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1、nocrosssection,whichisanadvantagecomaredtothemicrostriantennaAndthismakesiteasytofaicateThesecondantennahasanewstructureTheradiationartsaretwolargerectangularmetalatchesandbetweenthemarethematchingnetworkandtheadsforthechiThebandwidthoftheantennaisoverMHz,whichcoverstheworkingfrequencybandofthereaderAndthemaximumgainachievesdBiwhenlacedonthemetalsurfaceTheotherisaringshaedtagantennaTheradiationartoftheantennaistheringandinitarethematchingnetworkandtheadsforthechiThebandwi。
2、dthoftheantennaisoverMHz,whichcoverstheworkingfrequencybandofthereaderAndthemaximumgainachievesdBiwhenlacedonthemetalsurfaceKeywords:RFID,antimental,tagantennas,chis,reader萬方數(shù)據(jù)III目錄專用名詞注釋表第一章緒論選題背景自動識別科技射頻識別技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀及演進(jìn)勢射頻識別系統(tǒng)的工作原理、組成及界定國內(nèi)外研究狀況本文主要工作第二章天線基本理論天線的基本參數(shù)方向函數(shù)與方向圖方向系數(shù)輻射阻抗和輸入阻抗效率增益有效寬度和有效容積帶寬極化特性幾種射頻識別系統(tǒng)的標(biāo)簽天線類型介紹半波偶極子天線及其變形微帶天線倒F天線和平面倒F天線電磁仿真軟件HFSS簡介本章小結(jié)第三章抗金屬標(biāo)簽天線的設(shè)計理論標(biāo)簽天線的共軛匹配理論Friss公式和雷達(dá)距離函數(shù)標(biāo)簽天線的設(shè)計步驟金屬對標(biāo)簽天線的影響標(biāo)簽天線的防金屬科技本文所使用的實驗器件簡介電子芯片閱讀器本章小結(jié)第四章微帶型抗金屬標(biāo)簽天線的實現(xiàn)標(biāo)簽天線。
3、的結(jié)構(gòu)標(biāo)簽天線的制約因素天線直徑、寬度及長度對輸入阻抗的影響天線饋線點位置對輸入阻抗的影響標(biāo)簽天線重量的確認(rèn)及參數(shù)金屬表面對標(biāo)簽天線參數(shù)的影響標(biāo)簽天線的制作及測量本章小結(jié)第五章新形標(biāo)簽天線和網(wǎng)狀標(biāo)簽天線的設(shè)計萬方數(shù)據(jù)IV新型標(biāo)簽天線的設(shè)計新型標(biāo)簽天線的構(gòu)架新型標(biāo)簽天線輸入阻抗隨型號的差異規(guī)律金屬表層對新型標(biāo)簽天的影響環(huán)狀標(biāo)簽天線的設(shè)計環(huán)狀標(biāo)簽天線的構(gòu)架環(huán)狀標(biāo)簽天線輸入阻抗隨型號的差異規(guī)律金屬表層對環(huán)形標(biāo)簽天線參數(shù)的影響兩種標(biāo)簽天線的檢測本章小結(jié)第六章總結(jié)與展望參考文獻(xiàn)附錄攻讀碩士學(xué)位期間編寫的論文致謝萬方數(shù)據(jù)南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文專用詞匯注釋表專用名詞注釋表縮略詞說明：RFIDRadioFrequencyIdentification射頻識別UHFUltraHighFrequency超高頻IFAInvertedFAntenna倒F天線PIFAPlanarInvertedFAntenna平面倒F天線EBGElectromagneticBandGa電磁帶隙AMCArtificialMagneticConductor人工磁導(dǎo)體結(jié)構(gòu)EIRP。
