RFID在汽车生产线应用的电磁兼容性研究

摘要

RFID（Radio Frequency Identification）通称无线射频识别技术，是二十世纪九十年代开始兴起的一项非接触式自动识别技术。RFID系统是一个复杂、开放的电磁环境，随着RFID技术的发展，阅读器天线和电子标签天线的电磁场辐射问题将成为新的研究热点。
　　 汽车生产线是一个复杂开放的金属环境，超高频波段的RFID系统对金属具有极强的敏感性。同时，生产线上各种电气设备的运行将产生较强的电磁干扰，从而影响RFID系统的正常工作。所以，RFID系统的电磁兼容(Electromagnetic Compatibility，EMC)问题已不容忽视。本论文就针对整车及零部件生产线上的RFID系统应用，对其进行了电磁兼容问题的研究。
　　 本文在深入研究电磁场理论的基础上，从天线的辐射、接收和散射出发，探讨了天线产生的辐射场及其远近场的原理和各种特性。研究了RFID系统中的电磁能量传输特性,测试和分析了汽车生产线上各种电气设备运行产生的电磁干扰情况，建立了汽车生产线上的电磁环境模型，具有该模型，研究了RFID系统在汽车生产线上应用的电磁兼容性。测试和分析了汽车生产线上的金属环境，依据金属对RFID系统的反射性和屏蔽性的影响，首先对阅读器和电子标签金属环境下的读取率进行了测试实验。实验表明：金属对超高频RFID系统的天线场具有反射和屏蔽的作用，反射会引起读写盲点，屏蔽会使读取率降低；当电子标签处在金属表面或者贴近金属表面时，金属物体内部会形成涡流，导致原来的电磁场在金属表面的场强分布变形，进而会引起天线的失谐。
　　 采用了超高频电磁场仿真软件Ansoft HFSS，重点对超高频RFID系统常用的对称振子天线和微带贴片天线进行了仿真分析。一般的对称振子天线在金属环境中的性能非常差，甚至不能正常工作于超高频波段。但是优化后的片状对称振子天线放置于金属板上后不仅可以实现定向辐射，还可以提高天线的增益。通过对矩形微带贴片天线和圆形微带贴片天线的仿真结果进行比较，矩形微带贴片天线更具有良好的方向性，可以作为应用于本课题的RFID系统的阅读器天线的首选。
　　 本文的研究，有望改善RFID系统在汽车生产线上应用的电磁兼容性，以提高RFID系统工作的准确性和可靠性，为RFID系统在汽车生产线上的推广应用提供科学依据。这对提升我国RFID的理论水平和应用水平具有重要的理论价值和重大的现实意义。

目录

文摘

英文文摘

1 绪 论

2 RFID基本原理及相关标准

3 RFID的电磁场理论

4 RFID系统的电磁环境建模

5 金属环境下RFID电磁兼容问题的仿真分析

6 总结与展望

致 谢

参考文献

附 录