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基于HFSS和神经网络的RFID读写器天线设计

南敬昌;李锋;韩宪明;李蕾

【摘要】提出了一款超高频频段（UltraHighFrequency，UHF）

（912~935MHz）和ISM频段（2.415~2.465GHz）的RFID读写器圆极化单层

结构微带天线，采用FR4板材为基板、辐射贴片采用切四角的缝隙贴片的结构，

实现了天线的小型化设计，满足了天线的设计要求。通过HFSS三维电磁仿真软件

和神经网络（NeuralNetwork，NN）对天线模型进行了仿真分析。结果表明：

回波损耗小于–10dB的阻抗带宽为23MHz（912~935MHz）和50MHz

（2.415~2.465GHz）；在UHF频段与ISM频段内，读写器天线的最大增益为–

3.6dB和1.857dB，能满足我国射频识别读写器的应用要求。%Anovel

circularlypolarizedsingleplypatchantennawasproposedforthe

applicationsofUHF(ultrahighfrequency,UHF)andISMbandsradio

frequencyidentification(RFID)reader/writer.Theantennawascomposedof

fourcornerstruncatedpatch,FR4substrates,matchingnetworkand

groundplane.Airwasfilledbetweeneachlayer.Theminiaturizationofthe

antennadesignwasrealized,andtheantennadesignrequirements

wasmet.TheantennamodelwassimulatedbyHFSS3Delectromagnetic

simulationsoftwareandneuralnetwork(NetworkNeural,NN).Theresults

showthatthereturnlossislessthan–10dBwithimpedencebandwidthof

23MHz(912-935MHz)and50MHz(2.415-2.465GHz),andintheUHFband

andISMband,themaxgainare–3.6dBand1.857dB.Therefortheantennais

agoodchoicefortheRFIDreaderapplicationrequirements.

【期刊名称】《电子元件与材料》

【年(卷),期】2017(036)001

【总页数】4页(P68-71)

【关键词】微带天线;双频;神经网络;超高频;ISM频段;小型化

【作者】南敬昌;李锋;韩宪明;李蕾

【作者单位】辽宁工程技术大学电子与信息工程学院，辽宁葫芦岛125105;辽宁

工程技术大学电子与信息工程学院，辽宁葫芦岛125105;北京和协航电信息科技

有限公司，北京100000;辽宁工程技术大学电子与信息工程学院，辽宁葫芦岛

125105

【正文语种】中文

【中图分类】TN822

无线射频识别（RadioFrequencyIdentification,RFID）[1]技术是从20世纪90

年代兴起的一项自动识别技术。它是通过磁场或电磁场，利用无线电射频方式进行

非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据，可识别高速运动物体并可同时识别

多个目标。该技术在物流、生产、管理、医疗、防伪、跟踪等领域广泛应用[2-3]。

物联网[4]的迅速发展，也对手持式读写器的天线提出了新的要求——高增益天线、

低成本、小型化、小质量[5]。

双频微带天线的设计思路有两个：一个是增加单个微带天线的带宽，使两个频段包

含在微带天线的带宽范围内，适合频率间隔较小的双频微带天线；另一个是将微带

天线工作在离散的两个频段[6]，该方法对频率间隔任意大的双频微带天线的设计

提供了思路，克服了频率间隔小这个限制。经典的方法有：文献[7]通过加载或者

开槽的方法使谐振频率受到干扰；文献[8]在单一贴片上采用偏置同轴馈电实现正

交模式的同时激发TM01