抗金屬UHF RFID標(biāo)簽天線的研究與設(shè)計(jì).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(lái)越廣泛地應(yīng)用，對(duì)RFID系統(tǒng)性能的要求也越來(lái)越高，尤其是對(duì)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(biāo)簽需要貼附于金屬物體表面，具有類(lèi)偶極子天線的普通無(wú)源超高頻RFID標(biāo)簽應(yīng)用于金屬表面時(shí)，性能會(huì)急劇下降，甚至不能被有效讀取。為了解決超高頻RFID標(biāo)簽應(yīng)用于金屬表面的問(wèn)題，本文首先分析了普通標(biāo)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(jìn)行仿真、分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)類(lèi)偶極子天線靠近金屬表面時(shí)，其參數(shù)特性(阻抗值、回波損耗、輻射特性等)均受到了嚴(yán)重的影響，從而導(dǎo)致天線無(wú)法實(shí)現(xiàn)正常工作。
　　 本研究通過(guò)對(duì)抗金屬標(biāo)簽天線的理論性研究，設(shè)計(jì)了兩種抗金屬UHF RFID標(biāo)簽天線。首先，完成了無(wú)源抗金屬UHF RFID標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)。該天線采用微帶貼片天線結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低剖面等優(yōu)點(diǎn)，并且引入了電感耦合的饋電方式，通過(guò)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(jì)為內(nèi)、外兩個(gè)相互獨(dú)立的部分，分別與饋電環(huán)進(jìn)行耦合，使其在中心工作頻率附近形成兩個(gè)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(jià)的FR-4基質(zhì)，避免了使用短路針與短截片的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了低成本的設(shè)計(jì)目標(biāo)。經(jīng)過(guò)加工制作，并對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試得到：此標(biāo)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(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。其

4、次，完成了太陽(yáng)能電池供電的抗金屬UHF RFID標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)中將太陽(yáng)能電池作為一個(gè)寄生單元引入到抗金屬標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)，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(lái)降低金屬對(duì)標(biāo)簽天線的影響，通過(guò)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(guò)加工制作，并對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試得到：當(dāng)RFID標(biāo)簽處于無(wú)源工作狀態(tài)時(shí)，其應(yīng)用在金屬表面的最大閱讀距離為3.3米(EIRP=4w)；而當(dāng)太陽(yáng)能電池供電時(shí)，其最大閱讀距離可