适用于UHF RFID阅读器的相控阵天线设计

发布时间：2018-01-15 04:04

本文关键词：适用于UHF RFID阅读器的相控阵天线设计　出处：《天津工业大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术作为物联网发展的关键技术,其应用市场随着物联网的发展不断扩大,如应用于物流、车辆控制、自动收费和工业生产等领域。然而阅读器的识别距离有限,识别区域小,天线尺寸大等技术的不完善性限制了其大规模应用。天线作为阅读器重要组成部分,是实现无线数据通信的关键因素,直接影响阅读器的识别距离、识别区域,天线的尺寸也决定了阅读器的体积。为使阅读器在有限功率输出的情况下识别距离远、覆盖区域广,以达到阅读器性能最优,本文设计了一种新的天线,即使用相控阵天线实现阅读器对空间区域的波束扫描。阵列天线的引入使天线主波束狭窄,增益增加。改变天线阵元的激励相位,不仅使天线形成多方向波束以扩大阅读器的识别区域,而且在同等功率输出的情况下增加阅读器的识别距离。对阵元的小型化处理也减小了天线阵列的总尺寸。微带天线具有低轮廓与重量轻的优势,因此文中采用1×4微带相控阵天线达到上述要求,所设计的天线阵列由4个工作在915MHz的微带贴片天线组成。在辐射贴片上开双"L"形槽和在接地面上开平行槽减小了天线的面积,与未开槽天线相比,尺寸减小了 51%。切比雪夫阵列能够满足阅读器所希望的主副瓣电平特性,其方向图在指定的副瓣电平下主瓣宽度最窄,在指定的主瓣宽度下副瓣电平最低,阵列天线阵元间距为λ/2,激励电流幅度为切比雪夫函数分布,比值为1:(?):(?):1。阵列天线波束切换角度选择在半功率点处,并在HFSS中建模,仿真分析相控阵天线各参数。仿真结果表明,相控阵天线最大增益为13.73dBi,主波束扫描范围为±55°,主波束半功率宽度为28°。为了验证该阵列天线对阅读器性能的提升,文中设计了阵列天线的馈电网络,并且搭建测试平台。实验结果表明,与传统的单天线相比,所设计的阵列天线方向性强,能够扩大阅读器的识别区域,提高RFID系统的覆盖范围。
[Abstract]:Radio Frequency Identification ( RFID ) technology is the key technology of Internet of Things , and its application market is expanding with the development of Internet of things , such as logistics , vehicle control , automatic charging and industrial production . The simulation results show that the maximum gain of the phased array antenna is 13.73 dBi , the scanning range of the main beam is 卤 55 掳 , the half - power width of the main beam is 28 掳 . In order to verify the performance of the array antenna for the reader , the feed network of the array antenna is designed and the test platform is built . The experimental results show that the designed array antenna has strong directivity and can enlarge the identification area of the reader and improve the coverage of the RFID system .

【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN821.8

【参考文献】