电子标签天线的研究与设计

论文摘要

射频识别(RFID)技术作为快速,实时,准确采集与信息处理的高新技术和信息标准化的基础,已被世界公认为21世纪十大重要技术之一。在生产,零售,物流,交通等各个行业有着广阔的应用前景。随着射频识别技术的发展,人们对电子标签天线的小型化及阅读器天线的多频特性提出了越来越高的要求。众所周知,无源电子标签是由电子标签芯片与电子标签天线直接相连构成的。为了获得最大阅读距离,需要电子标签芯片与电子标签天线之间实现最大的功率传输。本文基于此,从电子标签天线与电子标签芯片之间相匹配的角度对电子标签带宽进行了理论分析,指出电子标签带宽的制约因素,并对此进行验证。这对电子标签的宽频设计具有重要意义。此外,对电子标签芯片的选取也具有重要的指导意义。对于电子标签的小型化,本文采用传统的弯折,耦合和分形等方式来实现。对于弯折加载技术,本文通过仿真,实际测试,分析了弯折加载的主要因素,为电子标签设计提供了定性的指导。对于感应耦合技术,首先从等效电路的角度,进行了理论分析并指出这种加载技术可以对天线阻抗的实虚部进行单独调节。最后,基于分形几何设计了多款实用的电子标签,与传统的半波振子电子标签进行比较,实现了较好的尺寸缩减。此外,本文尝试将两种不同的分形曲线相结合,分形曲线与V型阵子相结合,研究了不同条件下的电子标签性能,并设计了多款新颖的电子标签天线。经过实际测试,符合设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 本选题的背景及意义
• 1.2 RFID天线研究状况
• 1.3 RFID系统概况
• 1.3.1 RFID系统的组成
• 1.3.2 RFID系统的工作原理
• 1.4 本文的研究内容及组织架构
• 第二章 电磁场和天线基本理论
• 2.1 电磁场基础
• 2.1.1 麦克斯韦方程
• 2.1.2 坡印廷矢量
• 2.2 天线基本理论
• 2.2.1 天线的辐射场
• 2.2.2 天线的阻抗 反射系数 回波损耗 带宽和品质因数
• 2.2.3 天线的极化
• 2.2.4 Friis传输公式和雷达截面积（RCS）
• 2.3 小结
• 第三章 电子标签工作原理及阻抗匹配
• 3.1 电子标签概述
• 3.1.1 电子标签分类及原理
• 3.1.2 无源RFID系统的工作原理
• 3.2 电子标签性能分析
• 3.2.1 前向链路（R→T）通信
• 3.2.2 后向链路（T→R）通信
• 3.3 电子标签阻抗,带宽和品质因数之间的关系
• 3.3.1 电子标签电路分析
• 3.3.2 匹配驻波比带宽
• 3.3.3 电子标签的品质因数
• 3.3.4 品质因数和带宽的关系讨论
• 3.4 导体与天线性能的关系
• 3.5 小结
• 第四章 基于欧几里德几何标签天线的设计
• 4.1 电子标签天线设计
• 4.1.1 电子标签设计要求
• 4.1.2 电子标签天线设计的匹配技术
• 4.1.3 电子标签的尺寸缩减技术
• 4.2 基于弯折技术的电子标签研究与设计
• 4.2.1 弯折技术的研究
• 4.2.2 设计与应用
• 4.3 基于耦合技术的电子标签研究与设计
• 4.3.1 普通的感应耦合模型
• 4.3.2 变形的感应耦合模型
• 4.4 小结
• 第五章 基于分形几何的电子标签天线设计
• 5.1 分形几何及分形天线概述
• 5.1.1 分形的初识
• 5.1.2 分形维数
• 5.1.3 分形的IFS实现
• 5.1.4 分形天线
• 5.2 基于Hilbert分形几何电子标签天线设计
• 5.2.1 Hilbert分形迭代原理
• 5.2.2 天线性能分析
• 5.3 基于Koch分形几何的电子标签天线设计
• 5.3.1 Koch分形迭代原理
• 5.3.2 天线性能分析
• 5.4 基于Koch曲线的V形阵子天线设计
• 5.4.1 V形天线概述
• 5.4.2 V形阵子天线性能分析
• 5.5 小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文
• 致谢
• 附录A