电子标签采用FR4-环氧树脂电路介质基板（FR4_expoy）厚度为0.8 mm；介电常数为4.4；线宽为0.5 mm。经过长时间绕制，得到天线几何形状如图1所示。

    图1 设计天线结构图

    该结构充分利用了电子标签形状，天线的增益如图2所示。

    图2 天线增益图

    由图2可知，天线增益为-15.7 dB，全向辐射。天线上的电流分布如图3所示。

    图3 天线面电流密度

    天线谐振图像如图4所示。

    图4中，天线确如分析，并没有在433 MHz出现谐振，需要增加相应的匹配电路。

    图4 设计天线S11曲线

    3 射频电路的阻抗匹配

    在天线433 MHz处谐振，需相应地匹配电路调谐。这里采用Smith圆图进行调谐和阻抗匹配，首先要已知该结构天线在433 MHz处的阻抗值。从HFSS仿真结果中可查到该天线在各个频率点的阻抗，如图5所示。

    图5 天线在400~460MHz的阻抗

    图5中方框部分为433 MHz频率点对应的阻抗值，Zt=2.832 004-i222.484 839,天线实部较小，呈现容抗性。这里使用ADS进行阻抗匹配工作。设计原理是天线增加匹配电路后，组成一个新的电路结构，整个电路在433 MHz处谐振，阻抗达到50 Ω，从而实现阻抗匹配。ADS原理图中用集总元件表示天线的阻抗，具体设计方法是天线等效为一个电阻和电容的串联，设电阻为R，电容为C

    计算得到，R=2.832 004 Ω，C=1.65 pF。

    ADS中将集总元器件、Smith Chart Matching圆连接起来得到仿真电路，具体结构如图6所示。

    图6 ADS中天线Smith匹配Smith Chart匹配

    图6中电路结构经Smith Chart匹配，ADS中提供了4种匹配结构，如图7所示。

    图7 4种匹配网络结构图

    根据L型匹配电路介绍，设计采用右上角先并联电感后串联电感的方式。将匹配电路与天线串联连接后，用ADS仿真得到此时天线的谐振频率与带宽，如图8所示。

    图8 天线谐振S11曲线图

    图8所示，仿真天线谐振点为433 MHz,天线带宽为2 MHz具体范围是432~434 MHz,结果符合有源RFID系统中通信频率的设计要求。但ADS因存在精度问题，会自动调整输入值，所以只采用其提供的匹配电路结构图，具体的元器件值 还需进行实际调试得到。实际调试中用矢量网络分析仪连接同样的匹配电路结构进行调试。准备一块带有匹配电路电感位置的天线板。根据以下步骤调试匹配电路： （1）启动矢量网络分析仪。（2）将矢量网络分析中的同轴传输线外导体连接匹配电路中接地端，将内导体连接匹配电路馈线端。（3）焊接匹配电路中其中一个 电感，根据矢量网络分析中的Smith圆图调节另一个电感值，直到谐振频率为433 MHz时，调试完成。经调试，确定调试过程中L3为30 nH,L2为12 nH.最终结果如图9所示。 (责任编辑：oumao18)