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【6h】

复杂金属环境中的UHF RFID系统电子标签天线研究

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第一章绪论

1.1课题背景及意义

1.1.1 RFID概述

1.1.2 RFID电子标签天线的研究现状及新挑战

1.2本文的主要工作与章节安排

第二章微带天线的小型化与宽带技术

2.1引言

2.2微带天线理论

2.2.1微带天线辐射原理

2.2.2微带天线传输线模型分析

2.3微带天线小型化技术

2.3.1增加介电常数

2.3.2倒L、倒F天线结构

2.3.3开槽曲流技术

2.3.4光子带隙(PBG)结构

2.4微带天线宽频带技术

2.4.1选择合适的介质基板

2.4.2采用附加微带贴片

2.4.3在贴片或地板上“开窗”

2.4.4选择合适的馈电方式

2.5本章小结

第三章电子标签天线设计技术

3.1引言

3.2 RFID电子标签芯片概述

3.2.1 RFID电子标签工作原理

3.2.2标签芯片输入阻抗现状

3.3电子标签天线基本结构及原理

3.3.1电子标签天线基本结构

3.3.2半波振子天线基本原理

3.4电子标签天线尺寸缩小技术

3.4.1弯折线偶极子

3.4.2末端容性加载

3.5电子标签天线带宽拓展技术

3.5.1双辐射体结构

3.5.2加入短截线结构

3.5.3折叠半波振子

3.6电子标签天线阻抗匹配技术

3.6.1横条加载

3.6.2感性耦合

3.6.3容性耦合

3.6.4 T型匹配网络

3.7本章小结

第四章可用于金属表面的电子标签天线设计技术

4.1引言

4.2金属表面对电子标签天线的影响

4.2.1对电路参数的影响分析

4.2.2对辐射参数的影响分析

4.3抗金属影响的标签天线结构

4.3.1增加间距

4.3.2 AMC垫底结构

4.3.3 PIFA结构

4.4.4馈线接地结构

4.4.5辐射贴片接地结构

4.4本章小结

第五章多环境应用中的新型宽带电子标签天线设计

5.1引言

5.2天线结构及尺寸

5.3天线参数调整分析

5.3.1中心频率调整

5.3.2阻抗匹配调整

5.4天线在空气中的性能分析

5.4.1阻抗

5.4.2带宽

5.4.3方向图

5.4.4增益及最大读取距离

5.5天线在金属表面上的性能分析

5.5.1带宽

5.5.2方向图

5.5.3增益及最大读取距离

5.6测试误差分析

5.6.1阻抗测试误差分析

5.6.2方向图测试误差分析

5.7本章小结

结束语

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢

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摘要

随着UHF RFID(超高频射频识别)系统应用的不断发展和研究的不断深入,系统对当中的重要组成部分--电子标签天线,提出了更新、更全面的要求。如何实现宽带特性、具备复杂金属环境下应用的能力、提高最大读取距离(涉及增益),并同时满足制作简易、成本低、体积小的要求,构成了UHF RFID电子标签天线的新的综合研究课题。 本文围绕着UHF RFID电子标签天线结构的设计及其在金属复杂情况下的应用进行了系统研究,主要工作及创新点如下: 1、分析了微带天线的相关理论,重点讨论了目前微带天线的小型化技术和宽频带技术。 2、介绍了电子标签的工作原理和标签芯片输入阻抗值的概况,分析了电子标签天线的基本结构及原理,分类论述了电子标签天线的尺寸缩小技术和带宽拓展技术,并详细讨论了阻抗匹配结构设计技术。 3、针对RFID系统应用中对标签抵抗复杂金属环境影响的现实要求,分析了金属表面对其附近的普通电子标签天线性能的影响,讨论了主要的抗金属影响的标签天线结构设计。 4、首次提出了T型匹配网络结构和辐射贴片接地结构相结合的新型UHF RFID电子标签天线结构。利用高频仿真软件HFSS进行了仿真与参数调整分析,制作了相应的天线样机并进行了实测,对实测中的误差问题做了详细讨论。仿真和实测结果显示,所提出的新型UHF RFID电子标签天线具有可用于复杂金属环境的特点、宽带特性和较好的最大读取距离。

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