高阻表面技术在2.45 GHz RFID读写器天线设计中的应用

"本文介绍了一种基于高阻表面的2.45 GHz频段读写器天线设计，旨在优化RFID系统中的天线性能。通过改进缝隙耦合馈电结构，并结合高阻表面型微波光子晶体，天线在保持高增益的同时，提升了频率稳定性和减小了尺寸。" 在无线识别技术（RFID）和近场通信（NFC）领域，2.45 GHz频段因其良好的传播特性而被广泛应用。设计一个高效稳定的2.45 GHz天线对于RFID系统至关重要。传统的天线设计可能在某些方面存在局限，如带宽有限、增益不稳定或尺寸过大。针对这些问题，本文提出了一种创新方案，即在缝隙耦合馈电天线的基础上融合高阻表面型微波光子晶体结构。 微带天线因其紧凑、低剖面和易于集成的特点在通信系统中广泛使用。圆极化微带天线尤其受到青睐，因其能提供全方位的信号接收能力。馈电方式对天线性能有直接影响，缝隙耦合馈电因其低剖面、易于与微波电路接口以及便于调谐阻抗匹配，成为高性能天线设计的优选方案。在此设计中，通过调节馈线双臂的长度差来实现圆极化，馈线层选用介电常数较高的聚乙烯，以降低寄生辐射并优化传输性能。 高阻表面是一种电磁带隙（EBG）结构，由金属和介质材料构成，它能抑制表面波并实现同相反射，这使得它可以替代传统金属反射面，从而减小天线的尺寸。这种结构可以通过电容和电感等集总电路元件来模拟其电磁特性，其谐振频率和带宽可通过等效表面阻抗模型计算。高阻表面的使用进一步增强了天线在宽频段内的稳定性。 天线设计的关键在于找到合适的耦合缝隙参数，因为它们直接影响电磁耦合量和天线的带宽。通过精细调整这些参数，可以在不牺牲天线性能的前提下实现宽频带响应。此外，通过改变馈线中阻抗匹配线的弯折方向，可以方便地切换左旋或右旋圆极化，增加了设计的灵活性。 总结而言，本文提出的天线设计方案结合了缝隙耦合馈电的高效性和高阻表面的宽带稳定特性，实现了2.45 GHz频段的高性能读写器天线，不仅提升了天线的增益和频率稳定性，还减小了天线尺寸，为RFID和NFC应用提供了优化的解决方案。这一设计方法对于未来无线通信系统中天线设计的进一步研究和改进具有重要的参考价值。