摘要
RFID（Radio Frequency Identification）无线射频识别技术在近几年发展迅速并逐渐广泛应用，它是由电子标签(Tag/Transponder)，读写器(Reader/Interrogator)及中间件(Middle-Ware)三部分组成的一种短距离无线通信系统。在RFID系统中，天线位于系统的最前端，是RFID系统的重要组成部分，天线结构大小，阻抗，带宽，极化方式，增益等都直接影响着系统的正常运行，天线的参数质量好坏，对整个射频识别系统的性能有着重要的影响。 近年来，我国的北斗卫星定位系统（CNSS）不断成熟，已经发展成为全球四大卫星定位系统之一。目前开放的北斗系统上行L频段为1610-1626.5 MHz，下行S频段为2483.5-2500 MHz。与当前占领市场主导地位的GPS系统而言，北斗系统有自己独特的优点。它同时具备定位与通信双重功能，无需其它通信系统支持，而GPS系统只能定位。随着我国卫星导航定位需求的增加，研究工作于北斗系统的全双工圆极化天线有着十分重要的意义。其中，四臂螺旋天线可以获得性能优良的圆极化半球波束以及紧凑的结构和优良的环境适应性, 使它在卫星定位系统中有着广泛的应用。。
本文首先概述了无线射频识别技术以及北斗卫星定位系统的相关知识，接着讨论了RFID标签天线以及圆极化四臂螺旋天线的研究现状。第二章介绍了天线的基本参数，RFID射频识别技术中的标签天线以及圆极化天线的基本理论，作为后续研究工作的理论基础。在第三章RFID标签天线的设计中，首先通过引入 电感耦合馈电，设计了一种可以在两个RFID系统频段915MHz和2.45GHz上都能够实现与芯片复阻抗进行匹配的RFID标签天线；然后依据对天线雷达散射截面RCS的分析，提出了一种标签天线的最大RCS差值设计方法，提高了系统的稳定性。最后在第四章中，为了满足北斗系统手持终端设备的需要，设计了一种北斗组合四臂螺旋天线，该天线收发一体，结构紧凑，能够满足北斗系统的参数要求。
关键词：RFID标签天线；阻抗匹配；雷达散射截面；北斗卫星定位系统；四臂螺旋天线；
I
Abstract
The Radio Frequency Identification technology (RFID) has been rapidly developed and widely used in recent years. RFID tag antenna is a crucial part of RFID system, which acts as a media for the electromagnetic power transmission. The performance of tag antenna greatly impacts the whole RFID system. Therefore, the research of RFID tag antenna has been paid more and more attention in recent years. At the same time, along with the GPS bands of L1 (1.57542 GHz), L2 (1.2276 GHz) and L5 (1.17645 GHz) were opened gradually, and Chinese Compass Navigation Satellite System (CNSS), or “BeiDou” in its Chinese name, is continuously mature, it is very important to carry out the
research broadband circularly polarized antennas for CNSS applications.
Firstly, a novel RFID tag antenna with a coupled loop added on a meandered dipole is proposed to match the complex impedances of chips without additional matching network for both 915MHz and 2.45GHz RFID systems. The antenna has a low-profile, compact size (15mm x75mm), and its maximum gain is over 2dBi in H-plane on both bands. An equivalent circuit of the antenna is analyzed and the design procedure is presented.
Secondly, a mismatching design method for RFID tag antenna application has been presented. Through the analysis of the Radar Cross Section (RCS) in RFID system, this design method can achieve the largest delta RCS than traditional way so that it optimizes the stability of the RFID system.
Thirdly, a novel compact QHA attached a novel low-profile feed network on its bottom end is proposed to achieve broadband CP radiations. Its principle of the wideband characteristics and details of the design are discussed. Based on this study, assembled broadband quadrifilar helix antennas for CNSS have been proposed, which could achieve duplex communication of CNSS system.
