915MHz射频识别系统读写器天线与被动式标签天线设计

摘要

射频识别技术(RFID，Radio Frequency Identification Technology)是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。它具有比条形码更多的优势，被认为是条形码标签的未来替代品。近年来，RFID技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多行业应用领域。作为全球的制造业基地，中国将是未来全球最大的RFID应用市场。 本论文紧密结合工程实际，主要是对915MHz射频识别系统读写器天线与被动式标签天线进行研究与设计。 在射频识别系统中，标签天线为线极化天线，由于摆设的位置不一定，标签所散射回来的电磁波极化可能是任何方向的线极化波，故通常要求读写器天线为圆极化天线。基于微带天线具有重量轻、体积小、成本低、平面结构以及方便同印刷电路相集成等优点，故采用微带天线进行设计读写器天线。对于微带天线带宽窄的缺点，本文探讨了展宽微带天线带宽的一些方法；在设计多层结构的微带天线时，同轴探针馈电方式引入的电抗效应不可忽视，文中提出了两种方法进行补偿。方法一是在辐射贴片中心位置开U型槽，方法二是采用非接触型的倒转容性探针馈电方式，两种方法都能够很好地解决同轴探针馈电方式引入电抗效应的问题。本文利用上述技术设计了两款宽带圆极化微带贴片天线。 被动式标签的优点是低成本且不需要额外电源供电。只有当标签芯片阻抗与天线阻抗共扼匹配时，天线接收到的能量才能最大地传递给标签芯片。在设计标签天线与标签芯片时，可以分别单独设计，然后通过外加匹配电路使其协同工作。但是这样做会增加设计的复杂性和成本，且不利于标签的小型化，故本文采用适当的天线结构使其达到阻抗匹配的目的。此时传统的设计天线阻抗为50欧姆的方法将不适用于被动式标签天线的设计，而需要配合标签芯片的阻抗做最佳设计。本文设计的标签天线是与ATMEL公司的标签芯片ATA5590搭配应用。首先分析超高频射频识别标签天线设计的关键问题，其次分析了ATA5590芯片工作原理及其参数，然后研究了弯折天线在减小天线体积方面的性能，以及短路线对天线阻抗的调节作用，最终设计了4款标签天线。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第二章天线性能参数与微带天线基本理论

第三章915MHz射频识别系统读写器无线的设计

第四章915MHZ射频识别系统被动式标签天线设计

4．1超高频射频识别标签天线设计的关键问题

4．2ATA5590芯片工作原理及标签大线设计目标

4．3矩形弯折形天线特性的研究

4．4偶极子天线中心加载短路线的影响

4．5标签天线的设计

4．6本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