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1、独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果， 除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得云洼王些盍堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同 工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 妊忽 签字日期：2 户f 2 年岁月f 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解云鎏王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权云 洼王些盔堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅
2、和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交 论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：毒趱勉 导师签名：谳 签字日期：州2 年岁月J 日签字日期：加I 砗3 月S - E 1 学位论文的主要创新点 一、在无源抗金属U H FR F I D 标签天线设计中引入电感耦合馈电 技术，通过调节馈电环的尺寸以及馈电环与天线辐射体间的距离改变 天线的阻抗特性。另外，将天线辐射体设计为内、外两个相互独立的 部分，分别与馈电环进行耦合，使其在中心工作频率附近形成两个相 邻的谐振峰，从而有效地增加了天线的带宽。 二、将太阳能电池引入到抗金属U H FR F I D 标签天
3、线中，天线在 太阳能电池附近进行设计，并且两者之间形成电容效应，通过降低天 线的谐振频率达到减小天线尺寸的目的，使得天线在小型化、低剖面 的基础上增大了阅读距离。 摘要 随着物联网技术的快速发展，作为其关键技术之一的R F I D 技术受到越来越 广泛地应用，对R F I D 系统性能的要求也越来越高，尤其是对基于电磁波反向散 射原理的U H FR F I D 系统更是如此。但是，在很多应用中，R F I D 标签需要贴附 于金属物体表面，具有类偶极子天线的普通无源超高频R F I D 标签应用于金属表 面时，性能会急剧下降，甚至不能被有效读取。 为了解决超高频R F I D 标签应用于金属表
4、面的问题，本文首先分析了普通标 签天线应用于金属表面性能恶化的原因，并以偶极子天线为例在H F S S 软件中进 行仿真、分析，实验结果表明：当类偶极子天线靠近金属表面时，其参数特性( 阻 抗值、回波损耗、辐射特性等) 均受到了严重的影响，从而导致天线无法实现正 常工作。 本文通过对抗金属标签天线的理论性研究，设计了两种抗金属U H FR F I D 标 签天线。 首先，完成了无源抗金属U H FR F I D 标签天线的设计。该天线采用微带贴片 天线结构，具有结构简单、低剖面等优点，并且引入了电感耦合的馈电方式，通 过调节馈电环的尺寸以及馈电环与天线辐射体间的距离改变天线的阻抗特性，另 外，
5、将天线辐射体设计为内、外两个相互独立的部分，分别与馈电环进行耦合， 使其在中心工作频率附近形成两个相邻的谐振峰，从而有效地增加了天线的带 宽。该天线采用廉价的F R - 4 基质，避免了使用短路针与短截片的设计，实现了 低成本的设计目标。经过加工制作，并对样品进行测试得到：此标签天线工作在 自由空间中和金属环境物体表面的最大阅读距离分别为4 2 米和3 8 米 ( E I R P = 4 w ) ，达到了预期设计目标。 其次，完成了太阳能电池供电的抗金属U H FR F I D 标签天线的设计。该设计 中将太阳能电池作为一个寄生单元引入到抗金属标签天线设计，天线结构采用了 垫高泡沫的方法，增大
6、天线与金属物体表面间的距离来降低金属对标签天线的影 响，通过H F S S 软件仿真，该天线可以很好地适用于金属物体表面。经过加工制 作，并对样品进行测试得到：当R F I D 标签处于无源工作状态时，其应用在金属 表面的最大阅读距离为3 3 米( E I R P = 4 w ) ；而当太阳能电池供电时，其最大阅 读距离可以达到1 0 米左右( E I R P = 4 w ) ，达到了预期设计目标。 关键字：射频识别；超高频；标签；天线；抗金属 A B S T R A C T W i t ht h ei n t e r n e to ft h i n g st e c h n o l o g
7、ys o a r i n gd e v e l o p m e n t ，R F I Dt e c h n o l o g y h a sb e e nm o r ew i d e l yu s e da so n eo ft h ek e yt e c h n o l o g i e s ，e s p e c i a l l yf o rU H FR F I D s y s t e mw h i c hi sb a s e do ne l e c t r o m a g n e t i cb a c k s c a t t e rp r i n c i p l e H o w e v e L
8、R F I Dt a g n e e d st ob ea t t a c h e do nm e t a l l i cs u r f a c e si nm a n y a p p l i c a t i o n s T h em e t a l l i cs u r f a c ei n t h ev i c i n i t yo fa n 呷R F I D t a ga n t e n n am a k e st h ep e r f o r m a n c eo ft h et a gw o r s eo r e v e nn o tr e a d a b l e T os o l
