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RFID在UHF频段的读写器天线一般具有平面天线的特点，阅读器——天线的平面化，小型化决定了天线要尽量薄，结构要紧凑，性能要高，同时面市时间和成本均给天线设计工程师带来了挑战。 UHF阅读器天线的设计的两个主要条件是：1.电气性能 ； 2.机械特性。 本文只探讨UHF阅读器天线的电气性能。 UHF阅读器天线的电性能： (1)带宽  这也是一个重要但容易被忽略的问题。天线是有一定带宽的，这意味着虽然谐振频率是一个频率点，但是在这个频率点附近一定范围内，这付天线的性能都是差不多好的。这个范围就是带宽。  我们当然希望一付天线的带宽能覆盖一定的范围，天线的带宽和天线的型式、结构、材料的介电常数都有关系。一般来说，材料的介电常数越低，带宽越宽；反之天线增益越高，带宽越窄。 图1：  谐振于900MHz偶极子天线的等效电路 (a) 图上部天线谐振于（ λ / 2 ），（b）图下部天线谐振于（ λ / 8 ） BW（GHz）=———— 2πLant WB：GHz ,  Rrad：Ω, Lant：nH。 当偶极子天线物理尺寸是16cm,谐振于900MHz（λ / 2） ，如图1等效电路其带宽为： 65 BW（GHz）≈———— ≈0.17=170MHz  2π(60) 这是涵盖国际上大多数国家在UHF频段使用的带宽（860-960MHz）。 (2)(2)阻抗  天线可以看做是一个谐振回路。一个谐振回路当然有其阻抗。我们对阻抗的要求就是匹配：和天线相连的电路必须有与天线一样的阻抗。和天线相连的是馈线，馈线的阻抗是确定的，所以我们希望天线的阻抗和馈线一样。RFID UHF天线系统使用50Ω阻抗的馈线。 在阅读器RF连接器与天线通过馈线连接之前，需要有一定的手段来做阻抗变换，称为平衡不平衡转换。 平衡对称的天线是平衡的，如偶极天线、八木天线，而同轴电缆是不平衡的，把这两者连接起来 BW（GHz）=———— 2πLant WB：GHz ,  Rrad：Ω, Lant：nH。 当偶极子天线物理尺寸是16cm,谐振于900MHz（λ / 2） ，如图1等效电路其带宽为： 65 BW（GHz）≈———— ≈0.17=170MHz  2π(60) 这是涵盖国际上大多数国家在UHF频段使用的带宽（860-960MHz）。 (2)阻抗  天线可以看做是一个谐振回路。一个谐振回路当然有其阻抗。我们对阻抗的要求就是匹配：和天线相连的电路必须有与天线一样的阻抗。和天线相连的是馈线，馈线的阻抗是确定的，所以我们希望天线的阻抗和馈线一样。RFID UHF天线系统使用50Ω阻抗的馈线。 在阅读器RF连接器与天线通过馈线连接之前，需要有一定的手段来做阻抗变换，称为平衡不平衡转换。 平衡对称的天线是平衡的，如偶极天线、八木天线，而同轴电缆是不平衡的，把这两者连接起来，就需要解决平衡不平衡转换的问题。  图2：天线的等效电路  (a)偶极子天线：；(b)贴片天线 （3）(3)增益  天线是无源器件，但是天线是可以有增益的。这个增益当然是相对增益，是相对于基本偶极天线而言的。UHF阅读器所用的天线，当然希望增益越高越好。不过别忘了，增益高往往伴随着带宽窄。 （4）方向性  不是所有的天线都有方向性的。便携式收音机上的拉杆天线就没有方向性。偶极天线有弱的方向性，八木等定向天线可以得到较好的方向性。好的方向性意味着能够集中收集所需方向的电波，还有一个重要的能力就是能部分地减弱本地信号的影响。  但是定向天线并不是什么情况下都好。当没有目标而等待的时候，定向天线就有可能使你错过天线背面的信号。发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。 垂直放置的半波对称振子具有平放的 “面包圈” 形的立体方向图。 立体方向图虽然立体感强，但绘制困难，平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。在振子的轴线方向上辐射为零，最大辐射方向在水平面上；而在水平面上各个方向上的辐射一样大。 若干个对称振子组阵，能够控制辐射，产生“扁平的面包圈” ，把信号进一步集中到在水平面方向上。如图1所示： 图3：理想偶极子天线的辐射方向图 也可以利用反射板可把辐射能控制到单侧方向 。 图4：UHF微带天线的3D增益图 平面反射板放在阵列的一边构成扇形区覆盖天线。