Minkowski分形微带贴片天线的理论研究与设计

发布时间：2017-07-16 09:33

  本文关键词：Minkowski分形微带贴片天线的理论研究与设计

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【摘要】：分形结构由于其具有良好的自相似性与尺寸缩减性,目前正逐渐被应用到天线设计领域当中,取得了良好的效果。本文旨在利用分形理论分别设计一款用于2.45GHz频段的RFID阅读器天线和一款超高频RFID标签天线。首先,分析了RFID系统的原理与组成部分,讨论了标签天线设计过程中所要解决的关键问题。给出了四种具体的分形结构,并对各自的特点进行了分析与总结,为后续章节天线的设计提供了良好的理论基础。其次,讨论了微带天线的设计过程中介质基片与馈电方式的选择,根据各分形结构特性,选择了一种Minkowski分形结构,从方形微带贴片天线入手,利用HFSS软件仿真分析了各结构参数对分形天线性能的影响。再次,提出了阅读器天线的设计要求,讨论了提高天线增益与实现天线小型化和宽频化的技术途径,利用Hfss-Matlab-Api脚本,在HFSS中建立Minkowski分形微带贴片天线原型,并根据天线优化方法,对原型天线进行优化分析,使之达到了设计目标,完成了阅读器天线的设计。最后,设计了一款无源超高频电子标签天线,根据要求,选择了一款标签芯片,并给出了其在工作频率处的阻抗值。设计了标签天线原型并对其进行了模型分析与软件仿真分析,通过修改其结构参数,使之与标签芯片实现良好的阻抗共轭匹配,达到了标签天线所需的设计目标。
【关键词】：分形 微带天线 Minkowski RFID阅读器 电子标签
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN820
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题研究的背景和意义9-11
• 1.2 分形天线研究现状11-12
• 1.3 天线设计中所用到的软件12-13
• 1.4 本文的研究内容13-15
• 1.4.1 本文的主要工作13
• 1.4.2 本文的结构安排13-15
• 第2章 射频识别系统与分形天线设计15-29
• 2.1 射频识别系统理论概述15-17
• 2.1.1 射频识别系统的组成部分15-16
• 2.1.2 射频识别系统的工作原理16-17
• 2.2 射频识别系统中有关天线设计的关键问题17-20
• 2.2.1 最高功率传输电路中的阻抗共轭匹配17-19
• 2.2.2 电子标签的识别距离19-20
• 2.3 分形理论概述20-23
• 2.3.1 分形维数21-22
• 2.3.2 分形图形的IFS生成法22-23
• 2.4 天线中的分形结构23-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 分形结构参数对天线性能影响分析29-41
• 3.1 方形微带贴片天线的尺寸选择与设计29-32
• 3.2 Minkowski结构参数对天线辐射性能的影响32-40
• 3.2.1 不同阶数的Minkowski分形微带天线33-34
• 3.2.2 不同边长的Minkowski分形天线34-36
• 3.2.3 不同比例系数的Minkowski分形天线36-37
• 3.2.4 介质基片厚度对天线反射系数的影响37
• 3.2.5 介质基片面积对天线辐射特性的影响37-39
• 3.2.6 馈电点位置对天线辐射特性的影响39-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第4章 阅读器天线的设计与优化41-53
• 4.1 阅读器天线的设计要求41
• 4.2 Minkowski分形天线的尺寸选择41-42
• 4.3 Minkowski基型天线仿真结果42-43
• 4.4 微带天线的优化43-49
• 4.4.1 提高天线增益的方法44
• 4.4.2 增加天线带宽的方法44-47
• 4.4.3 天线小型化的实现方法47-49
• 4.5 Minkowski分形微带天线的最终设计方案及仿真结果49-52
• 4.5.1 天线的结构参数49-50
• 4.5.2 天线的仿真结果与性能分析50-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第5章 电子标签天线的设计与优化53-63
• 5.1 RFID标签天线的设计要求53
• 5.2 RFID标签芯片的选择与其阻抗的测试53-55
• 5.3 标签天线基本形状的确定55-57
• 5.4 天线模型分析57-58
• 5.5 天线仿真分析58-59
• 5.6 天线的最终结构与仿真结果59-62
• 5.7 本章小结62-63
• 结论63-65
• 参考文献65-69
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果69-70
• 致谢70-71
• 作者简介71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 李剑;宁佳欣;金卓睿;王有元;李溟;;变压器局部放电在线监测超高频Hilbert分形天线研究[J];电力自动化设备;2007年06期

2 孟庆翔,朱守正,蔡国祥;介质加盖高增益微带天线的优化[J];电子科学学刊;1998年01期

3 刘少斌,张光甫,袁乃昌;等离子体覆盖立方散射体目标雷达散射截面的时域有限差分法分析[J];物理学报;2004年08期

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本文编号：548079