礦用RFID分形天線的設(shè)計與研究.pdf

1、隨著無線通信的不斷發(fā)展，射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Identification，簡稱RFID)得到了廣泛的應(yīng)用，實現(xiàn)方式各異的射頻識別系統(tǒng)進入各種具體的應(yīng)用場合。目前，各種礦難事故的頻繁發(fā)生，給人民的生命和財產(chǎn)安全構(gòu)成巨大的威脅。因此，研究用于礦井下的新型RFID系統(tǒng)，對于正確記錄井下礦工人數(shù)，保障礦工生命安全和指導(dǎo)各項營救措施的進行具有極其重要的意義。這使得作為RFID系統(tǒng)關(guān)鍵部件的天線設(shè)計和研究變得非常重要和迫切

2、。實際上，RFID天線技術(shù)的發(fā)展對RFID技術(shù)的成熟和廣泛應(yīng)用具有理論意義和實用價值。 本文首先簡要地介紹了RFID技術(shù)的相關(guān)知識，說明了RFID系統(tǒng)的工作原理和研究熱點，并對RFID系統(tǒng)天線的技術(shù)指標以及研究狀況進行了分析和討論。然后以礦井人員定位系統(tǒng)為應(yīng)用背景，根據(jù)井下環(huán)境以及系統(tǒng)的工作特點，選擇合適的分形結(jié)構(gòu)對標簽天線和閱讀器天線進行了仿真、優(yōu)化、設(shè)計制作以及性能測試等工作。作者的主要工作包括以下幾個方面： (1)

3、根據(jù)電磁波在礦井巷道傳播的衰減特性以及設(shè)備具有防爆性等要求的分析與研究，確定了2.4GHz作為系統(tǒng)的頻率。 (2)設(shè)計了一款結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、性能穩(wěn)定的分形標簽天線。首先，給出了射頻模塊以及其匹配網(wǎng)絡(luò)電路的設(shè)計，提出了標簽天線的設(shè)計要求。然后，通過對印刷倒F單極天線以及印刷Hilbert分形單極天線的仿真研究，確定了標簽天線的結(jié)構(gòu)。最后對Hilbert分形倒F單極天線進行仿真與優(yōu)化設(shè)計。 (3)在閱讀器天線設(shè)計方面，首先

4、提出了設(shè)計要求，然后給出了一種改進的分形結(jié)構(gòu)，分別采用同軸饋電和縫隙電磁耦合饋電對分形天線進行仿真與優(yōu)化設(shè)計，發(fā)現(xiàn)后者更適合礦井人員定位系統(tǒng)對RFID天線帶寬的要求。 (4)針對前面所設(shè)計的標簽天線和閱讀器天線制作出了實驗樣品，并利用實驗室現(xiàn)有的實驗條件，對天線諧振特性和增益進行了測試工作，找出誤差原因。最后，利用走廊模型來模擬礦井巷道內(nèi)的傳播環(huán)境，對所制作的天線進行了簡單的實地測量。 本文分析并設(shè)計的RFID分形標簽天