下面的水平面方向图说明了反射面的作用--反射面把功率反射到单侧方向，提高了增益。 天线的基本知识全向阵 （垂直阵列 不带平面反射板）。 （5）天线的有效面积  天线的增益G与天线有效面积Ac之间的关系为： G=4πAc/λ2 通常承认以上公式就行了，不必深究。 天线的有效面积越大，其波束越窄，相对其增益越高。而绝不是相反。 有效孔径天线，面积超过它所收集的来自标签天线的微弱信号，也就是与天线增益密切相关的一个重要指标。该接收功率是成正比的功率密度在接收天线乘以有效孔径，使用高增益接收发射天线也是也是RFID增加读写距离的不错选择。在RFID方面，具连接有限的范围内（ 在一定距离上的标签得到足够射频功率确保其工作性能和射频匹配特性）的平方根成正比于该阅读器天线的增益，由于是反向链路范围有限。 有效各向同性辐射功率是主要能量来源，以提供相同的功率密度的天线是否在全方向的获得最大增益。 （6）天线的极化 天线的极化是指天线辐射时形成的电场强度方向。一般而言，特指为该天线 在最大辐射方向上的电场的空间取向。实际上，天线的极化随着偏离最大辐射方 向而改变，天线不同辐射方向可以有不同的极化。 辐射场的极化，即在空间某一固定位置上电场矢量端点随时间运动的轨迹， 按其轨迹的形状可分为线极化、圆极化和椭圆极化。媒质中某点的电场作为时间 的函数沿直线振荡时称之为线极化波。电场端点沿圆运动，称圆极化波。电场沿 椭圆路径，则称椭圆极化波。当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直 极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波称为水平极化波。水平极化波因 受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减，而垂直极化方式则不易产生极 化电流，从而避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播。一般移动通信系 统中采用垂直极化的传播方式。 随着新技术的发展，为了减少标签信号的闪烁和增大数据容量，出现了一种双极化天线。正交极化的隔离度通常要求在30db以上。一般分为垂直与水平极化和± 45° 极化两种方式，性能上一般后者优于前者，因此目前大部分采用± 45° 极化方式。双极化天线组合了+ 45° 和− 45° 两副极化方向相互正交的天线，并同时工作在收发双工模式，大大节省了小区的天线数量。 任意极化波的瞬时电场矢量的端点轨迹为一椭圆。极化椭圆的长轴2A 和短 轴2B 之比，称为轴比AR(Axial Ratio)，或简记为|r|:|r| = A/ B,1 ≤|r| ≤ ∞ 。它的分贝形式为：|r|(dB) 20lg| r|20lg(A/B )。 圆极化天线的基本电参数就是它所辐射的电磁波的轴比|r|,一般是指其最大增益方向上的轴比。对于纯圆极化波， |r|=1，即0dB。轴比|r|大于3dB 的带宽，定义为天线的圆极化带宽。 对于RFID系统而言，阅读器天线和标签天线使用园极化的要求可以提高系统的抗干扰能力。就阅读器天线和标签天线在多路和高离散性，复杂位置的标签方向性不敏感， 因而提高了系统的性能。 (7)RFID阅读器天线架设高度  天线有一个架设高度。这个高度实际上是两个高度，一个高度我们考虑它的水平面高度，这个高度对于本地信号有些用，对于DX其实用处不大。第二个常常被忽略的高度是地面高度，是指天线到电气地面的高度。比如架设在钢筋水泥房顶的天线，虽然房子高有20米，但是天线距房顶只有1米，那么这付天线的高度只是1米。 例如：高速公路不停车收费系统的阅读器天线是安装在路灯杆上的，仓储物流管理系统的阅读器天线有时根据需要安装在仓库的顶部，如同移动通讯室内覆盖系统的吸顶天线的安装方式一样。  阅读器天线的高度对不同的天线有不同的影响，一般会影响天线的阻抗和仰角。通常我们认为天线的地面高度应在0.4个波长以上，才比较不受地面的影响。 （8）天线入口驻波比  驻波比反映了天馈系统的匹配情况。它是以天线作为发射天线时发射出去和反射回来的能量的比来衡量天线性能的。驻波比是由天馈系统的阻抗决定的。天线的阻抗与馈线的阻抗与接收机的阻抗一致，驻波比就小。驻波比高的天馈系统，信号在馈线中的损失很大。 （9）S 参数： 散射矩阵S 参数可以完全反映高频器件的反射与传输特性。