9、v et h i s p r o b l e m ，t h i s d i s s e r t a t i o nf i r s ta n a l y z e dt h ec a u s ef o rt h e p e r f o r m a n c ed e t e r i o r a t i o no ft h et a gp l a c e dn e a rm e t a l l i co b j e c t sa n ds i m u l a t e dt h e d i p o l ea n t e n n au s i n gH F S Ss o f t w a r e B yt
10、h eE x p e r i m e n t a lr e s u l t s ，i th a sb e e n s e r i o u s l ya f f e c t e do ft h ea n t e n n ap a r a m e t e r ( I m p e d a n c e ，R e t u r nL o s s ，R a d i a t i o na n d s oo n ) w h e nt h ed i p o l ea n t e n n am o u n t e do nt h em e t a l l i cs u r f a c e s ，a n di t S
11、u n a b l et o w o r k T h r o u g hr e s e a c h e da n da n a l i Z e dt a ga n t e n n am o u n t a b l eo nm e t a l l i cs u r f a c e s ，t w o k i n d so fR F I D t a gn a t e n n aa r ed e s i g n e d F i r s to fa 1 1 p s s i v e 唧R F I Dt a ga n t e n n am o u n t a b l eo nm e t a l l i cs
12、 u r f a c ew a s d e s i g n e di nt h i ss t u d y I ta d o p t e dt h et y p eo fm i c r o s t r i pa n t e n n a , w h i c hh a v eas i m p l e a n dl o wp r o f i l es t r u c t u r e T h ei n d u c t i v e l yf e e dw a yw a su s e di nt h i sa n t e n n a ，w h i c h c o u l dc h a n g et h ea
13、 n t e n n a Si m p e d a n c ec h a r a c t e r i s t i cc o n v e n i t e t l yt h r o u g ha d j u s tt h e d i m e n s i o no ft h ef e e dl i n eo rt h ed i s t a n c eb e t w e e nf e e dl i n ea n dr a d i a t i n gb o d i e s I n o r d e rt oo b t a i nt h eb r o a d b a n d ，t h er a d i a
14、t i n gb o d i e sw e r ed e s i g n e da si n s i d ep a r ta n d o u t s i d ep a r tw h i c h c o u p l e dw i t ht h ef e e dl i n er e s p e c t i v e l y I no r d e rt Or e d u c et h ec o s t ， t h el o w - c o s ts u b s t r a t eF R - 4w a su s e da n dw i t h o u ts h o r t - p i n so rs h
15、 o r t - p l a t e si nt h i s a n t e n n a T h r o u g ht h em e a s u r e m e n t ，t h em a x i m u mr e a d i n gr a n g eo ft h et a ga n t e n n a w o r ki nf r e ea i ra n dm o u n t e do nm e t a l l i cs u r f a c ei s4 2 ma n d3 8 m ( E I R P = 4 w ) ， r e s p e c i t i v e l y ，w h i c ha
16、 c h i e v e dt h ee x p e c t e dr e s u l t s T h e n aU H FR F I Dt a ga n t e n n ap o w e rs u p p l l i e db ys o l a rc e l lm o u n t a b l eo n m e t a l l i cs u r f a c eW a sp r e s e n t e di nt h i sp a p e r T h i st a ga n t e n n ai n c l u d e dac e l lb a R e r y ， a sap a r a s i t i ce l e m e n t ，t op r o v i d ep o w e rf o rR F I Dt a g ，w h i c hi n c r e a s e dt h ed i f f i c u l t i e s f o ra n t e n n ad e s i g n I ta d o p t e di n c r