4、ffectiveIsotroicRadiatedPower等效全向輻射功率萬方數(shù)據(jù)南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論第一章緒論選題背景射頻識別系統(tǒng)是手動識別的一種，擁有廣闊的行業(yè)形勢，經(jīng)過幾十年的迅速發(fā)展，已獲得巨大的順利。目前針對應(yīng)用于射頻識別系統(tǒng)的標(biāo)簽天線的研究也有熱點之一，如何設(shè)計抗金屬標(biāo)簽天線是其中重要研究點之一。自動識別科技進(jìn)入世紀(jì)以來，隨著經(jīng)濟(jì)跟技術(shù)水準(zhǔn)不斷迅速發(fā)展，在許多市場中，比如貨物采購分配、生產(chǎn)制造、商業(yè)商貿(mào)和運輸，自動識別方式受到逐漸推廣與應(yīng)用。目前手動識別系統(tǒng)主要包含條形碼系統(tǒng)、生物辨識、光學(xué)符號識別、IC卡（芯片卡）和射頻識別[]。目前使用更廣泛、技術(shù)很成熟的當(dāng)屬條形碼系統(tǒng)（UPC），條形碼是一種二進(jìn)制的代碼，它是在必定區(qū)域內(nèi)有多條平行的紋路組成，各線條的長短以及線條之間間隔會有一定的不同，這些變化表示該條形碼所攜帶的信息。其具備簡潔便利、靈活便捷、成本低等特點，可以便捷印刷在各類商品的包裝上?，F(xiàn)在在條形碼的基礎(chǔ)上發(fā)生了二維碼，二維碼可以攜帶更大的信息量，可靠性也受到提升。圖條形碼圖二維碼光學(xué)符號辨識是一種。
5、特殊樣式的字體，不僅可以由機(jī)器檢測出來，而且也可以由人眼讀出信息。但因為其費用高昂，使用方式也跟其它途徑不同，因此使用得到了限制。生物識別是一種按身體特點的不可復(fù)制性第一章緒論另一種是電子標(biāo)簽上的標(biāo)簽天線，主要是用來接收閱讀器發(fā)射的射頻訊號，驅(qū)動電子標(biāo)簽上的芯片進(jìn)行工作，并將射頻信號反射。在本文中主要研究了超高頻段的標(biāo)簽天線，對于閱讀器天線只做少量的介紹。超高頻可以超過幾米的通信距離，具有廣闊的應(yīng)用前景，該頻段是現(xiàn)在研究的熱點，在國內(nèi)外關(guān)于這方面的探究也是層出不窮，研究者在不斷追求最低的成本，更遠(yuǎn)的通信距離跟更好的環(huán)境適應(yīng)效果。有關(guān)閱讀器天線研究的論著這些，作者以中國的StevenMWeigand的一篇論文所提及閱讀天線做簡單介紹[]。他在強(qiáng)調(diào)了一種微帶型的RFID天線，在天線前向輻射方向有dBi的增益，但是只有%的相對阻抗帶寬。該天線的規(guī)格是卡片級別的，可以覆蓋北美地區(qū)ISM頻段的MHz。作為閱讀器天線，應(yīng)該可以將能量盡可能輻射至目標(biāo)區(qū)域，以提升閱讀器可以覆蓋的范圍，要就超過較高的增益，并且有較多的輻射全向性特點，減少覆蓋盲點的存在，此。
6、外為了提升閱讀器天線的適用范圍，天線應(yīng)具備較大的串?dāng)_帶寬，以適用于不同國家對使用頻段的要求。圖一種閱讀器天線至于標(biāo)簽天線，我們期望它的厚度較小，即可減少費用也能使用便利，當(dāng)然也期望標(biāo)簽天線擁有很好增益，對閱讀器發(fā)射的射頻訊號反應(yīng)較為靈敏，以提升電子標(biāo)簽與閱讀器間的通信距離，此外標(biāo)簽天線工作頻段要跟閱讀器天線的工作頻段相一致，以推動二者之間的互相通信。隨著射頻識別科技的提升跟改進(jìn)，很多電子標(biāo)簽要工作在一些特殊的環(huán)境中，這就規(guī)定我們所研究跟設(shè)計的標(biāo)簽天線可以在這種環(huán)境中也可正常工作，本文所研究的標(biāo)簽天線是適用于金屬環(huán)境中。來自中國韶關(guān)大學(xué)的周永明教授強(qiáng)調(diào)了一種新型的縫隙結(jié)構(gòu)的標(biāo)簽天線[]，該標(biāo)簽天線在超高頻段的頻響隨溫度的差異較為平緩，因此可以很容易與芯片進(jìn)行共軛匹配，并能得到較大的串?dāng)_帶寬。如圖所示的縫隙天線的頻響帶寬達(dá)到了MHz，是一種寬帶花的標(biāo)簽天線。但是該天線增益的增益相對較小，只有dBi。實物加工出的標(biāo)簽天線閱讀距離可以達(dá)到萬方數(shù)據(jù)南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論m。圖一種新型的縫隙結(jié)構(gòu)標(biāo)簽天線之后對通常的超高頻標(biāo)簽天線，當(dāng)。
