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UHF频段RFID阅读器天线研究与设计

作　者: 邓兵
导　师: 顾继慧
学　校: 南京理工大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 射频识别圆极化阻抗匹配微带天线天线阵列
分类号: TP391.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

射频识别(Radio Frequency Identification)技术是一种非接触式自动识别技术,它是通过无线射频方式实现阅读器与标签之间非接触双向通信,从而实现自动识别并获取相关数据。与其它识别方式相比,该技术具有抗干扰能力强、无需人工干预、读写速度快、识别精度高等优点。随着近年来全球各地对物联网技术的重视与投入,RFID技术也得到了很快的发展及广泛的应用。RFID阅读器天线作为发射和接收识别信号的设施,在整个射频识别系统中起到了至关重要的作用,因此对RFID阅读器天线的研究有着深刻的意义。本文首先介绍了RFID系统的组成部件、工作原理等相关知识,对天线的基础理论做了详细阐述,同时也介绍了微带天线的一些基础理论及其在未来发展中的趋势。本文在对阅读器天线的设计方法进行研究的基础上,设计了一款用于仓库管理的外置宽频带圆极化阅读器天线。该天线采用圆形贴片结构,利用3dB分支定向耦合器馈电形式以实现天线圆极化辐射,并在耦合器馈点末端添加开路支节实现宽频带阻抗变化以辅助调节天线端口匹配。该阅读器天线实现了宽角宽频带圆极化方式,能够适应于UHF频段中的多种RFID系统大范围读取要求。另外,在此基础上,本文还提出了一种天线阵列,该天线阵列由三个圆极化单元天线排列而成,其增益值相对于单个单元天线有较大提高,增大了阅读距离。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-11
  1.1 研究的背景和意义  7
  1.2 RFID系统简介  7-8
  1.3 RFID天线发展现状和进展  8-9
  1.4 RFID天线面临的主要挑战  9-10
  1.5 本论文的主要工作及内容结构  10-11
2 天线基础理论  11-19
  2.1 引言  11
  2.2 电基本振子辐射  11-13
  2.3 天线参数  13-15
  2.4 微带天线  15-17
  2.5 微带天线辐射原理  17-19
3 RFID阅读器天线的研究与分析  19-28
  3.1 引言  19
  3.2 UHF频段RFID读写器天线性能要求  19-21
    3.2.1 天线增益  19-20
    3.2.2 频率带宽  20
    3.2.3 极化方式  20-21
    3.2.4 小型化  21
  3.3 微带天线圆极化技术  21-23
    3.3.1 单馈法  21-22
    3.3.2 双馈法  22
    3.3.3 多元法  22-23
  3.4 微带天线小型化实现方法  23-25
    3.4.1 特殊材料介质基板法  23-24
    3.4.2 天线加载  24
    3.4.3 曲流技术  24-25
    3.4.4 附加有源网络  25
  3.5 天线的宽频带实现方法  25-27
    3.5.1 降低天线等效电路的Q值  25-26
    3.5.2 阻抗匹配法  26
    3.5.3 修改天线等效谐振电路  26-27
  3.6 小结  27-28
4 UHF频段阅读器天线设计  28-52
  4.1 阅读器天线设计目标  28
  4.2 双点馈圆形贴片天线结构  28-30
  4.3 双点馈圆形贴片天线仿真分析  30-42
    4.3.1 分支定向耦合器设计  30-33
    4.3.2 阅读器天线优化分析  33-42
  4.4 UHF频段RFID阅读器天线仿真与测试  42-47
    4.4.1 UHF频段RFID阅读器天线最终结构的确定  42-46
    4.4.2 天线实物加工测试  46-47
  4.5 UHF频段圆极化天线阵列仿真  47-51
  4.6 小结  51-52
5 总结与展望  52-53
致谢  53-54
参考文献  54-56

UHF频段RFID阅读器天线研究与设计

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