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1、nocrosssection,whichisanadvantagecomaredtothemicrostriantennaAndthismakesiteasytofaicateThesecondantennahasanewstructureTheradiationartsaretwolargerectangularmetalatchesandbetweenthemarethematchingnetworkandtheadsforthechiThebandwidthoftheantennaisoverMHz,whichcoverstheworkingfrequencybandofthereaderAndthemaximumgainachievesdBiwhenlacedonthemetalsurfaceTheotherisaringshaedtagantennaTheradiationartoftheantennaistheringandinitarethematchingnetworkandtheadsforthechiThebandwi。
2、dthoftheantennaisoverMHz,whichcoverstheworkingfrequencybandofthereaderAndthemaximumgainachievesdBiwhenlacedonthemetalsurfaceKeywords:RFID,antimental,tagantennas,chis,reader万方数据III目录专用名词注释表第一章绪论选题背景自动识别科技射频识别技术的历史、现状及演进势射频识别系统的工作原理、组成及界定国内外研究状况本文主要工作第二章天线基本理论天线的基本参数方向函数与方向图方向系数辐射阻抗和输入阻抗效率增益有效宽度和有效容积带宽极化特性几种射频识别系统的标签天线类型介绍半波偶极子天线及其变形微带天线倒F天线和平面倒F天线电磁仿真软件HFSS简介本章小结第三章抗金属标签天线的设计理论标签天线的共轭匹配理论Friss公式和雷达距离函数标签天线的设计步骤金属对标签天线的影响标签天线的防金属科技本文所使用的实验器件简介电子芯片阅读器本章小结第四章微带型抗金属标签天线的实现标签天线。
3、的结构标签天线的制约因素天线直径、宽度及长度对输入阻抗的影响天线馈线点位置对输入阻抗的影响标签天线重量的确认及参数金属表面对标签天线参数的影响标签天线的制作及测量本章小结第五章新形标签天线和网状标签天线的设计万方数据IV新型标签天线的设计新型标签天线的构架新型标签天线输入阻抗随型号的差异规律金属表层对新型标签天的影响环状标签天线的设计环状标签天线的构架环状标签天线输入阻抗随型号的差异规律金属表层对环形标签天线参数的影响两种标签天线的检测本章小结第六章总结与展望参考文献附录攻读硕士学位期间编写的论文致谢万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文专用词汇注释表专用名词注释表缩略词说明：RFIDRadioFrequencyIdentification射频识别UHFUltraHighFrequency超高频IFAInvertedFAntenna倒F天线PIFAPlanarInvertedFAntenna平面倒F天线EBGElectromagneticBandGa电磁带隙AMCArtificialMagneticConductor人工磁导体结构EIRP。
4、ffectiveIsotroicRadiatedPower等效全向辐射功率万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论第一章绪论选题背景射频识别系统是手动识别的一种，拥有广阔的行业形势，经过几十年的迅速发展，已获得巨大的顺利。目前针对应用于射频识别系统的标签天线的研究也有热点之一，如何设计抗金属标签天线是其中重要研究点之一。自动识别科技进入世纪以来，随着经济跟技术水准不断迅速发展，在许多市场中，比如货物采购分配、生产制造、商业商贸和运输，自动识别方式受到逐渐推广与应用。目前手动识别系统主要包含条形码系统、生物辨识、光学符号识别、IC卡（芯片卡）和射频识别[]。目前使用更广泛、技术很成熟的当属条形码系统（UPC），条形码是一种二进制的代码，它是在必定区域内有多条平行的纹路组成，各线条的长短以及线条之间间隔会有一定的不同，这些变化表示该条形码所携带的信息。其具备简洁便利、灵活便捷、成本低等特点，可以便捷印刷在各类商品的包装上。现在在条形码的基础上发生了二维码，二维码可以携带更大的信息量，可靠性也受到提升。图条形码图二维码光学符号辨识是一种。
