微波频段RFID读写器天线的波束设计方法研究

发布时间：2017-06-13 12:14

  本文关键词：微波频段RFID读写器天线的波束设计方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在射频识别系统工程应用中,读写器天线的波束形状决定了系统的识别范围,对系统性能影响很大,所以在选定读写器天线形式的基础上对天线波束进行微调设计具有重要的工程意义。本文主要的研究成果包括:(1)首先,设计了两款增益和半功率波瓣宽度差异较大的2.45GHz读写器天线,其中切角微带贴片天线增益为5.55dBi,E面和H面半功率波瓣宽度分别为93°和92°;缝隙空气微带天线的增益为8.62dBi,E面和H面半功率波瓣宽度分别为67°和70°。对5.55dBi天线进行加工并测试了其回波损耗11S和方向图。(2)其次,基于加载周期谐振结构的方法实现了天线波束的微调设计,分别设计了极化不敏感和极化敏感的两款谐振频率在2.45GHz的周期谐振结构,研究了谐振结构加载圈数和加载方向对天线波束的影响。研究发现,谐振结构加载对5.55dBi天线的增益改变达1.87dB,E面和H面半功率波瓣宽度改变达32°和26°;对8.62dBi天线的增益改变达2.56dB,E面和H面半功率波瓣宽度改变达39°和41°。(3)最后,基于对反射板形状的设计实现了天线波束的微调,分别研究了平板、U形板等四种反射板对天线波束的调节作用。最终,反射板加载对5.55dBi天线的增益改变达2.34dB,E面和H面半功率波瓣宽度改变达35°和52°;对8.62dBi天线的增益改变达1.91dB,E面和H面半功率波瓣宽度改变达25°和16°。加工了三种反射板实物,并测试了其对5.55dBi天线的半功率波瓣宽度改变量。本文采用的两类波束设计方法可以在不改变原天线的情况下只通过加载完成对天线波束的调节,在射频识别系统工程应用中具有十分重要的作用。
【关键词】：2.45GHz RFID 天线波束设计 反射板 周期谐振结构 缝隙微带天线 切角微带天线
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.44;TN822
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 选题背景和意义14-15
• 1.2 射频识别系统概况15-18
• 1.2.1 RFID系统的工作原理15-16
• 1.2.2 RFID系统的分类16-17
• 1.2.3 RFID技术的空中接口协议17-18
• 1.3 RFID读写器天线的研究现状与成果18-19
• 1.4 本文的主要工作19-20
• 第二章 微波频段RFID读写器天线设计20-32
• 2.1 微带天线设计理论20-21
• 2.1.1 天线概述20
• 2.1.2 微带天线结构与分析方法20
• 2.1.3 微带贴片天线的圆极化实现方法20-21
• 2.2 切角圆极化微带贴片天线设计21-26
• 2.2.1 天线设计方案21-22
• 2.2.2 各参数对天线性能影响的仿真分析22-24
• 2.2.3 天线重要参数尺寸与仿真结果24-25
• 2.2.4 天线加工实测与分析25-26
• 2.3 缝隙圆极化空气微带天线设计26-31
• 2.3.1 天线设计方案26-27
• 2.3.2 各参数对天线性能影响的仿真分析27-30
• 2.3.3 天线重要参数尺寸与仿真结果30-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 基于周期谐振结构加载的天线波束设计32-55
• 3.1 周期谐振结构简介及其改善天线性能的应用32-34
• 3.2 两种周期谐振结构设计34-39
• 3.2.1 设计思路34
• 3.2.2 极化不敏感周期谐振结构设计34-37
• 3.2.3 极化敏感周期谐振结构设计37-39
• 3.3 加载极化不敏感周期谐振结构的天线波束设计39-48
• 3.3.1 对 5dBi天线波束的影响研究39-44
• 3.3.2 对 8dBi天线波束的影响研究44-48
• 3.4 加载极化敏感周期谐振结构的天线波束设计48-54
• 3.4.1 对 5dBi天线波束的影响研究48-51
• 3.4.2 对 8dBi天线波束的影响研究51-54
• 3.5 本章小结54-55
• 第四章 基于反射板加载的天线波束设计55-73
• 4.1 反射板在天线方向图设计中的应用55-56
• 4.2 平板对天线波束的影响56-58
• 4.2.1 平板反射板对 5dBi天线波束的影响研究56-57
• 4.2.2 平板反射板对 8dBi天线波束的影响研究57-58
• 4.3 U形反射板及其变形对天线波束的影响58-70
• 4.3.1 U形反射板对天线波束的影响58-60
• 4.3.2 一号变形板对天线波束的影响60-63
• 4.3.3 二号变形板对天线波束宽度的影响63-70
• 4.4 加工实测与分析70-71
• 4.5 本章小结71-73
• 第五章 结论与展望73-75
• 5.1 本文工作总结73
• 5.2 工作展望73-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-80
• 在校期间的研究成果及发表的学术论文80

【参考文献】

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