本文關鍵詞：RFID標簽天線及圓極化天線的研究

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【摘要】：物聯(lián)網(wǎng),作為新一代的信息技術,一經(jīng)提出便引起了各界的廣泛關注。世界各國紛紛采取行動,將其作為推動科技和經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略增長點。而射頻識別技術(Radio Frequency Identification,RFID),作為物聯(lián)網(wǎng)感知層中不可或缺的一項技術也正在得到快速的發(fā)展。RFID技術從起源至今經(jīng)歷了半個多世紀的發(fā)展已日趨成熟,但是仍然有待改進或突破的地方。RFID天線作為RFID系統(tǒng)中重要的組成部分,其性能的好壞會直接影響整個系統(tǒng)的性能。所以對RFID天線的研究對提升RFID系統(tǒng)的性能乃至推動RFID技術的發(fā)展有著非常重要的意義。本文將以天線的基本理論為基礎,結合RFID天線的關鍵技術,分別設計了高性能的標簽天線和閱讀器天線,具體研究內(nèi)容歸納如下：針對標簽天線,對其關鍵的阻抗匹配技術、小型化技術、帶寬提升技術做出了研究。一方面,設計了一個易于阻抗匹配的標簽天線,通過在原嵌入槽貼片上引入一個C型槽,激勵起一個新的諧振模式。C型槽的長度和離饋源的距離分別調(diào)節(jié)諧振的頻率和強度,結合對原嵌入槽尺寸的調(diào)節(jié)可以實現(xiàn)天線輸入阻抗實部與虛部的獨立調(diào)節(jié)。然后為了提升天線的性能,對天線結構做了改進。用開路L型槽代替原來的C型槽,并將饋源處嵌入槽改為了H型。修改后的天線不僅實現(xiàn)了-8dB|S11|帶寬覆蓋全球超高頻RFID頻帶,而且相比之前的設計具有更遠的閱讀距離和更小的尺寸。另一方面,針對金屬表面的應用場景設計了抗金屬的標簽天線。同樣地,先設計了一款較為簡單的抗金屬標簽,然后對其進行了改進。由于使用了耦合饋電,實現(xiàn)了更寬的帶寬,同時在閱讀距離方面也優(yōu)于前者。帶寬性能的提升很好地緩解了實際應用過程中因FR4基底介電常數(shù)不穩(wěn)定造成的頻率偏移對標簽性能的不良影響。針對閱讀器天線,對圓極化理論及常見的圓極化天線的實現(xiàn)方向進行了研究。首先,將寬槽結構引入到圓極化天線的設計中,充分利用其寬阻抗帶寬特性,并通過合理地設計天線結構實現(xiàn)了寬帶的圓極化工作。為了便于理解天線的設計原理或將其移植到其他頻帶應用,給出了詳細的設計步驟并對關鍵參數(shù)做了分析。該天線尺寸小、結構簡單、而圓極化帶寬超過了50%,具有非常不錯的性能表現(xiàn)。為了驗證仿真結果的正確性,對該天線進行了加工和測試,測試結果與仿真結果基本一致。然后,為了用于超高頻RFID閱讀器應用,依據(jù)前面所歸納的設計步驟將該天線移植到了UHF RFID頻段。天線的寬帶性能得到了保持并沒有因為頻率的移植而退化.由此可以看出此天線性能的優(yōu)異性及設計步驟簡便性。最后將天線的各項仿真結果,與已有的一些RFID閱讀器天線進行了列表比較。本天線顯示出了十分不錯的綜合性能。
【關鍵詞】：RFID 標簽天線 閱讀器天線 阻抗匹配 寬帶天線 抗金屬 圓極化天線
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN821.1;TP391.44
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 1 緒論12-22
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 RFID技術簡介13-17
• 1.2.1 RFID技術發(fā)展歷程13-14
• 1.2.2 RFID系統(tǒng)組成14
• 1.2.3 RFID系統(tǒng)分類14-17
• 1.3 RFID天線的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 本論文的主要思路和研究內(nèi)容19-21
• 1.5 本論文的結構安排21-22
• 2 天線基本理論22-30
• 2.1 電磁學基礎22-24
• 2.2 天線輻射問題的求解24-26
• 2.3 天線的重要參數(shù)26-30
• 2.3.1 方向圖26-27
• 2.3.2 方向性和增益27
• 2.3.3 天線阻抗和輻射效率27-30
• 3 RFID天線關鍵技術30-40
• 3.1 標簽天線30-37
• 3.1.1 阻抗匹配技術30-32
• 3.1.2 小型化技術32-33
• 3.1.3 標簽天線的測量技術33-37
• 3.2 閱讀器天線37-40
• 3.2.1 圓極化理論37-38
• 3.2.2 圓極化天線的設計38-40
• 4 超高頻RFID標簽天線的設計40-56
• 4.1 引言40
• 4.2 易于阻抗匹配的寬帶標簽天線設計40-46
• 4.2.1 初始天線結構和設計流程40-42
• 4.2.2 面向全球應用的改進設計42-44
• 4.2.3 關鍵參數(shù)分析及仿真結果44-46
• 4.3 抗金屬標簽天線的設計46-53
• 4.3.1 初始天線設計及其仿真測試結果47-50
• 4.3.2 耦合饋電抗金屬標簽設計與分析50-51
• 4.3.3 仿真與測試結果51-53
• 4.4 本章小結53-56
• 5 基于寬槽天線的寬帶圓極化天線設計56-68
• 5.1 引言56
• 5.2 寬帶圓極化寬槽天線的設計56-63
• 5.2.1 天線的結構、設計與分析56-61
• 5.2.2 仿真與測試結果61-63
• 5.3 超高頻RFID頻段的實現(xiàn)63-66
• 5.4 本章小結66-68
• 6 總結與展望68-70
• 6.1 本論文的內(nèi)容總結68-69
• 6.2 本論文后續(xù)工作的展望69-70
• 參考文獻70-76
• 作者簡歷76

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本文編號：873079