RFID标签天线HFSS建模与仿真

（2012届始执行）

RFID无源标签天线研究与设计

摘要

在21世纪，信息及无线电技术快速发展，人们对自动控制、监控、追踪以及数据分析提出了更高的需求。射频识别技术是一种不需要互相接触的自动识别技术，它通过高频无线电信号自动识别目标物体并获取相关所需要的数据。射频识别技术因具有诸多优良特性而被广泛运用于很多领域。近几年来，射频识别理论及其天线的设计方法有了很大的发展。

本文概述了射频识别系统的组成及其天线的基本工作原理，在分析标签天线主要参数的基础上，设计了谐振频率在915兆赫兹的附着在基板上的半波对称偶极子以及折叠偶极子天线。本文利用Ansoft公司的高频结构仿真软件HFSS，进行建模、仿真和优化并记录了标签天线的基本设计过程。本文所设计的标签天线，经过仿真、优化后的参数满足任务书要求。

关键词：RFID系统，标签天线，UHF，HFSS软件

分界开关控制器STUDY AND DESIGN OF THE RFID TAG ANTENNA

ABSTRACT

In the 21st century, with the rapid development of information and radio technology, it has in high demands of automatic control,monitoring. Tracking and data analysis. RFID technology is an automatic identification technology that does not require contact with each other through the high-frequency radio signal, it automatically identify the target object and the need to obtain the relevant data. RFID technology has many excellent features and is widely used in many fields. In recent years, the theory of radio frequency identification and its antenna design method has been greatly developed.

This article outlines the basic working principle of the composition and the antenna of the radio frequency identification system. On the basis of the analysis of the main parameters, a half-wave symmetry dipole and a folded dipole antenna working at the resonant frequencies of 915 MHz are designed on the FR4 substrates. In this paper, the high-frequency structure simulation software HFSS is used for modeling, simulation and optimization in the tag antenna design.Simulation results show that the Tag antenna design meet the basic requirements of the task.

Keywords:RFID, Tag Antennas, UHF, HFSS Simulation software

第一章绪论 (1)

1.1 引言 (1)

1.2 课题背景及意义 (1)

1.3 国内外研究现状 (2)

1.4 毕业设计的主要工作及论文章节安排 (2)

第二章 RFID标签天线相关原理及技术 (4)

2.1 射频识别系统 (4)

2.2 天线原理 (4)

公交车李娟2.3 RFID标签天线的分类 (5)

2.3.1线圈天线 (5)

2.3.2缝隙型天线 (6)

2.3.3偶极子天线 (7)

第三章 UHF频段RFID无源标签天线的设计 (8)

3.1 设计要求 (8)

3.1.1 阻抗匹配 (8)

3.1.2最大工作距离 (9)

3.2设计思路 (9)

3.3 标签天线结构设计 (10)

3.3.1 半波对称偶极子天线的结构设计 (10)

3.3.2 弯折偶极子天线的结构设计 (10)

第四章 UHF频段RFID无源标签天线的电磁建模与仿真 (11)

4.1电磁仿真软件 (11)

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4.2建模与仿真 (11)

4.3结果分析 (18)

第五章总结 (23)

参考文献 (24)

致谢 (25)

第一章绪论

1.1 引言

射频识别技术是一种通过高频电磁破实现物体识别的无线电技术。这项技术最初在二十世纪四十年代应用于军事领域。一个完整的射频识别系统由射频识别阅读器，射频识别标签和射频识别软件系统三大部分组成[1]。其中属于消耗品的射频识别标签使用量巨大。射频识别标签具有体积、容量、阅读距离方面拥有诸多优良特性[2]。RFID技术已经被世界公认为二十世纪十大重要技术之一，并在各大行业领域体现出广阔的应用前景。

1.2 课题背景及意义

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“物联网”被IT界普遍认为是继电脑、互联网之后的掀起的第三次信息革命的浪潮。“物联网”主要基于射频识别技术。它是将射频识别装置依附到物体上，利用高频电磁波技术，在不同物体之间实现传播感测到的信息。目前，被广泛使用的识别技术有条形码技术、磁条识别技术、光学识别技术、声音识别技术、视觉识别技术、以及射频识别技术，各种识别技术的比较如表1-1所示。通过对该表中各项性能指标的比较可以看出，相比其他识别技术，RFID技术具有，RFID技术标签具有读取距离大、操作快捷方便，标签上数据可加密、存储数据容量大、受环境影响小等许多突出的优点[18]。铣床主轴

表1-1 各种识别技术的比较

标签天线在整个RFID系统中起到了至关重要的作用，因此本课题选择了标签天线的设计。RFID系统的

RFID标签由标签芯片和标签天线两部分构成。其中标签芯片存储着用来表示该标签所附着物体信息的唯一识别代码，而标签天线则起到了接收阅读器照射信号，将照射波束能量经高频整流后对标签IC供电，以及反射调制信号等作用。电子标签天线作为射频识别系统中不可或缺的重要一环，其设计、生产、测试等均是未来研究的主要内容之一[5]。

低频标签射频识别标签按工作频段可划分为低频(LF) ( 125 或134.2千赫)、高频(HF) (13.56兆赫)、超高频(UHF) (868到956兆赫)和微波（2.45GHz）等不同种类，RFID分类以及相关应用见表1-2。不同频段的射频识别标签的工作原理不同：LF和HF频段RFID电子标签一般采用电磁耦合原理，而UHF 及微波频段的RFID一般采用电磁辐射原理。在阅读距离方面，UHF频段读取距离较其他频段远[4]。

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