超高频射频识别标签抗金属性研究

发布时间：2022-06-02 21:37

　　无线射频识别（Radio Frequency Identification,RFID）技术是兴起于二十世纪九十年代并逐渐成熟应用的一种自动识别技术,它是利用射频信号通过空间耦合的传输特性对目标对象进行非接触识别的双向通信技术。因其非接触式的工作方式、快速的识别效率、良好的保密安全性、超大的卡片储存容量以及优秀的耐环境性、重复使用性、穿透性被广泛的应用于门禁管理、交通运输、仓储物流、医疗等多个领域及行业。UHF（Ultra High Frequency）RFID段的电子标签因其比普通标签更快速的信息传输效率以及更远的识别距离,被广泛的应用于仓储物流以及设备管理等工业化领域。而在上述应用场景中标签天线不可避免会接触金属物体,金属环境会对RFID标签性能参数产生干扰从而导致读取性能下降,这是阻碍其普及与广泛应用的一个重要技术问题。本文详细分析了金属环境对RFID标签性能参数影响机理,并通过调节金属板尺寸、金属板与标签距离等金属表面物理参数以及金属内部电磁参数两个方面详细分析了金属环境对标签天线各性能参数的影响原因,最后基于金属环境影响理论分析设计一款满足金属环境工作需求的高增益抗金属标签天线... 

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 RFID技术介绍
        1.2.1 RFID技术发展过程
        1.2.2 RFID技术概述
        1.2.3 RFID技术目前面临问题
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 金属环境对UHF RFID系统影响研究现状
        1.3.2 提高UHF RFID标签抗金属性研究现状
    1.4 本文主要内容及结构安排
2 UHF RFID标签理论基础及天线性能参数
    2.1 电磁场基础
        2.1.1 电磁波的产生及电磁场的耦合
        2.1.2 波的相位与极化
    2.2 UHF RFID系统工作原理和标签基本结构
        2.2.1 UHF RFID系统工作原理
        2.2.2 UHF RFID标签基本结构
        2.2.3 UHF RFID标签基本等效电路
    2.3 衡量UHF RFID天线性能的基本参数
        2.3.1 标签天线阻抗特性与天线效率
        2.3.2 标签天线方向性与增益
        2.3.3 标签天线极化与反射系数
        2.3.4 标签电磁仿真软件
    2.4 UHF RFID系统工作性能影响因素
        2.4.1 阻抗共轭匹配理论
        2.4.2 最大识别距离及影响因素
    2.5 本章小结
3 金属表面物理参数对UHF RFID标签增益影响分析
    3.1 金属表面对电磁波的反射性与屏蔽性
        3.1.1 反射性
        3.1.2 屏蔽性
    3.2 仿真分析
        3.2.1 标签选型与参数设置
        3.2.2 基本仿真参数对比
    3.3 金属与标签间距对天线参数影响分析
        3.3.1 回波损耗
        3.3.2 输入阻抗
        3.3.3 标签增益
    3.4 金属表面积对天线参数影响分析
    3.5 本章小结
4 金属电磁参数对UHF RFID标签性能影响分析
    4.1 金属磁性对标签能量传输影响分析
        4.1.1 涡流效应理论
        4.1.2 涡流效应理论推导
    4.2 金属电磁参数对天线各性能参数影响分析
        4.2.1 金属磁性对标签天线性能影响实质
        4.2.2 不同金属对天线性能参数影响
        4.2.3 相对磁导率μ对天线参数影响分析
    4.3 本章小结
5 高增益UHF RFID抗金属标签设计
    5.1 抗金属标签设计目标
        5.1.1 抗金属标签天线设计指标
        5.1.2 提高RFID标签抗金属性能方法
    5.2 抗金属标签结构与建模
        5.2.1 天线选型
        5.2.2 标签天线结构建模
    5.3 抗金属标签天线的仿真与优化
        5.3.1 参数仿真
        5.3.2 金属环境下参数优化分析
        5.3.3 优化后天线结构参数
    5.4 优化天线适应性分析与性能测试
        5.4.1 优化天线适应性分析
        5.4.2 优化天线最大阅读距离
        5.4.3 优化天线性能对比分析与测试
    5.5 金属表面优化天线性能测试实验
        5.5.1 实验测试平台
        5.5.2 测试内容与结果分析
    5.6 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
附录
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]面向物联网的无限射频识别技术的应用及发展[J]. 齐俊鹏,田梦凡,马锐.  科学技术与工程. 2019(29)
[2]一种小型无源UHF抗金属标签天线的设计[J]. 景裕文,崔英花.  电子技术应用. 2018(11)
[3]超薄高增益UHF抗金属标签天线设计[J]. 汤炜,袁良昊,谢姣皎.  微波学报. 2017(06)
[4]卷烟包装用UHF RFID抗金属标签天线的设计[J]. 赵文婧,杨蓉,厉丹,吴双江.  现代电子技术. 2016(23)
[5]一种小型UHF RFID抗金属标签天线的设计[J]. 韩涛,ZHANG Mingjun,王红成,李秀平.  电讯技术. 2016(01)
[6]超高频短路环偶极子抗金属标签的设计与分析[J]. 杨俊义,张琨,丛滨,张磊.  电子技术应用. 2014(05)
[7]一种新型UHF RFID抗金属标签天线的设计与分析[J]. 许长青,王朱丹,盛喆,杨樊.  现代电子技术. 2013(15)
[8]一种小型化UHF RFID抗金属标签天线的设计[J]. 陈志芳,万德松,胡樑辉.  现代电子技术. 2013(07)
[9]UHF频段超小型RFID无源抗金属标签天线设计[J]. 龙平,叶明.  微波学报. 2012(02)
[10]汽车挡风玻璃金属膜在RFID车辆识别系统中的技术研究[J]. 孙伟华,何蔚,徐江,张辉,张丰利.  射频世界. 2010(05)

博士论文
[1]超高频射频识别（UHF RFID）系统抗干扰策略的研究[D]. 白煜.天津大学 2009

硕士论文
[1]一款超高频RFID无源抗金属标签的研究及设计[D]. 闫昕.西安电子科技大学 2015
[2]复杂金属环境下的能量传输系统设计[D]. 黎小娇.重庆大学 2015
[3]磁性基板UHF射频识别抗金属标签天线的研究[D]. 关梦然.电子科技大学 2014
[4]超高频激光全息RFID标签设计与实现[D]. 潘鑫.华中科技大学 2013
[5]金属探测器的研究与设计[D]. 黄勇.华南理工大学 2010
[6]RFID系统标签天线设计与测量[D]. 郑洋.北京邮电大学 2010



本文编号：3653134