面向UHF RFID应用的高增益天线设计

发布时间：2017-10-22 07:20

  本文关键词：面向UHF RFID应用的高增益天线设计

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【摘要】：RFID(Radio Frequency Identification)技术是一种非接触式的识别技术,现已运用到交通、物流、仓储、工业等各个领域。一个RFID系统主要由阅读器、电子标签以及应用系统构成,其应用的频段包括LF、HF、UHF和微波等频段。随着市场对系统性能的要求不断提高,为促进RFID技术发展和推广,硬件和软件方面都需要进一步研究,尤其是RFID系统的识别范围和准确率需要进一步优化以满足应用需求。通过研究天线理论知识,重点研究和分析了圆极化天线、宽波束天线、高增益天线的设计原理,并结合RFID阅读器天线的应用现状和国内外研究成果,本文设计了一款宽波束圆极化微带天线用来扩大射频识别系统中阅读器天线有效识别范围。天线采用输出相位差为90度的功分器正交馈电激励起圆极化波,并结合了圆形金属电容片耦合馈电技术、贴片表面开槽技术以及使用折叠导体墙结构,整体尺寸为113 mm×113 mm×13.27 mm,圆极化轴比带宽、阻抗带宽均覆盖840 MHz-960 MHz,天线3 dB波瓣宽度为104度,增益值为4.8 dBi。为了提高仓库管理和盘点等实际应用中阅读器天线增益和识别范围,本文设计了一款应用于多标签高效读取的UHF波段RFID波束扫描阵列天线。采用空气层结构设计出高增益圆极化天线阵元,然后构成平面天线阵,天线馈电网络使用开关线型移相器与威尔金森功分器构建,并使用FPGA模块控制阵元间相位变化。样品分别使用微波暗室、射频网络分析仪,以及连接RFID阅读器测试,测试表明天线实现了四个方向波束偏转以及多标签快速读取。
【关键词】：UHF RFID 阅读器天线 圆极化 高增益 天线阵 波束扫描
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN820
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 第一章 绪论6-12
• 1.1 课题背景6-7
• 1.2 RIFD技术应用现状7-10
• 1.3 本文主要研究内容10-12
• 第二章 RFID天线理论12-23
• 2.1 天线的基本参数12-16
• 2.1.1 天线的方向图12-13
• 2.1.2 天线的方向性系数13
• 2.1.3 天线的效率13
• 2.1.4 天线的增益13-14
• 2.1.5 天线的输入阻抗14
• 2.1.6 天线的带宽14-15
• 2.1.7 天线的极化特性15-16
• 2.2 UHF RFID天线16
• 2.3 RFID圆极化天线与实现方法16-19
• 2.4 宽波束天线19-20
• 2.5 相控阵微带天线20-22
• 2.6 本章小结22-23
• 第三章 宽波束圆极化阅读器天线设计23-33
• 3.1 微带天线理论基础23-25
• 3.2 宽波束圆极化天线设计25-27
• 3.3 馈电层设计与优化27-29
• 3.4 天线参数仿真与调试29-31
• 3.5 本章小结31-33
• 第四章 阅读器天线阵列设计33-50
• 4.1 天线单元设计33-36
• 4.2 阵列天线设计36-38
• 4.3 馈电网络设计38-44
• 4.4 版图绘制44
• 4.5 波束扫描控制44-46
• 4.6 实物加工与测试46-48
• 4.7 实际应用测试48-49
• 4.8 本章小结49-50
• 第五章 总结与展望50-52
• 致谢52-53
• 参考文献53-57
• 附录57-68

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本文编号：1077328