隨著射頻識(shí)別技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展,人們開始將低成本,低功率的RFID標(biāo)簽應(yīng)用到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,利用RFID標(biāo)簽天線小型化的特點(diǎn)減小傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的體積。同時(shí),由于射頻能量具有可持續(xù)性和可靠性等優(yōu)點(diǎn),使用無線射頻能量給傳感器充電能夠增加傳感器節(jié)點(diǎn)的使用壽命,并且將無源標(biāo)簽天線與各種傳感器相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的計(jì)算與感知。本論文以超材料原理為基礎(chǔ),主要研究RFID標(biāo)簽的小型化設(shè)計(jì)和無線射頻能量收集設(shè)計(jì)理論,并將射頻設(shè)別與能量收集功能集成到同一天線中,同時(shí)研究射頻能量轉(zhuǎn)換問題,建立了一個(gè)集成無線射頻能量收集的小型化自供電RFID標(biāo)簽系統(tǒng)。具體研究工作如下:1.集成無線射頻能量收集的小型化RFID標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)�；陂_口環(huán)諧振器的基本原理,設(shè)計(jì)了一個(gè)同時(shí)滿足射頻識(shí)別功能和無線射頻能量收集功能的超材料標(biāo)簽天線,并對(duì)它的阻抗匹配,輻射特性和無線能量收集效率進(jìn)行分析。分析天線端口位置對(duì)阻抗的影響,簡(jiǎn)化天線與芯片之間匹配電路設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的標(biāo)簽尺寸為27mm?27mm,滿足標(biāo)簽小型化的需求,且最大讀取距離為7.22m。在中心頻率為2.4GHz時(shí),射頻能量收集效率可達(dá)23%。2.高效無線射頻能量收集的小型化RFID標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)。對(duì)前述所設(shè)計(jì)的天線進(jìn)行改進(jìn),設(shè)計(jì)了一個(gè)尺寸為25.5mm?25.5mm的高效射頻能量收集標(biāo)簽天線。對(duì)其射頻識(shí)別性能進(jìn)行分析,該標(biāo)簽天線在其所在平面的輻射為全向輻射,最大讀取距離為8.17m。分析該標(biāo)簽天線的無線射頻能量收集性能,在中心頻率為5.95GHz時(shí),射頻能量收集效率可達(dá)96%。針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中射頻能量入射方向不明的特點(diǎn),分析了該能量收集標(biāo)簽天線的角度穩(wěn)定性,在入射電磁波角度為00 450的范圍內(nèi),其射頻能量收集效率可達(dá)85%以上。3.無線射頻能量收集RFID標(biāo)簽天線系統(tǒng)設(shè)計(jì)。針對(duì)所設(shè)計(jì)的高效無線射頻能量收集RFID天線,對(duì)無線射頻能量收集RFID標(biāo)簽天線的系統(tǒng)進(jìn)行研究。設(shè)計(jì)了一款低功率輸入的5.8GHz整流電路,并通過加載諧波抑制枝節(jié)減小經(jīng)過二極管整流后的高次諧波反射,提高了整流電路的效率。在輸入功率為-10d Bm時(shí),整流電路的效率為13.2%,在輸入功率為0d Bm時(shí),整流效率為25.2%。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行加工測(cè)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明標(biāo)簽天線在915MHz時(shí)為全向輻射且最大讀取距離為7.89m,在5.9GHz時(shí)最大的能量收集效率為43.2%。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP391.44;TN820
【部分圖文】：

圖1.1 微帶 RFID 標(biāo)簽天線結(jié)構(gòu)及讀取距離[24]圖1.2 改進(jìn)型微帶 RFID 標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)[25-26]由于倒 F 天線一般具有復(fù)雜的匹配網(wǎng)絡(luò)并且一般都設(shè)計(jì)有接地的通孔，增加了RFID 標(biāo)簽的制作難度和生產(chǎn)成本，人們采用偶極子及其變形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)。圖 1.3(a)為 Yamada Y 等人設(shè)計(jì)了一款 30mm*30mm 的曲線型天線，他們通過對(duì)

[46]，天線的具體設(shè)計(jì)如圖 1.9 所示。圖1.9 雙天線自供電 RFID 標(biāo)簽系統(tǒng)，(a)雙天線自供電 RFID 系統(tǒng)[45]，(b)攜帶電池的雙天線RFID 系統(tǒng)[46]圖1.10 集成太陽(yáng)能采集的自供電 RFID 標(biāo)簽系統(tǒng)[47-48]提出將收集太陽(yáng)能為無源 RFID 標(biāo)簽供電的方法[47]，采用標(biāo)簽天線作為雙功能元件，與在與 RFID 閱讀器通信的同時(shí)采集射頻能量，附著在天線上的太陽(yáng)能板采集太陽(yáng)能作為輔助電源，大大增加了標(biāo)簽天線的工作范圍，天線結(jié)構(gòu)如圖 1.10(a)所示。Abdulhadi A E 等人提出了一個(gè)覆蓋有太陽(yáng)能薄膜的多端口微帶貼片天線[48]，天線的

RFID 系統(tǒng)[46]圖1.10 集成太陽(yáng)能采集的自供電 RFID 標(biāo)簽系統(tǒng)[47-48]提出將收集太陽(yáng)能為無源 RFID 標(biāo)簽供電的方法[47]，采用標(biāo)簽天線作為雙功能元件，與在與 RFID 閱讀器通信的同時(shí)采集射頻能量，附著在天線上的太陽(yáng)能板采集太陽(yáng)能作為輔助電源，大大增加了標(biāo)簽天線的工作范圍，天線結(jié)構(gòu)如圖 1.10(a)所示。Abdulhadi A E 等人提出了一個(gè)覆蓋有太陽(yáng)能薄膜的多端口微帶貼片天線[48]，天線的
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本文編號(hào)：2878164