7、它放到金屬環(huán)境以及水中，會對天線的輸入阻抗會造成劇烈的妨礙，因而許多工作者也在這方面進(jìn)行著一系列的研究。美國德克薩斯州的DarmindraDArumugam和DanielWEngels研究一種半波偶極子型的標(biāo)簽天線[]。該天標(biāo)簽線在塑料表面有一定距離，通過理論計算和實際檢測，得出無源超低頻標(biāo)簽天線在塑料平板上主要差異特征。這為探討跟設(shè)計抗金屬標(biāo)簽天線提供一定的理論根據(jù)。圖偶極子標(biāo)簽天線在塑料平板上特征中國香港大學(xué)的PengHYang、YanLi、LijunJiang、WengChoChew和TerryTao設(shè)計了低剖面抗金屬標(biāo)簽天線[]，該天線有兩個別組成，下面是兩個短路貼片所組成的輻射單元，上面是一微型的回路饋電結(jié)構(gòu)，該構(gòu)架印制在紙張上。我們所使用的不同的標(biāo)簽芯片阻抗是有一定差距的，而該標(biāo)簽天線的特征是將輻射單元與饋電結(jié)構(gòu)分開，在使用時可以按照芯片的不同選用不同的饋電結(jié)構(gòu)，在實際使用中有一定現(xiàn)實含義。加工出的標(biāo)簽天線尺寸較小，萬方數(shù)據(jù)南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論也有較好的性能，其閱讀距離從m至m不等，可以滿足許多場合的使用應(yīng)。
8、求。圖運用回路饋電方式的抗金屬標(biāo)簽天線芬蘭跟日本的ToniBjrninen、KarinaEsejoDelzo、LeenaUkkonen、AtefZElsherbeni和LauriSydnheimo提出了一種無源的、可放置在塑料表面的一種標(biāo)簽天線[]，其理論上的最大直視閱讀距離可以超過m，其最后檢測結(jié)果也可以超過m。但使用的介質(zhì)板材料較為昂貴，且長度較厚。圖一種無源抗金屬遠(yuǎn)距離通信的標(biāo)簽天線韓國的KyoungHwanLee、JinSeongLee、GoojoKim、JunhoYeo,、ByungHyunMoon、JeenmoYang、HeeCheolKim提出了一種腔體結(jié)構(gòu)的超高頻抗金屬標(biāo)簽天線[]，該天線dB阻抗帶寬有MHz，增益可以超過dBi，最大閱讀距離可以達(dá)到m，但是其整體的厚度較大。萬方數(shù)據(jù)南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論圖一種腔體結(jié)構(gòu)的抗金屬標(biāo)簽本文主要工作在參閱長期文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，研究與設(shè)計幾種可以適于金屬環(huán)境中的標(biāo)簽天線，本文主要工作如下。（）概述射頻識別系統(tǒng)的演進(jìn)與分類，提出選題的背景跟意義，介紹國內(nèi)外在標(biāo)簽天線方面。
9、的研究狀況。（）介紹天線的基本參數(shù)，同時介紹了幾種可以應(yīng)用于標(biāo)簽天線的天線類型。（）介紹了塑料表面對標(biāo)簽天線性能的制約，并總結(jié)目前常見的標(biāo)簽天線抗金屬科技，最后簡單介紹了本文所用到的芯片和閱讀器。（）設(shè)計了一種微帶類型的標(biāo)簽天線，得到天線的基本參數(shù)，并驗證標(biāo)簽天線的防金屬特征。（）在特色微帶標(biāo)簽天線的基礎(chǔ)上設(shè)計兩種無需短路截面或短路探針結(jié)構(gòu)的標(biāo)簽天線，得到天線的基本參數(shù)并驗證其防金屬特征。（）對本文總結(jié)展望。萬方數(shù)據(jù)南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第二章天線基本理論第二章天線基本理論天線是一種用來發(fā)射和接收電磁波的的儀器，在無線通信平臺中起著重要的作用。本文所設(shè)計的標(biāo)簽天線是一種用于射頻識別系統(tǒng)的天線，在設(shè)計天線時我們會從仿真軟件上受到天線的一系列性能參數(shù)，根據(jù)這種參數(shù)可以評估天線性能的好壞，為加工實物天線提供基礎(chǔ)。當(dāng)然天線按其工作特性可以分為很多種類的天線，本章將要介紹幾種可以成為射頻識別系統(tǒng)標(biāo)簽天線的天線類型，最后簡單介紹本文仿真所用到的電磁分析工具。天線的基本參數(shù)天線的主要參數(shù)包含方向函數(shù)和方向圖、方向系數(shù)、輻射阻抗和輸入阻抗、天線效。
