论文部分内容阅读
摘要作为21世纪公认的十大重要技术之一,射频识别(RFID)技术已在全球范围内广泛应用到商业自动化、工业自动化、交通运输管理等众多领域。超高频(UHF)频段是全球范围内货物流通领域大规模使用RFID技术的最适合频段。因此,研究高性能的UHF频段RFID天线将为射频识别技术的全球推广和更加广泛的应用提供必要的保障。故本论文选择应用于UHF频段RFID系统的天线设计这一课题进行研究。本论文核心研究应用于UHF频段RFID系统中的宽带标签天线和防金属型标签天线的设计以及读写器天线的小型化分析与设计。论文通过在辐射贴片上开不同形状的槽,可以延长贴片上的表面电流路径,进而可以实现天线的小型化目标；在贴片上开槽还相当于在天线等效电路中引入了级联电感,使得呈现感性的天线输入阻抗与呈现容性的标签芯片表现阻抗之间达到良好的共轭匹配,进而获得较好的阻抗带宽；同时采用在接地板上开合适槽的方法来提高读写器天线的增益。本文设计了一种新型双T型槽宽带标签天线,该天线为无通孔与任何短路结构的简单天线,尺寸仅为33mm×25mm×1.6mm,工作带宽覆盖了各个国家分配给UHF频段的频率范围(840-960MHz),在保证带宽覆盖整个UHF频段的前提下,天线尺寸小于目前文献中的同类型天线。通过改变T型槽的尺寸可以方便地调节天线的输入阻抗。通过对天线进行实物加工测试,可知天线输入阻抗实测曲线与仿真曲线走势基本一致。在UHF频段RFID防金属型标签天线的设计中,提出一种新型开对称T型槽的防金属型标签天线,天线总尺寸为30mm×110mm×1.6mm,阻抗带宽可覆盖整个UHF频段,与目前文献中性能较好的同类型天线相比,天线尺寸不仅减小了45%,而且贴在相同大小的金属物体表面时,理想通信距离可延长1m。对称T型槽和内插式馈电结构使得天线与标签芯片的匹配变得非常方便。通过对天线进行实物加工测试,可知天线输入阻抗实测曲线与仿真曲线基本一致,只是实测曲线向低频偏移了120MHz左右。本文采用在辐射贴片开槽以实现天线小型化和接地板开槽以提高增益的方法改进设计了一种UHF频段RFID读写器天线,尺寸为80mm×80mm×3mm,该天线在实现小型化的同时保证了天线的圆极化。与参考天线(90mm×90mm×3mm)相比,本文所设计的天线尺寸缩小了21%,但天线增益并没有减小反而略有提高,天线的阻抗带宽及轴比带宽均覆盖了中国划分给RFID系统的UHF频段之一：920MHz～925MHz。