本文關(guān)鍵詞：新型UHF近場(chǎng)天線研究

  更多相關(guān)文章： 近場(chǎng)天線 平面天線 頻射頻識(shí)別閱讀器天線 單品級(jí)射頻識(shí)別系統(tǒng)

【摘要】：隨著單品級(jí)射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification,RFID)的提出,超高頻(Ultra-High Frequency,UHF)近場(chǎng)RFID技術(shù)因其在單品級(jí)RFID應(yīng)用中的優(yōu)越性能得到了廣泛的關(guān)注。UHF近場(chǎng)閱讀器天線作為單品級(jí)RFID系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分,決定了UHF近場(chǎng)RFID系統(tǒng)的性能。本文針對(duì)單品級(jí)UHF近場(chǎng)RFID閱讀器天線在設(shè)計(jì)中如何產(chǎn)生較強(qiáng)磁場(chǎng)這一技術(shù)難題開(kāi)展了系統(tǒng)的研究工作,主要?jiǎng)?chuàng)新成果如下:1.提出了一種基于雙面帶狀線的UHF近場(chǎng)RFID閱讀器天線。該天線由雙面帶狀線、相移器、四個(gè)偶極子以及微帶線到雙面帶狀線的轉(zhuǎn)換電路組成。其中相移器是由偏移雙面帶狀線和金屬針組成,用來(lái)調(diào)節(jié)天線的阻抗匹配。四個(gè)偶極子組成了一個(gè)方形的偶極子環(huán),雙面帶狀線放置在偶極子環(huán)外部來(lái)對(duì)偶極子進(jìn)行饋電。這種結(jié)構(gòu)使得偶極子環(huán)上形成同相的電流環(huán),從而在偶極子環(huán)的內(nèi)部產(chǎn)生較強(qiáng)、較均勻的垂直天線表面磁場(chǎng)。測(cè)試結(jié)果表明,天線10-d B工作帶寬為51 MHz(887-938 MHz)。在30 d Bm的輸入功率下,天線最大標(biāo)簽讀取距離達(dá)到200 mm,而且在距離天線表面30 mm的高度范圍內(nèi)標(biāo)簽100%可讀。2.提出了一種中心饋電的寬帶UHF近場(chǎng)RFID閱讀器天線。該天線由四個(gè)漸變雙面帶狀線饋電的偶極子構(gòu)成。四個(gè)偶極子組成了一個(gè)偶極子圓環(huán),漸變雙面帶狀線在偶極子環(huán)的中心處相連接,天線在偶極子環(huán)中心進(jìn)行饋電。偶極子圓環(huán)上會(huì)產(chǎn)生同相的電流,從而產(chǎn)生較強(qiáng)、較均勻的磁場(chǎng)。漸變雙面帶狀線用來(lái)擴(kuò)展天線的阻抗帶寬,但不會(huì)影響天線的磁場(chǎng)分布。測(cè)試的天線10-d B帶寬為236 MHz(814-1050 MHz)。在30 d Bm的輸入功率下,天線最大標(biāo)簽讀取距離為200 mm,100%標(biāo)簽讀取率高度達(dá)到135 mm。3.提出了一種基于折合振子陣列的UHF近場(chǎng)RFID閱讀器天線。該天線由四個(gè)相同結(jié)構(gòu)的不等寬折合振子組成,四個(gè)折合振子通過(guò)共面帶狀線依次連接形成了一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)。該天線采用一個(gè)微帶線到共面帶狀線的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)對(duì)天線進(jìn)行饋電。這種天線結(jié)構(gòu)使得四個(gè)折合振子上產(chǎn)生了同相的電流,從而在折合振子環(huán)內(nèi)部產(chǎn)生較強(qiáng)、較均勻的磁場(chǎng)。因?yàn)槭褂谜酆险褡?天線具有較寬的阻抗帶寬。測(cè)試結(jié)果表明,天線的10-d B阻抗帶寬為237 MHz(828-1065 MHz)。在30 d Bm的輸入功率下,天線能達(dá)到的最大標(biāo)簽讀取距離為212 mm,在距離天線表面145 mm的范圍內(nèi)可以達(dá)到100%的標(biāo)簽讀取率。4.提出了一種基于耦合結(jié)構(gòu)的UHF近場(chǎng)RFID閱讀器天線。該天線由印制在介質(zhì)基板上表面的折彎單極子結(jié)構(gòu)和開(kāi)口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)以及印制在介質(zhì)基板下表面的覆蓋了部分介質(zhì)基板的金屬地板組成。折彎單極子通過(guò)耦合對(duì)開(kāi)口諧振環(huán)進(jìn)行饋電。折彎單極子、開(kāi)口諧振環(huán)和金屬地板上的電流組成了一個(gè)同相的電流環(huán),該電流環(huán)產(chǎn)生了較強(qiáng)的磁場(chǎng)分布。因?yàn)樘炀�為強(qiáng)諧振結(jié)構(gòu),阻抗帶寬較窄,在此天線的基礎(chǔ)上增加了匹配網(wǎng)絡(luò)。測(cè)試結(jié)果表明,不加載匹配網(wǎng)絡(luò)時(shí),天線10-d B阻抗帶寬只有27 MHz(899-926 MHz)。在30 d Bm的輸入功率下,最大標(biāo)簽讀取距離可以達(dá)到188 mm,而且在距離天線表面130 mm的高度范圍內(nèi)具有100%的標(biāo)簽讀取率。天線加載匹配網(wǎng)絡(luò)后,阻抗帶寬增大到64 MHz(900-964 MHz),擴(kuò)展了約2.4倍。在30 d Bm的輸入功率下所能達(dá)到的100%標(biāo)簽讀取距離仍然可以達(dá)到115 mm。當(dāng)天線輸入功率為10 d Bm時(shí),天線的最大標(biāo)簽讀取距離為38 mm,而且在距離天線表面10 mm的范圍內(nèi)可以達(dá)到100%的標(biāo)簽讀取率,即該天線在小功率的情況下仍然具有較好的性能。而且該天線大小為93.11×76.82×1 mm3,具有較緊湊的結(jié)構(gòu),適合在低功耗手持UHF近場(chǎng)RFID設(shè)備中使用。