10、、增益、有效寬度和有效容積、帶寬、極化特性等[]。方向函數(shù)與方向圖天線方向性的定義是在遠(yuǎn)區(qū)相同距離的條件下，天線的輻射特征跟空間三維方向的關(guān)系。天線方向性可以借助兩種方式來表示，即方向函數(shù)跟方向圖。方向函數(shù)是天線輻射特征在空間分布的數(shù)學(xué)公式，方向圖則是輻射特征與空間分布的圖形表示。對一些結(jié)構(gòu)簡單的天線，如半波偶極子天線等，我們可以算出天線的方向函數(shù)，但對這些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的天線，天線的方向?qū)?shù)就很難用英語公式表示，而沒法用方向圖表示。以半波偶極子天線為實例，在直導(dǎo)線上電壓分布假設(shè)是)],(sin[)(LzzLkIzim()式中L，表示直導(dǎo)線的厚度，z表示直導(dǎo)線上的一點，表示電磁波的波速。遠(yuǎn)區(qū)輻射電場為：)()(sin)cos(]cos)cos[()()(FreIjekLkLreIjerEjkrmjkrm（）式中sin)cos(]cos)cos[()(kLkLF，即為電勢方向?qū)?shù)。歸一化場強(qiáng)方向函數(shù)為max)()()(FFf，其最大值)(maxf。萬方數(shù)據(jù)南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位。
11、論文第二章天線基本理論對應(yīng)的立體方向圖如圖所示。圖半波振子空間方向性圖在方向圖中，含有最大輻射方向的波瓣稱為主瓣，其它的波瓣稱為旁瓣抗金屬RFID標(biāo)簽，在主瓣反方向的波瓣稱為后瓣，如圖所示。圖方向圖中的主瓣、旁瓣和后瓣在主瓣最大輻射方向的一側(cè)，場強(qiáng)是最大場強(qiáng)的倍時，即功率是最大功率的一半時的兩點夾角，稱半功率波瓣寬度（HPBW）；主瓣兩側(cè)首個零輻射方向的傾角稱第一零點波瓣寬度（FNBW）。方向系數(shù)在非常不同天線的方向性時，引入了方向性系數(shù)這個概念，它是指最大輻射方向的方向性系數(shù)。假定研究天線的在必定方向上的輻射功率是rP，全向天線的輻射功率是P，二者的萬方數(shù)據(jù)南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第二章天線基本理論輻射場強(qiáng)分別是maxE和E，天線方向性系數(shù)是在同樣接收點，當(dāng)場強(qiáng)一樣時，全向天線和研究天線的功耗輻射的比值抗金屬RFID標(biāo)簽，即maxEErPPD（）或者是當(dāng)輻射功率同樣時，研究天線和全向天線在最大輻射方向的場強(qiáng)模的平方比值，即maxPPrEED（）根據(jù)這個定義，可知對全向天線而言，D，即DdBi。輻射阻抗和輸入阻抗天線的輻射阻抗是用來表征天線的輻射能力的參數(shù)。
12、。假定天線天線的輻射功率為rP，輻射阻抗上的電壓為天線某處的電阻I，一般選擇I為輸入電壓或者波腹電流，輻射阻抗為rZ，則有rrZIP（）IPZrr（）一般而言，輻射阻抗為復(fù)數(shù)，則有rrrjXRZ（）式中)Re(IPRrr，)Im(IPXrr。對遠(yuǎn)區(qū)場的輻射功率，該功率是一個實數(shù)，則有IPRZrrr（）從以上公式可以看出，當(dāng)天線上電流同樣時，天線的輻射電阻rZ越大，則遠(yuǎn)區(qū)場的輻射功率越大。天線的輸入阻抗是指從天線輸入端口來看，天線表現(xiàn)出的頻響特性。假定天線輸入功率萬方數(shù)據(jù)單位代碼：密級：碩士學(xué)位論文論文題目：超高頻抗金屬RFID標(biāo)簽天線的研究與設(shè)計佟站張旭翔教授電磁場與光波技術(shù)電磁工程計算機(jī)輔助分析與設(shè)計工學(xué)碩士二零一四年四月學(xué)號姓名導(dǎo)師學(xué)科專業(yè)研究方向申請學(xué)位類別論文提交日期萬方數(shù)據(jù)ResearchandDesignonUHFAntiMentalRFIDTagAntennasThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeo。
13、nocrosssection,whichisanadvantagecomaredtothemicrostriantennaAndthismakesiteasytofaicateThesecondantennahasanewstructureTheradiationartsaretwolargerectangularmetalatchesandbetweenthemarethematchingnetworkandtheadsforthechiThebandwidthoftheantennaisoverMHz,whichcoverstheworkingfrequencybandofthereaderAndthemaximumgainachievesdBiwhenlacedonthemetalsurfaceTheotherisaringshaedtagantennaTheradiationartoftheantennaistheringandinitarethematchingnetworkandtheadsforthechiThebandwi。
