在[KOO 11]的工作描述中，在金属表面改善天线的性能有两种主要的方法。首先，为了增加对金属物体的增益，在折叠偶极子天线周围添加一个附加环路。接下来，为了改善匹配特性，在最小阻抗变化区域对该天线进行共轭匹配，以使输入阻抗的变化相对于在自由空间时较小。

图2.72a显示了所提到的折叠的偶极子天线#1，设计它的时候没有考虑金属物体。天线#1实现了在一个薄的柔性的厚度为0.07mm的PET基底上印刷银浆。该基底的大小是82mm×18mm，线宽是1mm。

我们提出使用多个折叠偶极配置[POL 07]以提高天线的增益。天线的效率可以通过增加折叠臂的数目改善辐射电阻得到提高。因此，为了提高金属物体上的天线增益，在原始的线宽为1mm的折叠偶极天线周围放置了一个线宽为2.5mm的线圈，如图2.72b所示。为了验证该附加环的效果，对两个天线在910MHz的金属表面上的功能进行了仿真，并将结果列在表2.6中。泡沫垫片（ε_r=1）用于调整和金属表面之间的分离度。这两个标签都通过200mm×200mm的金属表面备份。见表2.6，无论是在自由空间还是金属表面，大小为91mm×27mm的2号天线的最高增益都要比1号天线高。

图2.71 在自由空间上的塑料和金属（4WEIRP）安装大、小金属标签的实验和理论读取范围（视轴方向）

图2.72 天线的几何形状：a）天线#1 b）天线#2

当RFID标签被放置在靠近金属物体的位置时，谐振则移动到一个较低的频率区域，输入阻抗随频率变化明显。因此，输入阻抗的变化会引起芯片和天线之间的不匹配，导致天线不能提供给芯片最大功率。为了增加RFID标签在金属表面的属性，我们研究了从金属表面进行分离所带来的影响。图2.73显示了作为天线和金属表面之间的距离函数的2号天线的阻抗仿真结果，并且与自由空间进行了比较。同时，共轭匹配下IC的实测阻抗也被绘制出来。

表2.6 不同距离下在910MHz的金属表面峰值增益模拟的结果(www.daowen.com)

图2.73 作为和金属表面之间距离的函数的输入阻抗仿真结果

在910MHz时，IC的输入阻抗是（7.4-j113）Ω。为了提供在IC和天线之间的最大功率，在910MHz时，天线的输入阻抗为（7.4+j113）Ω。在自由空间中，在910MHz时，2号天线具有的输入阻抗为（6+j110）Ω，为IC的输入阻抗提供了良好的匹配阻抗。然而，当2号天线被放置于一个金属物体上时，在工作频带908.5～914MHz内会发生明显的失配现象。从图2.73中可以看出，随着频率区域B内金属表面和天线之间的距离的改变，输入阻抗会有较大的变化。然而，区域A的变化则相对较小。换言之，区域A展示了一个金属物体较小阻抗变化。因此，如果在这个区域中进行共轭匹配，匹配的影响可以被最小化。所以，为了2号天线能在区域A中工作，通过减小整个天线的电长度将2号天线的谐振频率移至高频，使得输入阻抗在910MHz时是位于区域A。

通过调节T-匹配，在自由空间中IC和天线之间在910MHz时的共轭匹配被优化。天线的尺寸是81mm×27mm。实验结果表明，该天线的最大读取范围在自由空间约为7.5m，在距离金属表面1mm的分离层为3m。值得注意的是，在10mm的分离层读取距离为7.32m，和在自由空间相似。

此外，该天线还和配备了AlienHiggs2芯片和铜制的市面上销售的RFID标签的类型化标签（AlienM-标签）进行了比较。而且，市面上销售的标签的总尺寸和该天线相似。图2.74比较了市面上销售的RFID类型化标签和具有小于5mm分离层的该天线。该天线比市面上销售的RFID天线具有更大的读取范围。例如，当被放置在离金属表面1mm处时，该天线的读取范围是上述AlienM-标签的三倍。

图2.74 与市面上销售的RFID标签的读取范围的对比