5、特殊样式的字体，不仅可以由机器检测出来，而且也可以由人眼读出信息。但因为其费用高昂，使用方式也跟其它途径不同，因此使用得到了限制。生物识别是一种按身体特点的不可复制性第一章绪论另一种是电子标签上的标签天线，主要是用来接收阅读器发射的射频讯号，驱动电子标签上的芯片进行工作，并将射频信号反射。在本文中主要研究了超高频段的标签天线，对于阅读器天线只做少量的介绍。超高频可以超过几米的通信距离，具有广阔的应用前景，该频段是现在研究的热点，在国内外关于这方面的探究也是层出不穷，研究者在不断追求最低的成本，更远的通信距离跟更好的环境适应效果。有关阅读器天线研究的论著这些，作者以中国的StevenMWeigand的一篇论文所提及阅读天线做简单介绍[]。他在强调了一种微带型的RFID天线，在天线前向辐射方向有dBi的增益，但是只有%的相对阻抗带宽。该天线的规格是卡片级别的，可以覆盖北美地区ISM频段的MHz。作为阅读器天线，应该可以将能量尽可能辐射至目标区域，以提升阅读器可以覆盖的范围，要就超过较高的增益，并且有较多的辐射全向性特点，减少覆盖盲点的存在，此。
6、外为了提升阅读器天线的适用范围，天线应具备较大的串扰带宽，以适用于不同国家对使用频段的要求。图一种阅读器天线至于标签天线，我们期望它的厚度较小，即可减少费用也能使用便利，当然也期望标签天线拥有很好增益，对阅读器发射的射频讯号反应较为灵敏，以提升电子标签与阅读器间的通信距离，此外标签天线工作频段要跟阅读器天线的工作频段相一致，以推动二者之间的互相通信。随着射频识别科技的提升跟改进，很多电子标签要工作在一些特殊的环境中，这就规定我们所研究跟设计的标签天线可以在这种环境中也可正常工作，本文所研究的标签天线是适用于金属环境中。来自中国韶关大学的周永明教授强调了一种新型的缝隙结构的标签天线[]，该标签天线在超高频段的频响随温度的差异较为平缓，因此可以很容易与芯片进行共轭匹配，并能得到较大的串扰带宽。如图所示的缝隙天线的频响带宽达到了MHz，是一种宽带花的标签天线。但是该天线增益的增益相对较小，只有dBi。实物加工出的标签天线阅读距离可以达到万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论m。图一种新型的缝隙结构标签天线之后对通常的超高频标签天线，当。
7、它放到金属环境以及水中，会对天线的输入阻抗会造成剧烈的妨碍，因而许多工作者也在这方面进行着一系列的研究。美国德克萨斯州的DarmindraDArumugam和DanielWEngels研究一种半波偶极子型的标签天线[]。该天标签线在塑料表面有一定距离，通过理论计算和实际检测，得出无源超低频标签天线在塑料平板上主要差异特征。这为探讨跟设计抗金属标签天线提供一定的理论根据。图偶极子标签天线在塑料平板上特征中国香港大学的PengHYang、YanLi、LijunJiang、WengChoChew和TerryTao设计了低剖面抗金属标签天线[]，该天线有两个别组成，下面是两个短路贴片所组成的辐射单元，上面是一微型的回路馈电结构，该构架印制在纸张上。我们所使用的不同的标签芯片阻抗是有一定差距的，而该标签天线的特征是将辐射单元与馈电结构分开，在使用时可以按照芯片的不同选用不同的馈电结构，在实际使用中有一定现实含义。加工出的标签天线尺寸较小，万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论也有较好的性能，其阅读距离从m至m不等，可以满足许多场合的使用应。
8、求。图运用回路馈电方式的抗金属标签天线芬兰跟日本的ToniBjrninen、KarinaEsejoDelzo、LeenaUkkonen、AtefZElsherbeni和LauriSydnheimo提出了一种无源的、可放置在塑料表面的一种标签天线[]，其理论上的最大直视阅读距离可以超过m，其最后检测结果也可以超过m。但使用的介质板材料较为昂贵，且长度较厚。图一种无源抗金属远距离通信的标签天线韩国的KyoungHwanLee、JinSeongLee、GoojoKim、JunhoYeo,、ByungHyunMoon、JeenmoYang、HeeCheolKim提出了一种腔体结构的超高频抗金属标签天线[]，该天线dB阻抗带宽有MHz，增益可以超过dBi，最大阅读距离可以达到m，但是其整体的厚度较大。万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论图一种腔体结构的抗金属标签本文主要工作在参阅长期文献的基础上，研究与设计几种可以适于金属环境中的标签天线，本文主要工作如下。（）概述射频识别系统的演进与分类，提出选题的背景跟意义，介绍国内外在标签天线方面。
9、的研究状况。（）介绍天线的基本参数，同时介绍了几种可以应用于标签天线的天线类型。（）介绍了塑料表面对标签天线性能的制约，并总结目前常见的标签天线抗金属科技，最后简单介绍了本文所用到的芯片和阅读器。（）设计了一种微带类型的标签天线，得到天线的基本参数，并验证标签天线的防金属特征。（）在特色微带标签天线的基础上设计两种无需短路截面或短路探针结构的标签天线，得到天线的基本参数并验证其防金属特征。（）对本文总结展望。万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章天线基本理论第二章天线基本理论天线是一种用来发射和接收电磁波的的仪器，在无线通信平台中起着重要的作用。本文所设计的标签天线是一种用于射频识别系统的天线，在设计天线时我们会从仿真软件上受到天线的一系列性能参数，根据这种参数可以评估天线性能的好坏，为加工实物天线提供基础。当然天线按其工作特性可以分为很多种类的天线，本章将要介绍几种可以成为射频识别系统标签天线的天线类型，最后简单介绍本文仿真所用到的电磁分析工具。天线的基本参数天线的主要参数包含方向函数和方向图、方向系数、辐射阻抗和输入阻抗、天线效。
