微帶天線的設(shè)計過程[2],。在天線設(shè)計實(shí)踐中,，代孝俊、盧善勇,、BAEK J J等將各自所設(shè)計天線在工作時所放置的殼體納入仿真設(shè)計[3-5],。但目前所設(shè)計的天線大多獨(dú)立于所追溯設(shè)備的PCB板之外，設(shè)計者并沒有考慮智能儀表PCB板及布線等環(huán)境因素對標(biāo)簽天線產(chǎn)生的影響,，主要表現(xiàn)在印刷電路板尺寸規(guī)格的變化導(dǎo)致的頻點(diǎn)偏移,、儀表自身蝕刻電路的存在破壞阻抗匹配、儀表殼體降低信號強(qiáng)度等方面,，最終在實(shí)際使用中出現(xiàn)識別距離下降等問題,。本文以智能電表為研究對象，將RFID標(biāo)簽天線蝕刻在智能電表的PCB板上,，綜合考慮智能電表PCB板,、蝕刻電路,、殼體等因素，分析智能儀表的PCB板對天線諧振頻點(diǎn)變化的影響,，研究蝕刻電路與標(biāo)簽天線的耦合關(guān)系,，并給出天線優(yōu)化方案，最終設(shè)計一款滿足實(shí)用要求的集成于智能儀表PCB板的RFID標(biāo)簽天線(以下簡稱“標(biāo)簽天線”),。1標(biāo)簽天線設(shè)計及優(yōu)化方案
根據(jù)何軍,、FAUDZI N M等人的研究成果[12-13],，本文在彎折偶極子單元后設(shè)置末端加載,，通過一個較大的輻射貼片來聚集更多電荷,，從而增加RFID天線的等效電容。更大的電容使得天線的容抗進(jìn)一步下降,，使得RFID天線針對大容抗的Alien Higgs3芯片更容易達(dá)到共軛匹配,。同時，末端加載可以有效提高RFID天線雷達(dá)截面積,，增加RFID天線增益,。通過增益的提高與回波損耗的降低兩個方面補(bǔ)償殼體帶來的信號強(qiáng)度損失。3標(biāo)簽天線設(shè)計結(jié)果及性能通過第2節(jié)的分析,，經(jīng)過參數(shù)優(yōu)化得到天線的最佳設(shè)計尺寸,，如表1所示。
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