一種形式新穎的12dB線極化RFID天線的研究
(1)抱桿與單極振子的間距:對增益影響不大,只有零點幾dB的影響。而對前后輻射比和輸入阻抗有較大影響,間距不同后瓣的增益明顯不同,從而前后比出現(xiàn) 很大差距。反射器上電流電壓的幅度和相位與間距有關(guān)。因為間距不同則電磁波走過的空間距離也不同,則形成不同的相位差。適當安排反射器與單極振子的間距可 使反射器和有源振子產(chǎn)生的電磁場在反射器后方相互抵消,而在有源振子的前方上相加,從而起到抑制后瓣增強增益的效果。從仿真結(jié)果可看出間距較小可有效抑制 后向輻射,但輸入阻抗較低,難與同軸饋線進行良好匹配;
(2)單極振子的臂寬:通過仿真可知隨著單極振子臂寬的增加,增益隨之增大。Smith圓圖上阻抗點位置隨臂寬的增加,沿著等電阻圓逆時針從感性阻抗區(qū)域 向容性阻抗區(qū)移動,因為振子面積的增大使容性逐漸增加。振子的粗細還會影響振子的最佳長度,因為電波在金屬中行進的速度與真空中不盡相同,實際制作長度都 要在理論值上減去一個縮短系數(shù),而振子越粗,振子的長度越小。振子的理論長度為λ/4,這樣最佳長度就會比λ/4小,而由電路理論可知,長度略短于λ/4 整數(shù)倍的導(dǎo)體呈電容性,所以此時單極振子呈容性,使天線的容性增加。在Smith圓圖上使阻抗點逐漸向容性阻抗區(qū)移動,對整個天線的阻抗特性造成一定影 響。且振子臂寬約大,天線的Q值就越低,帶寬愈大;
(3)組陣單元的間距:單元間距對增益和阻抗影響較大。從表1的仿真數(shù)據(jù)可看出隨著間距的增大主瓣增益及后瓣都變大,即天線側(cè)射方向上的能量增大。此天線波瓣的主波束指向與陣列軸線垂直的方向即為側(cè)射陣。而陣列間距d有限制條件(為主波束的指向)
dλ/1+|cosθ| (1)
當θ=π/2即側(cè)射陣時應(yīng)有dλ。當θ=0即端射陣時應(yīng)有dλ/2隨著間距的減小,天線從側(cè)射陣逐漸向端射陣過渡,旁瓣增大、主瓣變小、 能量逐漸向陣列軸向方向輻射。從而導(dǎo)致天線增益降低。通過仿真還可知,隨著間距的增大,阻抗點在Smith圓圖上沿等電導(dǎo)圓順時針移動,且電阻逐漸增大;
(4)引向器的長度:引向器上感應(yīng)電流的幅度與相位取決于其本身的自阻抗和與有源振子間的互阻抗?;プ杩闺S振子長度變化不明顯。而自阻抗主要取決于振子本 身的長度。當導(dǎo)體的長度略長于λ/4的整數(shù)倍時成電感性,略短于λ/4整數(shù)倍時成電容性。在表2的仿真數(shù)據(jù)中,第一引向器長度在12.6~13.2 mm時為電感性,為13.4 mm時呈電容性。第二引向器呈容性。所以通過改變兩引向器的長度可改變其各自阻抗的性質(zhì),使其共同影響天線的阻抗。從仿真數(shù)據(jù)可看出,第二引向器長度的大 小比起第一引向器在抑制后向輻射方面有更顯著的影響。第二引向器的長度較短時,后向輻射較小,因為此時使引向器和單極振子在主方向上產(chǎn)生電磁場相加,從而 起到增強增益抑制后瓣的效果。
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