只需测得S 参数， 便可得到以上所需测量的参数。 以二端口为例： 四端口S参数 （10）天线的互调指标 在RFID系统里，阅读器发射和接收一般使用同一个天线。当两个以上射频信号同时存在时，如果天线含有非线性（如材料不良，工艺不佳），连接器互调性能不高，可导致RFID系统传输的数字信号误码率增加，最终导致整个RFID系统性能恶化。 机械性能 （1）天线尺寸：Dimensions （L×W ×H）表示天线的物理尺寸。 （2）天线重量：Weight of Antenna   kg  （3）支架重量：Weight of Mounting Kits  kg （4）天线罩材  Radome Material  UPVC ( 5 ) 抗 风 速：Rated Wind Velocity 200km

   人类进入二十世纪以来，随着现代电子和通信技术的飞速发展，信息交流越发频繁，各种各样的电子电汽设备已经大大影响到各个领域企业及家庭。无论哪个频段工作的电子设备，都需要各种功能的元器件，既有如电容、电感、电阻、功分器等无源器件，以实现信号匹配、分配、滤波等；又有有源器件共同作用。微波系统不例外地有各种无源、有源器件，它们的功能是对微波信号进行必要的处理或变换。现代无源器件中，微带功分器从质量及重量上都日显重要。        在微波电路中，为了将功率按一定的比例分成两路或者多路，需要使用功率分配器。      功率分配器反过来使用就是功率合成器，所以通常功率分配/合成器简称为功分器。在近代微波大功率固态发射源的功率放大器中广泛地使用着功率分配器，而且功率分配器常是成对的使用，先将功率分成若干份，然后分别放大，再合成输出。    1960年，Ernest J. Wilkinson发表了名为An N-way Hybird Power Divede的论文中介绍了一种在所有端口均匹配、低损耗、高隔离度、同相的N端口功分器。以后的研究人员便称这种类型的功分器为威尔金森功分器。最初它的原始模型是同轴形式，此后在微带和带状线结构上得到了广泛地应用和发展，工程中大量使用的是微带线形式，大功率情况下也会用到空气带状线或空气同轴线形式。     在毫米波雷达固态发射机中，为了提高系统的输出功率，往往要采用功率分配/合成器，而Wilkinson功分器由于其自身结构的特点具有良好的特性是在毫米波微波大功率系统中应用最广泛的一种形式。功率分配器是将输入信号功率分成相等或不相等的几路功率输出的一种多端口微波网络，如图4所示，即为N路功率分配器的基本原理图。         实现宽带功分器的方法由于单节Ｍ４阻抗变换器工作带宽为窄带，不能实现宽带功分器。因此本文采用多节阻抗变换器相级连的方式来展宽工作频带。在多节阶梯式阻抗变换器中，若各阻抗阶梯所产生的反射波彼此抵消，便可以使匹配的频带得以展宽。为了便于分析，取多节变阻器具有对称结构，即变阻器前后对称位置跳变点的反射系数相等。 800-2500MHz二功分器PCB设计版图           设计一个2路3节分配器,其频带范围为0.8～2.7GHz,路间一致性小于1°,隔离大于22 dB,驻波小于1.3。那么,利用前述公式并取阻抗变换比R恒为2,即可求出变换节阻抗Zi和隔离电阻Ri(i=1,2,3,…,m),求出R1为100Ω,R2为240Ω,R3为300Ω 进行电路的路仿真时，各元件基本是相互独立的，而在实际的电路中，由于场的存在，各相邻的元件间难免存在一定的耦和互扰，频率越高，对电路的性能影响越大。因此我们在电路优化的基础上对版图进行电磁场仿真，对电路的无源部分进行适当的调整，以减小耦合，改善电路的性能。在进行电磁场仿真时为了对电路的调整具有针对性，在layout中进行适当调整。     用ADS仿真的建模     首先将在原理图中仿好的电路图生成版图，再加上信号端口和内端口，设置好参数后进行momentum仿真，在momentum中仿好以后，生成s参数模型，再带回电路中仿真，这样可以得到较为准确真实的结果。 宽带Wilkinson功分器产品实物照片           下面是这个二功率分配器的实测数据，曲线： 二功分器的实测 S11  （800MHz-2500MHz)   二功分器的实测 插入损耗   二功分器的实测 S22  文章链接：http://rf.eefocus.com/dongxl/blog/13-01/291349_b55fa.html