MIMO 天線期中報告

MIMO天線期中報告 論文研討: Broadband MIMO PIFA Antenna with Circular Polarization for RFID Readers 寬帶MIMO PIFA天線具有圓極化的RFID讀取裝置 Broadband Planar Antenna with Circular Polarization for RFID Readers 寬帶平面天線的圓極化的RFID讀取裝置博研電子一甲 DA230102 林知毅 Southern Taiwan University Department of Electronic Engineering

摘要一種新型寬帶圓偏振的兩元件的PIFA天線具有指向性和高隔離度，可以很容易地製造並嵌入到RFID讀取裝置，該天線的圓極化特性是通過引入一個跨支在地上的其角來實現，修改後的PIFA結構使天線的寬帶阻抗帶寬特性。

另一種新穎的平面天線具有寬帶和圓偏振特性，可另一種新穎的平面天線具有寬帶和圓偏振特性，可以容易地製造並嵌入到RFID讀取裝置，圓極化輻射是通過引入交叉分支在其拐角處實現。和改性的PIFA結構使天線的寬帶阻抗帶寬特性，為便於與有源器件和設計促進融合，在輻射元件和接地被蝕刻的基板的同一層上。

天線設計 圓極化寬帶平面天線與MIMO天線PIFA具有廣泛的AR 和阻抗帶寬該天線的RFID涵蓋從840MHz全帶寬要求，以960MHz的。 PIFA天線有兩個分支，在實現廣泛的阻抗帶寬和負載連接到地跨用來實現廣泛的AR帶寬。

天線中的一個顯著特徵是PIFA天線，其已被廣泛用天線中的一個顯著特徵是PIFA天線，其已被廣泛用於在終端和通常用於線性極化，可實現圓極化輻射，分集特性是由兩個元件的正交輻射模式來實現，天線設計細節等，並針對模擬和測量結果驗證了該天線的性能。

圖1所示出天線的幾何形狀，它被安裝在FR4基板為圖1所示出天線的幾何形狀，它被安裝在FR4基板為 4.4的介電常數和1.6mm的厚度，所有的金屬部件被印在基片的同一側，地面補丁代表該終端設備的系統接地，天線由一個PIFA結構和十字形分支在地面的角落，天線通過同軸激勵，同軸的外表面與地面充分結合，而內銅被連接到PIFA以激勵天線。

圖1 天線的幾何形狀

通過無數次的模擬，我們可以發現，阻抗匹配和AR通過無數次的模擬，我們可以發現，阻抗匹配和AR 帶寬主要取決於PIFA和十字形分支，為了增加阻抗帶寬，兩個分支的使用，從而大大擴展了頻帶，使其能夠覆蓋整個RFID頻帶，交叉分支是最重要的因素，在設計頻段的AR需要認真考慮，通過仔細選擇交叉的參數，可以得到寬帶圓極化，建議的天線的最終選擇的尺寸於表1

表一天線尺寸

天線的分集特性是由相同的兩個天線單元的正交放天線的分集特性是由相同的兩個天線單元的正交放置來實現。然後在兩個天線單元具有正交的偏振和圖案的輻射可以降低兩個天線之間的相互耦合。圖2所示出在900MHz的兩個天線單元的模擬三維輻射圖。可以看出這兩個天線元件具有正交極化和輻射模式。

圖2 三維輻射圖

為了驗證所提出的天線設計，原型被製成圖3所示。為了驗證所提出的天線設計，原型被製成圖3所示。所有的測量結果是使用矢量網絡分析儀等微波測試儀器進行的暗室。天線的模擬和測量回波損耗如圖4所示。天線具有寬帶阻抗匹配的特徵，從830MHZ由S11<-10 分貝，它涵蓋了整個RFID頻段定義990MHZ。

圖3 天線的原型製作 圖4 天線的模擬和測量S11

模擬和測量結果 由於兩個天線單元的尺寸是相同的，則S11和S22是相同的，天線的模擬和測量回波損耗如圖5所示。所提出的天線具有寬帶阻抗匹配特性從830MHZ到由 S11<-10分貝，它覆蓋了整個RFID頻帶定義990MHZ，在兩個端口之間的相互耦合是小於15分貝橫跨所需要的帶寬，如圖6所示。

圖5 天線的模擬和測量S11 圖6 天線的模擬和測量S21

圖7示出在寬邊方向上測得的軸比（S =0°）大約 140MHz的從830MHZ到970MHz為AR寬帶AR帶寬3分貝所示，表示該天線實現良好的圓極化特性。圖7 測量軸比

在E面在三個不同頻率840MHz，了920MHz和950MHz的輻射模式圖8中還給出。紅色實線表示的垂直極化輻射方向圖，而藍色點線表示水平極化輻射圖。如可以看到的，天線達到良好的CP輻射圖案。在E面在三個不同頻率840MHz，了920MHz和950MHz的輻射模式圖8中還給出。紅色實線表示的垂直極化輻射方向圖，而藍色點線表示水平極化輻射圖。如可以看到的，天線達到良好的CP輻射圖案。圖8 測的輻射模式在840MHz，了920MHz和950MHz

為優化性能的目的，天線結構的尺寸的參數進行，分析了PIFA元件L3的長度。如圖9中，天線的工作頻率是可變的，它會下沉，當長度較長時，上升時的長度要小。為優化性能的目的，天線結構的尺寸的參數進行，分析了PIFA元件L3的長度。如圖9中，天線的工作頻率是可變的，它會下沉，當長度較長時，上升時的長度要小。圖9 用不同的L3上的天線的S11

圓極化特性會受到交叉分支的在地面磅角落的尺寸。如圖10所示，Lb的從30毫米改變至40毫米和AR<3分貝的頻率下降。圓極化特性會受到交叉分支的在地面磅角落的尺寸。如圖10所示，Lb的從30毫米改變至40毫米和AR<3分貝的頻率下降。圖10 具有不同磅天線AR

結論寬帶圓極化平面多樣性/ MIMO天線的RFID讀取裝置的設計方案，該天線具有寬帶和圓極化，同時通過引入PIFA結構和交叉分支，兩個正交放置的天線元件給出的多樣性特徵，模擬和測量結果表明，該回波損耗和AR覆蓋整個RFID頻帶，這種天線能找到它的應用在移動RFID讀取器系統手持終端。

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