射頻識別(RFID)技術是利用射頻信號對帖有電子標簽的物品進行自動識別并交換數據的無線通信技術。RFID系統主要由閱讀器和電子標簽組成。電子標簽按照供電方式的不同分為有源電子標簽和無源電子標簽。閱讀器能夠接收到的電子標簽反射信息的距離是RFID系統最重要的技術指標之一。閱讀距離不僅與標簽天線的方向圖、天線放置的基板材料有關，而且與電磁波傳輸的環境有關。一般情況下，無源電子標簽芯片的阻抗的實部較小，而虛部較大，標簽芯片較高的Q值使得很難設計合適的天線與標簽芯片實現阻抗匹配，尤其是要求在較寬的頻帶范圍之內。

在產品電子代碼(EPC)應用中，近距離工作的RFID頻率統一集中在13.56 MHz，而遠距離工作的RFID頻率定位于UHF頻段。由于各國、各地區對UHF頻段RFID應用的界定存在不同，例如：美國標準為902 MHz～928 MHz，歐洲為865 MHz～868 MHz，日本為950 MHz～956 MHz,中國為840 MHz～845 MHz和920 MHz～925 MHz兩個頻段。因此，設計UHF RFID全頻段覆蓋的電子標簽以滿足世界各國的要求，使電子標簽具有通用性，是電子標簽(天線)設計的一個目標。

對于無源電子標簽，僅當標簽芯片接收的能量大于它的最小門限功率Pth時才能正常工作。為了提高閱讀距離，就需要實現標簽芯片與標簽天線阻抗間的共軛匹配。但是，標簽天線一般采用變形偶極子天線，其諧振點并不一定是阻抗匹配點。電磁耦合饋電很好地解決了這個問題。采用一個饋電單元，2個均勻分布的輻射單元組成雙輻射邊天線達到很高的增益，但全向性不好。一種UHF全向性天線，盡管帶寬可以達到要求，但是諧振深度不夠（S11<-10 dB）而且具有較大的尺寸。本文采用非均勻分布的彎折支節為耦合單元，設計了一款標簽天線，帶寬（S11<-22 dB）為180 MHz，不僅覆蓋了UHF全頻帶，而且具有較好的諧振深度和較小的標簽天線尺寸。在此基礎上，進一步研究了感應單元與饋電單元的距離，以及饋電單元的形狀為矩形、三角形、梯形時標簽天線的性能。

1、耦合原理分析

這種天線模型可以等效為如圖1所示的天線模型。當寄生單元無限長時，圖1模型可以等效為圖2所示的等效電路模型。

圖2中，寄生單元等效為左回路的L1、R、C，其中R等效為輻射體的自電阻。而饋電單元等效為右回路，L2等效為饋電單元的自電感。由于饋電單元的自阻抗非常小，所以在等效電路中被忽略了。

根據參考的電路分析理論，對圖2回路列KVL可以得到：

從式(8)可以看到，諧振狀態的阻抗實部只與互感有關，而虛部與L2有關。由于互感M與耦合距離有關，所以天線阻抗的實部與寄生單元離饋電單元的距離有關，而虛部只與饋電單元自身的形狀有關。由此，可以看到在諧振點附近耦合加載對天線實虛部可起到單獨調節的作用。

2、天線的設計與研究

一種標簽天線結構，寄生單元部分的分支采用均勻分布。而本文為了實現標簽天線和標簽芯片之間的阻抗匹配，寄生單元的分支采用非均勻分布。標簽天線的建模如圖3所示，結構參數如表1所示。該天線由饋電環和輻射體兩部分組成。饋電單元由矩形構成，與標簽芯片直接相連。而輻射體是由非均勻分布的彎折支節構成。在本設計中，當所選用的芯片在915 MHz時，對外呈現的阻抗為Z=18.1-j149 Ω，遵循ISO-18000 6C協議。為了實現標簽芯片與標簽天線之間最大功率傳輸,所要求的天線阻抗在諧振頻率處應為18.1+j149 Ω。

圖3所示天線蝕刻在厚度為0.2 mm，相對介電常數為4.4的FR4介質基板上,天線的大小為50 mm×20 mm。

現在根據以上討論，研究寄生單元距饋電點的距離和饋電單元的形狀對天線性能的影響。