天津工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文抗金屬UHFRFID標(biāo)簽天線的研究與設(shè)計姓名:李德彪申請學(xué)位級別:碩士專業(yè):通信與信息系統(tǒng)指導(dǎo)教師:李建雄201112摘要隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展,作為其關(guān)鍵科技之一的RFID技術(shù)得到越來越廣泛地應(yīng)用,對RFID系統(tǒng)性能的要求也越來越高,尤其是對基于電磁波反向散射原理的UHFRFID系統(tǒng)最是這么。但是,在這些應(yīng)用中,RFID標(biāo)簽必須貼附于塑料物體表層,具有類偶極子天線的普通無源超高頻RFID標(biāo)簽應(yīng)用于金屬表層時,性能會逐漸減少,甚至不能被有效讀取。為了緩解超高頻RFID標(biāo)簽應(yīng)用于金屬表層的弊端,本文首先預(yù)測了普通標(biāo)簽天線應(yīng)用于金屬表層性能下降的理由,并以偶極子天線為例在HFSS軟件中進(jìn)行仿真、分析,實驗結(jié)果證實:當(dāng)類偶極子天線靠近金屬表層時,其參數(shù)特性(阻抗值、回波損耗、輻射特征等)均得到了嚴(yán)重的妨礙,從而造成天線能夠推動正常工作。本文通過對抗金屬標(biāo)簽天線的理論性研究,設(shè)計了兩種防金屬UHFRFID標(biāo)簽天線。首先,完成了無源抗金屬UHFRFID標(biāo)簽天線的設(shè)計。該天線引入微帶貼片天線結(jié)構(gòu),具有結(jié)構(gòu)簡潔、低剖面等特點(diǎn),并且采用了電阻耦合的搭鐵方式,通過調(diào)節(jié)饋電環(huán)的寬度或者饋電環(huán)與天線輻射體間的距離改變天線的阻抗特性,另外,將天線輻射體設(shè)計為內(nèi)、外兩個相互獨(dú)立的個別,分別與饋電環(huán)進(jìn)行耦合,使其在中心工作頻率附近產(chǎn)生兩個相鄰的諧振峰,從而有效地增加了天線的帶寬。
該天線采用廉價的FR--4基質(zhì),避免了使用短路針與短截片的設(shè)計,實現(xiàn)了低成本的設(shè)計目標(biāo)。經(jīng)過加工制作,并對樣品進(jìn)行檢測得到:此標(biāo)簽天線工作在自由空間中和金屬環(huán)境物體表層的最大閱讀距離分別為4.2米和3.8米(EIRP:4w),達(dá)到了預(yù)期設(shè)計目標(biāo)。其次,完成了太陽能電池電力的抗金屬UHFRFID標(biāo)簽天線的設(shè)計。該設(shè)計中將太陽能電池作為一個寄生單元采用到防金屬標(biāo)簽天線設(shè)計,天線結(jié)構(gòu)引入了墊高泡沫的方式,增大天線與塑料物體表層間的距離來增加金屬對標(biāo)簽天線的影響,通過HFSS軟件仿真,該天線可以較好地適用于金屬物體表層。經(jīng)過加工制做,并對樣品進(jìn)行檢測得到:當(dāng)RFID標(biāo)簽處于無源工作狀況時,其應(yīng)用在金屬表面的最大閱讀距離為3.3米(EIRP=4w);而當(dāng)太陽能電池電力時,其最大閱讀距離可以超過10米左右(EIRP=4w),達(dá)到了預(yù)期設(shè)計目標(biāo)。關(guān)鍵字:射頻識別;超低頻;標(biāo)簽;天線;抗金屬ABSTRACTWiththeinteractofthingstechnologysoaringdevelopment,RFIDtechnologyhasbeenmorewidelyusedasoneofthekeytechnologies,icbackscatterprinciple.However,RFIDtagneedstobeattachedonmetallicsurfacesinmanyapplications.Themetallicsurfaceinthevicinityofan呷RFIDtagantennamakestheperformanceofthetagworseorevennotreadable.Tosolvethisproblem,thisdissertationfirstanalyzedthecausefortheperformancedeteriorationofthetagplacednearmetallicobjectsandsimulatedthedipoleantennausingHFSSsoftware.BytheExperimentalresults,ithasbeenseriouslyaffectedoftheantennaparameter(Impedance,ReturnLoss,Radiationandsoon)whenthedipoleantennamountedonthemetallicsurfaces,andit’sunabletowork.Throughreseachedandanalizedtagantennamountableonmetallicsurfaces,twokindsofRFIDtagnatennaaredesigned.Firstofall抗金屬RFID標(biāo)簽抗金屬RFID標(biāo)簽,pssiveUHFRFIDtagantennamountableonmetallicsurfacewasdesignedinthisstudy.Itadoptedthetypeofmicrostripantenna,whichhaveasimpleandlowpro.Theinductivelyfeedwaywasusedinthisantenna,whichcouldchangetheantenna’onvenitetlythroughadjustthedimension
