超寬帶射頻識(shí)別系統(tǒng)中的天線研究與設(shè)計(jì).pdf

1、超寬帶系統(tǒng)具有許多傳統(tǒng)窄帶系統(tǒng)所沒(méi)有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗小、數(shù)據(jù)傳輸率高、保密性能好、定位精度高、抗多徑能力強(qiáng)等等。另一方面，射頻識(shí)別正成為無(wú)線技術(shù)中的另一個(gè)熱點(diǎn).已有數(shù)量可觀、種類較多的射頻識(shí)別產(chǎn)品見之于市場(chǎng)用之于實(shí)際。然而，目前的射頻識(shí)別系統(tǒng)絕大部分都是窄帶的。本論文將超寬帶技術(shù)應(yīng)用于射頻識(shí)別與定位系統(tǒng)之中，從而使射頻識(shí)別與定位系統(tǒng)具有超寬帶技術(shù)的諸多獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，尤其是定位精度高這一特點(diǎn)。 本論文描述了三種不同類型的超寬

2、帶射頻識(shí)別系統(tǒng)，研究設(shè)計(jì)并制作了多種超寬帶天線及天線陣以用作這些系統(tǒng)的發(fā)射/接收天線及標(biāo)簽，提出了關(guān)于超寬帶天線/標(biāo)簽的測(cè)量方案，對(duì)超寬帶天線的基本原理及其散射理論亦進(jìn)行了有意義的探討。 本論文的第1章介紹了射頻識(shí)別、超寬帶以及超寬帶天線等技術(shù)的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀。 第2章首先描述了兩種傳統(tǒng)的基于超寬帶技術(shù)的射頻識(shí)別與定位系統(tǒng)：有源超寬帶射頻識(shí)別系統(tǒng)(下文簡(jiǎn)稱為“有源系統(tǒng)”)及無(wú)源超寬帶射頻識(shí)別系統(tǒng)(下文簡(jiǎn)稱為“無(wú)源系統(tǒng)

3、”)。在此基礎(chǔ)上，本章首次提出并構(gòu)建了一種全新的無(wú)源無(wú)芯超寬帶射頻識(shí)別系統(tǒng)(下文簡(jiǎn)稱為“無(wú)源無(wú)芯系統(tǒng)”)。 論文第3章設(shè)計(jì)制作了多種超寬帶發(fā)射/接收天線，包括漸變縫隙天線、平面橢圓環(huán)天線以及含延時(shí)線的平面橢圓環(huán)天線.這些天線都分別被應(yīng)用于第2章所描述的3種超寬帶射頻識(shí)別系統(tǒng)之中。 基于對(duì)這些天線的研究設(shè)計(jì)以及對(duì)現(xiàn)有超寬帶天線結(jié)構(gòu)的總結(jié)，本論文從金屬波導(dǎo)、表面波波導(dǎo)以及傳輸線這3種導(dǎo)行結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，首次提出了“超寬帶天線

4、是這3種導(dǎo)行結(jié)構(gòu)在自由空間某種形式的延伸”的觀點(diǎn)，這對(duì)超寬帶天線的基本原理是一個(gè)有意義和別具新意的探討。 超寬帶散射天線的研究設(shè)計(jì)是本論文最具特色的重要內(nèi)容.第4章設(shè)計(jì)了多種平面結(jié)構(gòu)的超寬帶散射天線及天線陣以用作本論文第2章提出的無(wú)源無(wú)芯系統(tǒng)中的標(biāo)簽。通過(guò)對(duì)這些無(wú)源無(wú)芯標(biāo)簽的天線模散射信號(hào)進(jìn)行脈沖幅度調(diào)制(PAM)和脈沖位置調(diào)制(PPM)，使得這些標(biāo)簽不僅可以被識(shí)別，而且可以被準(zhǔn)確定位。與傳統(tǒng)標(biāo)簽相比，該標(biāo)簽只包括平面天線或天線

5、陣，而不包含任何電路及芯片。這樣一來(lái)，天線/天線陣即標(biāo)簽：標(biāo)簽即天線/天線陣.這使得該類無(wú)源無(wú)芯標(biāo)簽具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、使用壽命長(zhǎng)、成本低以及易貼附于待識(shí)別物體等優(yōu)點(diǎn)。 相較于超寬帶天線的發(fā)射/接收特性，天線的散射性能較少被研究。本章首先介紹了一場(chǎng)正在進(jìn)行的關(guān)于天線散射理論的經(jīng)典辯論?；谖覀儗?duì)超寬帶天線散射特性的研究，我們從實(shí)驗(yàn)的角度得出與部分學(xué)者一致的觀點(diǎn)：目前被廣泛應(yīng)用的接收天線的等效戴維南或諾頓電路存在一些問(wèn)題，基于該等效

6、電路的一些經(jīng)典觀點(diǎn)也有待完善甚至重寫。另外，人們?cè)趯?duì)“結(jié)構(gòu)模”與“天線?！钡亩x上同樣存在不同意見，本章首次用實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了R.B.Green對(duì)天線模與結(jié)構(gòu)模的定義相較于其他定義的優(yōu)越性。 超寬帶天線的測(cè)量同樣是本論文的重要組成部分之一.本文第5章提出了室內(nèi)非暗室條件下超寬帶散射天線的時(shí)/頻域測(cè)試方法，這種改進(jìn)的測(cè)量技術(shù)在保證一定的測(cè)試精度的前提下，大大節(jié)約了測(cè)試成本，并在一定程度上有效地驗(yàn)證了無(wú)源無(wú)芯超寬帶射頻識(shí)別系統(tǒng)在復(fù)雜室