10、、增益、有效宽度和有效容积、带宽、极化特性等[]。方向函数与方向图天线方向性的定义是在远区相同距离的条件下，天线的辐射特征跟空间三维方向的关系。天线方向性可以借助两种方式来表示，即方向函数跟方向图。方向函数是天线辐射特征在空间分布的数学公式，方向图则是辐射特征与空间分布的图形表示。对一些结构简单的天线，如半波偶极子天线等，我们可以算出天线的方向函数，但对这些结构复杂的天线，天线的方向导数就很难用英语公式表示，而没法用方向图表示。以半波偶极子天线为实例，在直导线上电压分布假设是)],(sin[)(LzzLkIzim()式中L，表示直导线的厚度，z表示直导线上的一点，表示电磁波的波速。远区辐射电场为：)()(sin)cos(]cos)cos[()()(FreIjekLkLreIjerEjkrmjkrm（）式中sin)cos(]cos)cos[()(kLkLF，即为电势方向导数。归一化场强方向函数为max)()()(FFf，其最大值)(maxf。万方数据南京邮电大学硕士研究生学位。
11、论文第二章天线基本理论对应的立体方向图如图所示。图半波振子空间方向性图在方向图中，含有最大辐射方向的波瓣称为主瓣，其它的波瓣称为旁瓣抗金属RFID标签，在主瓣反方向的波瓣称为后瓣，如图所示。图方向图中的主瓣、旁瓣和后瓣在主瓣最大辐射方向的一侧，场强是最大场强的倍时，即功率是最大功率的一半时的两点夹角，称半功率波瓣宽度（HPBW）；主瓣两侧首个零辐射方向的倾角称第一零点波瓣宽度（FNBW）。方向系数在非常不同天线的方向性时，引入了方向性系数这个概念，它是指最大辐射方向的方向性系数。假定研究天线的在必定方向上的辐射功率是rP，全向天线的辐射功率是P，二者的万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章天线基本理论辐射场强分别是maxE和E，天线方向性系数是在同样接收点，当场强一样时，全向天线和研究天线的功耗辐射的比值抗金属RFID标签，即maxEErPPD（）或者是当辐射功率同样时，研究天线和全向天线在最大辐射方向的场强模的平方比值，即maxPPrEED（）根据这个定义，可知对全向天线而言，D，即DdBi。辐射阻抗和输入阻抗天线的辐射阻抗是用来表征天线的辐射能力的参数。
12、。假定天线天线的辐射功率为rP，辐射阻抗上的电压为天线某处的电阻I，一般选择I为输入电压或者波腹电流，辐射阻抗为rZ，则有rrZIP（）IPZrr（）一般而言，辐射阻抗为复数，则有rrrjXRZ（）式中)Re(IPRrr，)Im(IPXrr。对远区场的辐射功率，该功率是一个实数，则有IPRZrrr（）从以上公式可以看出，当天线上电流同样时，天线的辐射电阻rZ越大，则远区场的辐射功率越大。天线的输入阻抗是指从天线输入端口来看，天线表现出的频响特性。假定天线输入功率万方数据单位代码：密级：硕士学位论文论文题目：超高频抗金属RFID标签天线的研究与设计佟站张旭翔教授电磁场与光波技术电磁工程计算机辅助分析与设计工学硕士二零一四年四月学号姓名导师学科专业研究方向申请学位类别论文提交日期万方数据ResearchandDesignonUHFAntiMentalRFIDTagAntennasThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeo。
13、nocrosssection,whichisanadvantagecomaredtothemicrostriantennaAndthismakesiteasytofaicateThesecondantennahasanewstructureTheradiationartsaretwolargerectangularmetalatchesandbetweenthemarethematchingnetworkandtheadsforthechiThebandwidthoftheantennaisoverMHz,whichcoverstheworkingfrequencybandofthereaderAndthemaximumgainachievesdBiwhenlacedonthemetalsurfaceTheotherisaringshaedtagantennaTheradiationartoftheantennaistheringandinitarethematchingnetworkandtheadsforthechiThebandwi。
