无源超高频RFID标签天线的研究与设计

发布时间：2019-11-30 08:19

【摘要】：物联网作为新兴战略性产业得到了全社会的广泛关注,射频识别(Radio Frequenc y i denti fi cation,R F ID)技术作为物联网技术中流行的技术也得到了迅速的发展与应用。其中超高频(Ultra-high Frequency,UHF)R F ID技术与工作在其他频段的R FID技术相比,具有更远的读取距离、更多的信息容量、更快的阅读响应与相对低廉的价格而得到了广泛的研究与应用。本文将根据天线设计知识与电磁场理论,详细研究无源超高频RFID标签天线的天线设计与性能测试。首先,分析UHF RFID系统的特点,探究天线理论和主要性能参数。同时对超高频RFID系统下的标签天线的设计方法、阻抗匹配及读取距离测量进行了学习、研究与总结。其次,分析偶极子标签天线的特性,着重研究了偶极子天线的小型化,并对其结构进行改进,设计了一款加载横条的渐进弯折偶极子天线,尺寸为40mm×36mm,频带为840~965M Hz,较好地实现了天线的小型化、宽频带设计。同时该天线具有较易调节的阻抗和较远的读取距离,理论读取距离可达9m,符合设计预期和性能要求。再次,研究金属对标签天线的影响,得出偶极子标签天线在金属环境里不能正常工作。然后基于普通的矩形微带天线,设计了一种低剖面无源UHF R FID抗金属标签天线。该天线通过嵌入一对F形槽,以获得宽带特性;并用短路短截线进行馈电,可较好地实现标签天线与标签芯片的阻抗共轭匹配。实验表明,该标签天线具有良好的宽带特性(阻抗带宽达到212M Hz,回波损耗11S-10d B),且在超高频段(840~960M Hz)内阻抗匹配特性优良。此外,还具有良好的辐射方向图和增益。最后,完成了标签天线的实物制作,总结了标签天线的测试方法。并利用矢量网络分析仪对设计的标签天线阻抗进行测试,仿真结果和实际测量结果基本吻合。搭建了标签读取范围测试平台,完成了最大读取距离测试。
【图文】：

图 2-6 Higgs-3 芯片的工作条件和电学特性igure 2-6 Working conditions and the electrical characteristics Higgs-3 chip

图 2-7 Higgs-3 芯片阻抗的等效电路2-7 Equivalent circuit of the impedance of Higg计算可得，Higgs-3 芯片在工作频率为 840MHz、的阻抗值如图 2-8 和图 2-9 所示，可以看出，芯片的 UHF 频段（840~960MHz）的中心频率 915MHz 处
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.44;TN822

【参考文献】

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本文编号：2567848