隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,超高頻（Ultra-High-Frequency,UHF）射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification,RFID）技術(shù)也成為當(dāng)下最有前景的研究熱點(diǎn)之一。RFID系統(tǒng)的通信能力取決于標(biāo)簽工作特性和信道傳輸能力,由此標(biāo)簽天線(xiàn)是RFID系統(tǒng)的關(guān)鍵。隨著射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用范圍的擴(kuò)展,電子標(biāo)簽常被貼敷于肌肉、血袋、裝滿(mǎn)水的塑料瓶和其他水分含量高的物體表面,這些特殊的電磁環(huán)境均會(huì)惡化標(biāo)簽天線(xiàn)的工作性能。本文重點(diǎn)研究三款多用途標(biāo)簽天線(xiàn),有效解決了標(biāo)簽天線(xiàn)在肌肉、裝滿(mǎn)水的塑料瓶和金屬表面的應(yīng)用問(wèn)題。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,設(shè)計(jì)了一款橢圓環(huán)形標(biāo)簽天線(xiàn),其輻射單元由四個(gè)主要的圓環(huán),兩個(gè)半圓環(huán)和四段圓弧由外沿的橢圓環(huán)圍繞而成,該標(biāo)簽天線(xiàn)整體采用橢圓結(jié)構(gòu),其長(zhǎng)軸和短軸分別為76mm、32mm。介紹了橢圓環(huán)形標(biāo)簽天線(xiàn)的演化過(guò)程,并進(jìn)一步解釋了其工作機(jī)理。標(biāo)簽貼敷于肌肉和裝滿(mǎn)水的塑料瓶表面,工作諧振頻率保持穩(wěn)定,標(biāo)簽天線(xiàn)和芯片阻抗共軛匹配,測(cè)試最大閱讀距離達(dá)到7.8m和8.8m。接下來(lái),設(shè)計(jì)了一款并聯(lián)匹配橢圓環(huán)形標(biāo)簽天線(xiàn),結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單緊湊,該天線(xiàn)采用橢圓結(jié)構(gòu),... 

【文章來(lái)源】：成都信息工程大學(xué)四川省

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

PRC 對(duì)標(biāo)簽閱讀距離的影響

成都信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文第14頁(yè)共64頁(yè)~0ddZ=ZZ(2-41)0112212211221112221122(1-SS+SS-S-S)(1-S)(1-S)-SSdZZ=(2-42)其中Z0是天線(xiàn)連接的同軸線(xiàn)的特性阻抗，大多的測(cè)量系統(tǒng)為50Ω或者75Ω。對(duì)于對(duì)稱(chēng)饋電的平衡天線(xiàn)，有11221221S=S且S=S(2-43)那么公式（2-43）則應(yīng)當(dāng)表示為：2201112122211122(1S+S-2S)(1-S)-SdZZ=(2-44)雙端差分阻抗測(cè)試方法具體操作如圖2-6所示，這個(gè)測(cè)試系統(tǒng)主要由VNA和自制的雙端差分測(cè)試夾具組成，首先連接測(cè)試夾具和VNA的SMA接頭并延展VNA的校準(zhǔn)平面到測(cè)試夾具的末端面，然后焊接測(cè)試夾具和待測(cè)天線(xiàn)，接著通過(guò)VNA實(shí)測(cè)得到天線(xiàn)端口的S參數(shù)，最后將測(cè)試的PRC和S12代入公式（2-43）或者公式（2-45），從而計(jì)算得到標(biāo)簽天線(xiàn)測(cè)試阻抗值。圖2-6UHFRFID標(biāo)簽天線(xiàn)在暗室中阻抗測(cè)試示意圖2.4.2功率反射系數(shù)測(cè)試對(duì)于平衡和不平衡結(jié)構(gòu)差分激勵(lì)的UHFRFID標(biāo)簽天線(xiàn)，其功率反射系數(shù)測(cè)試也不能直接通過(guò)VNA進(jìn)行測(cè)量，同樣需采用雙端差分測(cè)試夾具進(jìn)行測(cè)試。利用測(cè)試夾具可以直接測(cè)得端口校準(zhǔn)平面的反射系數(shù)，但此時(shí)測(cè)得的反射并非標(biāo)簽天線(xiàn)的功率反射系數(shù)。由于測(cè)試夾具和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的同軸接口均為標(biāo)準(zhǔn)的50Ω，而標(biāo)簽天線(xiàn)的阻抗為具有較高電抗值的復(fù)數(shù)阻抗，需將測(cè)得的標(biāo)簽天線(xiàn)阻抗帶入天線(xiàn)的功率反射系數(shù)修正公式計(jì)算間接獲取PRC的測(cè)試值：*PRC20lgacacZZZZ=+(2-45)從而得到標(biāo)簽天線(xiàn)的功率反射系數(shù)。

成都信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文第17頁(yè)共64頁(yè)3.1.2標(biāo)簽天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本節(jié)研究設(shè)計(jì)的橢圓環(huán)形標(biāo)簽天線(xiàn)能穩(wěn)定地工作于肌肉和裝滿(mǎn)水的塑料瓶的表面，其結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。該標(biāo)簽天線(xiàn)的介質(zhì)基板采用厚度為0.8mm的F4B-2，其介電常數(shù)為2.65，損耗角正切為0.002。圖3-2橢圓環(huán)形標(biāo)簽天線(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖該標(biāo)簽天線(xiàn)主要由環(huán)形微帶饋線(xiàn)和輻射單元組成，主要由四個(gè)主環(huán)、兩個(gè)半圓環(huán)和四段圓弧被外沿橢圓環(huán)圍繞而成，其具體的結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3-2所示。采用中心對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)簽較好的全向性，采用橢圓環(huán)形結(jié)構(gòu)和彎曲的環(huán)形微帶饋線(xiàn)直接連接可以達(dá)到減小標(biāo)簽尺寸目的，其長(zhǎng)軸為76mm，短軸為32mm。表3-2橢圓環(huán)形標(biāo)簽天線(xiàn)的參數(shù)及尺寸參數(shù)數(shù)值(mm)參數(shù)數(shù)值(mm)a76.0R28.0b32.0R310.0H0.8R411.0R17.0L13.0標(biāo)簽芯片選用Alien公司的H3，在915MHz時(shí)該芯片的等效特性阻抗為27-j201Ω[48]。為獲取最大的傳輸功率，達(dá)到阻抗共軛匹配，在915MHz處標(biāo)簽天線(xiàn)的輸入阻抗應(yīng)為27+j201Ω[49]。圖3-3為橢圓環(huán)形標(biāo)簽天線(xiàn)貼敷于肌肉和裝滿(mǎn)水的塑料瓶表面時(shí)的阻抗仿真結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于可以發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于肌肉表面時(shí)，在915MHz處天線(xiàn)輸入阻抗為27+j201Ω；當(dāng)標(biāo)簽應(yīng)用于裝滿(mǎn)水的塑料瓶表面時(shí)，在915MHz處天線(xiàn)輸入阻抗為25+j201Ω，表明該標(biāo)簽天線(xiàn)阻抗和芯片阻抗共軛匹配良好。


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