超高频柔性抗金属RFID标签天线研究设计

【摘要】：物联网是现代信息产业的重要构成部分,射频识别技术(RFID)可以推动中国范围内物品信息的共享和跟踪,是物联网的基石。超高频(UHF)射频辨识技术因其读取距离远、读取速度快等特点而受到广泛的关注跟应用。但是,随着应用需求的降低和应用范围的扩充抗金属RFID标签,RFID标签的意愿越来越多样化,这促使标签天线的设计要求也越来越高。抗金属标签天线是为解决常规标签天线在塑料环境下不能正常工作而强调的一种特殊标签天线,但是现在常用抗金属标签天线直径较厚,应用还存在一定的局限性,因此,本文重点研究了柔性抗金属标签天线,可以有效缓解标签天线应用在弯曲金属表层的弊端。超高频柔性抗金属标签天线是在超低频抗金属标签天线的基础上,采用柔性介质基板,设计出在弯曲或共形至金属物体表层仍然无法正常工作的RFID标签天线。本文主要研究内容如下:首先,基于超高频RFID系统,根据标签的读取距离,通过对标签最大读取距离的计算,进一步探讨了标签天线参数对标签最大读取距离的妨碍。然后,对于普通的类偶极子类RFID标签天线,研究了金属对该类标签天线参数的制约,进一步探讨抗金属标签天线的设计方式并强调了柔性抗金属标签天线的设计方法;研究了类偶极子标签天线在弯曲共形但是的性能差异,便于进一步探讨设计能共形的防金属标签天线。接着,设计出一种基于短路短截线馈电的柔性PIFA抗金属RFID标签天线,该天线尺寸为51×25×1mm3,采用介质材料为基材,具有重量小、重量轻、价格便宜、易弯曲共形等特征,并且在共形后却带有较多的读取性能。进一步地,设计出微带型柔性抗金属RFID标签天线,天线直径为0.5mm,具体低剖面、可弯曲、低成本等特点。通过研究厚度对该类别标签天线的影响,并在此基础上设计出一种超薄的微带型柔性抗金属RFID标签天线抗金属RFID标签,天线直径仅为0.25mm,具有超薄的规格跟较差的性能,是现在已知最薄的防金属标签天线,具有较高的研究及应用价值。最后,研究了设计出的柔性抗金属标签天线共形到塑料和非金属表面后的性能差异,表明标签天线具有很好的弯曲及共形性能。仿真与检测结果证实设计的柔性抗金属标签天线具有很好工作性能,满足设计目标跟应用需求。