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射频识别技术是一种非接触技术,其基本原理是利用射频信号和空间耦合传输特性,实现对被识别物体的自动识别,并将相关信息提供给使用者。随着射频识别技术在全球第一的零售商沃尔玛等公司大量应用,射频识别技术重新走入了人们的视野。作为射频识别系统中重要的组成部分,电子标签天线的设计以及标签天线与标签芯片之间的直接匹配成为当前射频识别技术研究中的热点问题。
本文首先系统地综述了射频识别技术的发展历史、射频识别系统的构成、并根据数据的不同传递方式对射频识别技术进行了分类。此外还从能量获取和数据传递方式等两方面分析了高频与超高频无源射频识别系统的工作原理,并深入地研究了电磁耦合方式中的负载调制技术和反向散射方式中的反射截面调制技术。
其次,本文还深入研究了超高频共面电子标签天线技术,其中重点研究了共面偶极子和共面波导馈电的单极子等两类天线,此外为将共面天线应用于标签天线设计,本文还系统地研究了T形匹配、短截线匹配以及感性匹配等共面阻抗匹配技术。
最后,本文设计并测试了两款可分别用于800MHz和900MHz频段的超高频射频识别系统中的共面电子标签天线。工作在900MHz频段的标签天线采用了双T形匹配网络用于天线与芯片之间的阻抗匹配,并对偶极子进行蜿蜒处理从而减小了天线的体积,此款天线经等比缩放处理之后的测试带宽可达64MHz,其体积控制在57.2mm×42.39mm×0.8mm;当采用0.05mm柔性介质板作为基板时,此款天线在整个860～960MHz频段内的阅读距离超过4.5米,可作为通用标签天线在全球范围内使用。另一款基于共面波导馈电的单极子天线创新性地引入了共面波导短路柱结构用于阻抗匹配,这种结构基于短路传输线可等效为电感的原理,可方便地为标签天线提供感性阻抗；它还具有结构简单,易于调谐、可与天线处于同一平面等特点,可作为现有标签天线阻抗匹配技术的有益补充；基于共面波导馈电的天线工作于800MHz频段,其测试带宽达到41MHz,可应用中国大陆以及欧洲射频识别系统。