基于Butler矩陣的RFID閱讀器陣列天線的研究與設計.pdf

1、射頻識別(RFID，RadioFrequencyIdentification)技術(shù)是利用無線射頻方式進行非接觸雙向通信，從而達到自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)的技術(shù)。閱讀器天線是RFID系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，因此對它的研究與設計至關(guān)重要。
　　 現(xiàn)階段，傳統(tǒng)的UHF（超高頻）頻段RFID系統(tǒng)閱讀器通常采用單個微帶天線，其主要存在以下缺點:1.識別距離和區(qū)域有限;2.容易丟失標簽;3.識別時間長;4.定位誤差大。
　　 針對上

2、述缺點，通過閱讀國內(nèi)外大量文獻，本文創(chuàng)新地提出在UHFRFID閱讀器天線中引入Butler矩陣和陣列天線。設計了微帶型四單元Butler矩陣，實現(xiàn)了閱讀器天線四波束切換，從而擴大了閱讀器的識別范圍;在微帶型四單元Butler矩陣的基礎(chǔ)上，設計了1×4均勻微帶直線陣列天線，提高了天線主瓣的增益，從而增加了閱讀器的識別距離，縮短了識別時間，提高了定位精度。
　　 本文通過理論分析、建模仿真等研究方法，主要做了以下的工作:
　　

3、 針對Butler矩陣的研究與設計分為三個步驟:1.分析微帶傳輸線的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，設計適合Butler矩陣的微帶線結(jié)構(gòu);2.分析Butler矩陣中主要單元的設計原理，仿真、設計出微帶型3dB定向耦合器和0dB交叉耦合器，制作實物;3.結(jié)合以上各個單元，仿真、設計出微帶型四單元Butler矩陣，實現(xiàn)四種相位輸出，制作實物并測試。
　　 將陣列天線的研究與設計分為陣元和陣列兩個模塊。第一模塊陣元部分介紹了微帶天線的基本應用、

4、原理結(jié)構(gòu)，設計了采用嵌入式傳輸線饋電的微帶天線并制作了實物;第二模塊陣列部分重點介紹了均勻直線陣列的輻射原理和陣列天線方向圖乘積原理，通過MATLAB仿真驗證了陣列天線波束成形的可行性，仿真結(jié)果表明陣列天線可應用于RFID閱讀器天線的設計并能實現(xiàn)波束切換功能。進一步，結(jié)合陣元建模、仿真、設計出1×4均勻直線陣列天線，再配合四單元Butler矩陣，實現(xiàn)RFID閱讀器天線四波束切換。
　　 針對Butler矩陣和陣列天線的設計及制作