【關(guān)鍵詞】：近場(chǎng)天線 平面天線 頻射頻識(shí)別閱讀器天線 單品級(jí)射頻識(shí)別系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.44;TN822
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-23
• 1.1 研究背景與意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-20
• 1.3 本文主要工作及結(jié)構(gòu)安排20-23
• 第二章 RFID系統(tǒng)簡(jiǎn)介23-32
• 2.1 RFID技術(shù)起源23-24
• 2.2 RFID系統(tǒng)組成和頻段劃分24-27
• 2.3 RFID近場(chǎng)耦合原理27-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第三章 基于雙面帶狀線的UHF近場(chǎng)RFID閱讀器天線32-51
• 3.1 引言32
• 3.2 天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)32-37
• 3.2.1 雙面帶狀線原理32-36
• 3.2.2 基于雙面帶狀線的天線結(jié)構(gòu)36-37
• 3.3 天線仿真與測(cè)試結(jié)果37-50
• 3.3.1 天線性能仿真結(jié)果37-40
• 3.3.2 天線參數(shù)分析40-45
• 3.3.3 天線測(cè)試結(jié)果45-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第四章 中心饋電寬帶UHF近場(chǎng)RFID閱讀器天線51-72
• 4.1 引言51
• 4.2 天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)51-58
• 4.2.1 漸變微帶傳輸線原理51-56
• 4.2.2 基于漸變雙面帶狀線的天線結(jié)構(gòu)56-58
• 4.3 天線仿真與測(cè)試結(jié)果58-71
• 4.3.1 天線性能仿真結(jié)果58-60
• 4.3.2 天線參數(shù)分析60-64
• 4.3.3 天線測(cè)試結(jié)果64-71
• 4.4 本章小結(jié)71-72
• 第五章 基于折合振子陣列的UHF近場(chǎng)RFID閱讀器天線72-92
• 5.1 引言72
• 5.2 天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)72-78
• 5.2.1 折合振子天線原理72-77
• 5.2.2 基于折合振子天線陣列的天線結(jié)構(gòu)77-78
• 5.3 天線仿真與測(cè)試結(jié)果78-91
• 5.3.1 天線性能仿真結(jié)果78-81
• 5.3.2 天線參數(shù)分析81-88
• 5.3.3 天線測(cè)試結(jié)果88-91
• 5.4 本章小結(jié)91-92
• 第六章 基于耦合結(jié)構(gòu)的UHF近場(chǎng)RFID閱讀器天線92-113
• 6.1 引言92-93
• 6.2 無(wú)匹配網(wǎng)絡(luò)天線設(shè)計(jì)93-102
• 6.2.1 無(wú)匹配網(wǎng)絡(luò)天線結(jié)構(gòu)93-94
• 6.2.2 仿真結(jié)果與參數(shù)分析94-102
• 6.3 加載匹配網(wǎng)絡(luò)天線設(shè)計(jì)102-108
• 6.3.1 加載匹配網(wǎng)絡(luò)天線結(jié)構(gòu)102-103
• 6.3.2 天線仿真與參數(shù)分析103-108
• 6.4 天線測(cè)試結(jié)果分析108-112
• 6.5 本章小結(jié)112-113
• 結(jié)論與展望113-116
• 參考文獻(xiàn)116-126
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果126-129
• 致謝129-131
• 附件131

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 邵明媚;一款RFID讀寫(xiě)器天線的設(shè)計(jì)與研究[D];北京郵電大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：1087711