915MHz RFID系统微带天线设计

论文摘要

微带天线因具有许多突出的结构性优势已成为目前天线发展的主流方向,而利用现代计算机的数值计算能力进行电磁模型的仿真验证也在很大程度上替代了传统的实物制作测试方式,极大的缩减了天线工程中从设计到实现所需的时间和成本。本文讨论了可适用于915MHz RFID资产管理系统的微带贴片天线阵列的设计,及运用基于有限元数值分析方法(FEM)的电磁场模拟软件Ansoft HFSS进行仿真验证的过程。论文首先简要介绍了本课题的项目来源、背景和研究现状,再接着将文中要涉及的微带天线理论和公式作了阐述与说明。之后文章根据课题研究对象,针对资产管理系统中对天线性能及参数指标的具体要求,运用经典的传输线理论和公式设计了谐振频率为915MHz的矩形微带贴片天线的辐射元及四元平面阵列的阻抗匹配馈电结构。文中分别对微带和同轴两种馈电结构的辐射元进行了匹配馈电设计与性能比较,选择采用微带馈电方式以更易于构成阵列,由于阵是均匀馈电的,因此实现微带阵的关键在于设计一个能使各阵元获得相同振幅和相位激励波的馈电网络。依照初步设计参数,本文还讨论了在计算机辅助设计软件HFSS中建模、设置、计算验证与优化等过程,通过仿真结果调整优化设计参数,使得最终天线设计性能指标达到预先提出的要求,满足实际RFID系统的应用条件。论文最后对课题研究成果做了总结与展望,指出了存在的不足和下一步还要继续开展的改进工作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 RFID技术
• 1.2.2 系统天线
• 1.2.3 微带天线
• 1.2.4 仿真软件
• 1.3 主要工作
• 第二章 微带天线理论
• 2.1 天线基础
• 2.1.1 基本定义
• 2.1.2 性能参数
• 2.1.3 类型划分
• 2.2 微带天线
• 2.2.1 基本特性
• 2.2.2 辐射分析
• 2.2.3 类型划分
• 2.2.4 馈电技术
• 2.2.5 分析方法
• 2.3 阵列理论
• 2.3.1 天线阵列
• 2.3.2 微带阵列
• 第三章 微带天线及阵列结构的设计
• 3.1 单帖片微带天线辐射元设计
• 3.1.1 参数选择
• 3.1.2 尺寸计算
• 3.2 单贴片阻抗匹配馈电结构设计
• 3.2.1 同轴馈电
• 3.2.2 微带边馈
• 3.2.3 馈线尺寸
• 3.2.4 设计结果
• 3.3 微带贴片天线阵列结构设计
• 3.3.1 阵元间距
• 3.3.2 馈电网络
• 3.3.3 设计结果
• 第四章 计算机电磁模拟软件的仿真验证
• 4.1 单贴片微带天线的仿真
• 4.1.1 预设建模
• 4.1.2 分析设置
• 4.1.3 仿真优化
• 4.2 微带贴片天线阵的仿真
• 4.2.1 结构建模
• 4.2.2 仿真优化
• 第五章 结论
• 5.1 总结
• 5.1.1 课题成果
• 5.1.2 改进方向
• 5.2 展望
• 5.2.1 圆极化阵
• 5.2.2 宽带应用
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录