多频RFID天线的设计与研究

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近年来,随着人们对RFID读写性能要求的不断提高,小型化、双频段甚至多频段成为RFID天线设计的趋势之一。目前RFID技术主要应用在UHF频段和微波频段,阅读器天线和标签天线是RFID系统中的关键部分,因此对它们的研究和设计显得尤为重要。   本文研究的重点就是多频RFID微带天线。首先简要地回顾了RFID技术的相关知识,并对RFID系统天线的技术指标以及研究状况进行了分析和讨论。之后介绍了微带天线的基本理论,对各种多频化技术进行了归纳、分析与验证。进而提出了两种标签天线和一种阅读器天线的实现形式,并且采用理论分析、数值仿真和实验验证的方式对天线进行了研究。   第一种天线采用在偶极子天线中加入缝隙耦合的结构的方式实现双频工作。解决了环形、分形天线效率低,结构复杂的问题,使小型化、多频天线更具多样性。该天线在一个900MHz的偶极子天线中加入缝隙耦合结构,使天线也在另外一个应用频点2.45GHz频点工作。天线结构简单紧凑,与同类天线相比,天线面积减少了15%以上,并通过在双臂开竖槽,使得2.45GHz时的方向图在两个振子臂方向有明显改善。   第二种天线为了达到三频特性,天线采用一根主辐射臂加上一旁支的结构,通过旁支来实现高频段的激励。该种设计方案得到了三频天线在O.88GHz—1GHz、2.42GHz—2.5GHz、5.66GHz—5.95GHz三个RFID应用频段的回波损耗小于—10dB。   第三种天线是采用在PIFA天线贴片开U型槽的方式实现双频化的阅读器双频天线。但是该天线与一般的PIFA开槽天线不同,该天线尾部结构设计为弯折形式,从而有效的减少了天线的尺寸。从HFSS软件仿真结果中可以看出,该天线在0.87GHz—1.03GHz、2.32GHz—2.59GHz的回波损耗小于—10dB。
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