皮带盘Key words:RFID tag antenna; impedance match; Radio Cross Section; Compass Navigation Satellite System; Quadrifilar helix antenna
adm2587
II
目录
摘要........................................................................................................................................... I Abstract ..................................................................................................................................... II
第一章绪论 (1)
1.1 研究背景 (1)
1.1.1射频识别技术 (1)
折叠炕桌1.1.2北斗卫星定位系统 (2)
1.2 国内外研究现状 (3)
1.2.1 RFID标签天线的研究进展 (3)
1.2.2圆极化四臂螺旋天线的研究进展 (10)
1.3 本论文的写作安排及主要工作 (17)
1.3.1 论文的写作安排 (17)
1.3.2 作者所完成的主要工作 (17)
第二章相关基础理论 (19)
2.1 引言 (19)
2.2 天线的基本理论 (19)
2.2.1对称阵子天线及其阻抗分析 (20)
2.2.2 天线的基本参量 (25)
2.2.3 天线的电路模型 (27)
2.3 圆极化天线的基本理论 (29)
2.3.1圆极化辐射以及产生条件 (29)
2.3.2四臂螺旋天线的基本理论 (30)
2.4 本章小结 (32)
第三章RFID标签天线设计 (33)
3.1 引言 (33)
高分子布鞋3.2复阻抗匹配双频RFID标签天线设计 (33)
3.2.1 天线结构设计及分析 (34)
3.2.2 实验结果 (39)
III
3.3 RFID标签天线最大RCS差值设计方法 (40)
3.3.1标签天线的雷达反射截面(Radar Cross Section) (40)
3.3.2最大RCS差值设计方法及结果比较 (41)
机壳
3.4 本章小结 (44)
第四章北斗四臂螺旋天线设计 (46)
4.1 引言 (46)
4.2北斗组合双频四臂螺旋天线结构及设计 (46)
4.2.1 组合四臂螺旋天线结构 (46)
4.2.2 辐射单元设计跟方向图控制 (48)
4.2.3 新型馈电网络的设计 (50)
4.2.5 实验结果与分析 (53)
4.3 本章小结 (57)
结论 (58)
参考文献 (59)
攻读硕士学位期间取得的研究成果 (63)
致谢 (64)
IV
第一章绪论
第一章绪论
钢骨架塑料复合管
1.1 研究背景
1.1.1射频识别技术
RFID（Radio Frequency Identification）无线射频识别技术在近几年发展迅速并逐渐广泛应用，作为一种短距离无线通信系统，它由电子标签Tag、读写器Reader及后台数据处理系统Date Server三部分组成[1]。其中电子标签Tag是由标签天线与标签芯片组成的。电子标签有两种工作模式：被动模式和主动模式。主动电子标签为有源设备，标签自身可以提供能量；而被动电子标签则为反向散射或者感
应耦合模式，该模式标签为无源设备，标签通过从读写器发射的电磁波中获取能量进行工作，激活标签芯片中的逻辑电路将反射的电磁波进行编码，把信息反射出去有读写器接收。RFID技术是一种综合多门学科的应用技术，主要包括：芯片技术，天线技术，通信技术及计算机网络技术等等。
RFID技术目前已广泛应用在工业自动化，商业自动化和交通运输控制管理等众多领域：列车监控管理，高速公路自动收费系统，停车场管理系统，物流商品链，门禁系统，仓储管理，动物跟踪管理等，具有广阔的发展前景。如今，国内外已经有数个RFID 系统的标准发布实施，为RFID在世界范围内进一步规范合理发展打下了坚实的基础。在无线频谱资源方面，RFID电子标签典型的工作频率有：125kHz，133kHz，13.56MHz，27.12MHz，433MHz，902-928MHz，2.45GHz，5.8GHz等，工作在不同频率的系统有着不同的应用[2]。
尽管RFID已经得到世界范围内的广泛应用并具有良好的发展前景，仍有许多因素制约着RFID技术的快速发展。例如：1，RFID系统标准的不统一，造成各个厂商之间的产品得不到兼容，阻碍其产品在世界范围内的互通和发展；2，成本问题，相比条形码而言，RFID标签的生产成本还较高，现今难以实现大规模的商用；3，安全性和可靠性还未完善，存在较高的差错率。有时单个标签被误读率高达20％。为了解决上述问题，RFID的相关研究单位仍然要不断增加技术研发，保证RFID技术更快更好地发展。
在RFID系统中，天线位于系统的最前端，是RFID系统的重要组成部分，天线性能，阻抗，带宽，极化方式等都直接影响着系统的正常运行，天线的参数质量好坏，对
1
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议