隨著射頻識別技術與物聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展,人們開始將低成本,低功率的RFID標簽應用到無線傳感器網(wǎng)絡中,利用RFID標簽天線小型化的特點減小傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的體積。同時,由于射頻能量具有可持續(xù)性和可靠性等優(yōu)點,使用無線射頻能量給傳感器充電能夠增加傳感器節(jié)點的使用壽命,并且將無源標簽天線與各種傳感器相結合,實現(xiàn)隨時隨地的計算與感知。本論文以超材料原理為基礎,主要研究RFID標簽的小型化設計和無線射頻能量收集設計理論,并將射頻設別與能量收集功能集成到同一天線中,同時研究射頻能量轉換問題,建立了一個集成無線射頻能量收集的小型化自供電RFID標簽系統(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標簽天線設計�；陂_口環(huán)諧振器的基本原理,設計了一個同時滿足射頻識別功能和無線射頻能量收集功能的超材料標簽天線,并對它的阻抗匹配,輻射特性和無線能量收集效率進行分析。分析天線端口位置對阻抗的影響,簡化天線與芯片之間匹配電路設計。設計的標簽尺寸為27mm?27mm,滿足標簽小型化的需求,且最大讀取距離為7.22m。在中心頻率為2.4GHz時,射頻能量收集效率可達23%。2.高效無線射頻能量收集的小型化RFID標簽天線設計。對前述所設計的天線進行改進,設計了一個尺寸為25.5mm?25.5mm的高效射頻能量收集標簽天線。對其射頻識別性能進行分析,該標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。分析該標簽天線的無線射頻能量收集性能,在中心頻率為5.95GHz時,射頻能量收集效率可達96%。針對實際應用中射頻能量入射方向不明的特點,分析了該能量收集標簽天線的角度穩(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85%以上。3.無線射頻能量收集RFID標簽天線系統(tǒng)設計。針對所設計的高效無線射頻能量收集RFID天線,對無線射頻能量收集RFID標簽天線的系統(tǒng)進行研究。設計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,整流電路的效率為13.2%,在輸入功率為0d Bm時,整流效率為25.2%。對系統(tǒng)進行加工測試,實驗結果表明標簽天線在915MHz時為全向輻射且最大讀取距離為7.89m,在5.9GHz時最大的能量收集效率為43.2%。
【學位單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TP391.44;TN820
【部分圖文】：

圖1.1 微帶 RFID 標簽天線結構及讀取距離[24]圖1.2 改進型微帶 RFID 標簽天線設計[25-26]由于倒 F 天線一般具有復雜的匹配網(wǎng)絡并且一般都設計有接地的通孔，增加了RFID 標簽的制作難度和生產(chǎn)成本，人們采用偶極子及其變形結構簡化標簽天線的設計。圖 1.3(a)為 Yamada Y 等人設計了一款 30mm*30mm 的曲線型天線，他們通過對

[46]，天線的具體設計如圖 1.9 所示。圖1.9 雙天線自供電 RFID 標簽系統(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 集成太陽能采集的自供電 RFID 標簽系統(tǒng)[47-48]提出將收集太陽能為無源 RFID 標簽供電的方法[47]，采用標簽天線作為雙功能元件，與在與 RFID 閱讀器通信的同時采集射頻能量，附著在天線上的太陽能板采集太陽能作為輔助電源，大大增加了標簽天線的工作范圍，天線結構如圖 1.10(a)所示。Abdulhadi A E 等人提出了一個覆蓋有太陽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 集成太陽能采集的自供電 RFID 標簽系統(tǒng)[47-48]提出將收集太陽能為無源 RFID 標簽供電的方法[47]，采用標簽天線作為雙功能元件，與在與 RFID 閱讀器通信的同時采集射頻能量，附著在天線上的太陽能板采集太陽能作為輔助電源，大大增加了標簽天線的工作范圍，天線結構如圖 1.10(a)所示。Abdulhadi A E 等人提出了一個覆蓋有太陽能薄膜的多端口微帶貼片天線[48]，天線的
【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 Somme S. ,Mavrelis P. G. ,李丹;射頻能量傳輸作為兒童最初的抗反流治療措施[J];世界核心醫(yī)學期刊文摘(兒科學分冊);2005年06期

2 方鎮(zhèn);魯生;;高功率毫米波整體控制元件[J];現(xiàn)代防御技術;1988年02期

3 韋保林;韋雪明;徐衛(wèi)林;段吉海;;環(huán)境射頻能量收集技術的研究進展及應用[J];通信技術;2014年04期

4 周玉杰,黃永麟,楊樹森,黃杰,沈景霞,梁兆光;射頻球囊消融術——射頻能量與血管壁反應關系的實驗研究[J];中國介入心臟病學雜志;1994年00期

5 宋成利;李昊;陳晟達;陳明惠;;射頻能量作用下生物組織含水量測量系統(tǒng)[J];光學儀器;2014年04期

6 陳寧,劉玉蘭;射頻能量傳遞術在胃食管反流病治療中的應用[J];胃腸病學和肝病學雜志;2005年02期

7 周軍曉;;關于射頻能量收集制集成電池的探討[J];電子制作;2013年12期

8 黃七杰;李亮;張小帥;李民權;;基于高增益陣列天線的射頻能量收集系統(tǒng)[J];通信技術;2018年07期

9 靳貴平;曾廣德;鄧楚虹;;雙頻無線射頻能量收集系統(tǒng)的設計[J];華南理工大學學報(自然科學版);2018年08期

10 肖建華;;射頻能量對關節(jié)軟骨細胞活性的實驗研究[J];中國當代醫(yī)藥;2018年21期

相關博士學位論文 前3條

1 李沁;脈沖射頻能量（PRFE）加快糖尿病小鼠傷口愈合的研究[D];華中科技大學;2012年

2 邸曉飛;基于射頻能量收集與無速率編碼的協(xié)作中繼網(wǎng)絡研究[D];北京交通大學;2017年

3 朱林富;軌道交通應答器傳輸系統(tǒng)天線建模與優(yōu)化研究[D];北京交通大學;2018年

相關碩士學位論文 前10條

1 趙琦;超材料無線射頻能量收集RFID標簽系統(tǒng)[D];西安電子科技大學;2019年

2 盧紅;應用于射頻能量收集的寬頻帶整流天線研究[D];山西大學;2019年

3 陳學林;Wi-Fi射頻能量收集系統(tǒng)的研究與設計[D];廈門大學;2018年

4 吳穎波;高靈敏度寬帶射頻能量收集系統(tǒng)研究[D];安徽大學;2019年

5 劉艷陽;基于人工磁導體的寬帶射頻能量收集天線研究[D];安徽大學;2019年

6 郭敏;射頻能量捕獲網(wǎng)絡協(xié)作中繼關鍵技術研究[D];浙江工業(yè)大學;2018年

7 周曉萌;射頻能量收集系統(tǒng)中雙頻整流天線的設計與分析[D];西南大學;2018年

8 曾廣德;無線射頻能量收集系統(tǒng)的研究與設計[D];華南理工大學;2018年

9 王少龍;適用于無線傳感節(jié)點的射頻能量采集芯片設計[D];西安電子科技大學;2018年

10 楊萌琪;基于射頻能量收集的協(xié)作中繼技術研究[D];西安電子科技大學;2018年

本文編號：2878164