抗金屬UHF RFID標簽天線的研究與設(shè)計.pdf

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，作為其關(guān)鍵技術(shù)之一的RFID技術(shù)受到越來越廣泛地應(yīng)用，對RFID系統(tǒng)性能的要求也越來越高，尤其是對基于電磁波反向散射原理的UHF RFID系統(tǒng)更是如此。但是，在很多應(yīng)用中，RFID標簽需要貼附于金屬物體表面，具有類偶極子天線的普通無源超高頻RFID標簽應(yīng)用于金屬表面時，性能會急劇下降，甚至不能被有效讀取。為了解決超高頻RFID標簽應(yīng)用于金屬表面的問題，本文首先分析了普通標簽天線應(yīng)用于金屬表面性能惡化的原因，并以

2、偶極子天線為例在HFSS軟件中進行仿真、分析，實驗結(jié)果表明：當類偶極子天線靠近金屬表面時，其參數(shù)特性(阻抗值、回波損耗、輻射特性等)均受到了嚴重的影響，從而導(dǎo)致天線無法實現(xiàn)正常工作。
　　 本研究通過對抗金屬標簽天線的理論性研究，設(shè)計了兩種抗金屬UHF RFID標簽天線。首先，完成了無源抗金屬UHF RFID標簽天線的設(shè)計。該天線采用微帶貼片天線結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單、低剖面等優(yōu)點，并且引入了電感耦合的饋電方式，通過調(diào)節(jié)饋電環(huán)的尺寸

3、以及饋電環(huán)與天線輻射體間的距離改變天線的阻抗特性，另外，將天線輻射體設(shè)計為內(nèi)、外兩個相互獨立的部分，分別與饋電環(huán)進行耦合，使其在中心工作頻率附近形成兩個相鄰的諧振峰，從而有效地增加了天線的帶寬。該天線采用廉價的FR-4基質(zhì)，避免了使用短路針與短截片的設(shè)計，實現(xiàn)了低成本的設(shè)計目標。經(jīng)過加工制作，并對樣品進行測試得到：此標簽天線工作在自由空間中和金屬環(huán)境物體表面的最大閱讀距離分別為4.2米和3.8米(EIRP=4w)，達到了預(yù)期設(shè)計目標。其

4、次，完成了太陽能電池供電的抗金屬UHF RFID標簽天線的設(shè)計。該設(shè)計中將太陽能電池作為一個寄生單元引入到抗金屬標簽天線設(shè)計，天線結(jié)構(gòu)采用了墊高泡沫的方法，增大天線與金屬物體表面間的距離來降低金屬對標簽天線的影響，通過HFSS軟件仿真，該天線可以很好地適用于金屬物體表面。經(jīng)過加工制作，并對樣品進行測試得到：當RFID標簽處于無源工作狀態(tài)時，其應(yīng)用在金屬表面的最大閱讀距離為3.3米(EIRP=4w)；而當太陽能電池供電時，其最大閱讀距離可