UHF RFID标签天线的设计

UHF RFID标签天线的设计(任务书,开题报告,论文16000字)
摘要
射频识别（RFID）技术是一种基于无线射频信号的短距离非接触式自动识别技术，RFID技术实现非接触式双向通信、达到传递信息以及目标物体识别的原理为射频信号的空间电磁波耦合原理。RFID系统主要由读写器（Reader）、标签（Tag）和应用系统（Application System）组成。其中，标签包含标签芯片和标签天线。RFID系统性能的好坏主要受标签的性能的影响，而标签天线的性能是影响标签性能的关键因素。
目前，与其它频段RFID技术相较而言，超高频（UHF）RFID技术具有可传输信息容量更大、读取距离更远、响应时间更短以及价格相对低廉的优势。阻抗匹配度和增益是影响无源UHF RFID标签天线读取距离的主要因素。另外，现在的标签芯片基本都已实现了很好的集成，使得标签的大小主要由标签天线的尺寸决定，因此标签天线的小型化对整个标签的小型化具有非常重大的作用和意义。
本文对UHF RFID标签天线的相关理论基础和RFID标签天线的几种阻抗匹配技术进行了简要介绍，并设计了一种采用平面偶极子结构和T型阻抗匹配的UHF RFID标签天线，利用软件HFSS进行建模仿真以及优化，并制作实物进行相关参数测量。
关键词：射频识别；超高频；无源标签；标签天线；共轭阻抗匹配

Abstract
Radio frequency identification (RFID) technology is a short distance non-contact automatic identification technology based on radio frequency signals，it’s principle of realizing non-contact bidirectional communication，achieving the transmission information and recognizing the target object is the spatial electromagnetic wave coupling of radio frequency signals. RFID system is mainly composed of Readers、Tags、 and application systems. The label is composed of a label chip and a tag antenna.The performance of the RFID system is mainly determined by the performance of the label，and the performance of the tag antenna is one of the key factor affects the performance of the tag.
At present，compared with other RFID technology，UHF RFID technology has the advantages of larger transmission capacity，farther reading distance，shorter response time and relatively low price. The main factors influencing the reading distance of the passive UHF RFID tag antenna are impedance matching and gain.Nowadays，since the label chip has achieved a very good integration，making the size of the label is mainly determined by the size of the tag antenna.Thus the miniaturization of the label antenna for the entire label miniaturization is very significant.
In this paper，the theory of UHF tag antenna and RFID tag antenna impedance matching technology are introduced briefly，and a UHF RFID tag antenna with planar dipole structure and T-type impedance matching circuit are designed.The software HFSS is used to simulate and optimize the model，and the object is fabricated and measured.
Key Words：RFID；UHF； passive tag；tag antenna；conjugate impedance matching

目  录
第1章绪论    1
1.1 研究背景及意义    1
1.2 RFID技术的发展以及国内外研究现状    3
1.2.1 RFID技术的发展    3
1.2.2 RFID技术国内外研究现状    5
1.3 本文主要研究内容和结构    5
第2章标签天线理论基础    7
2.1 UHF RFID系统简介    7
2.2 RFID技术的物理学原理    8
2.2.1 电磁场基本理论    8
2.2.2 能量耦合和数据传输    8
2.2.2.1 耦合类型    8
2.2.2.2 数据传输原理    9
2.3 天线的主要性能参数    9
2.3.1 方向图    9
2.3.2 方向系数    10
2.3.3 天线效率    10
2.3.4 天线增益    11
2.3.5 天线极化    11
2.3.6 天线阻抗    11
2.3.7 天线带宽    12
2.4 影响UHF RFID系统读取距离的因素    12
第3章 UHF RFID标签天线的设计基础    14
3.1 偶极子UHF RFID标签天线的种类    14
3.1.1 半波对称偶极子天线    14
3.1.2 折合偶极子天线    15
3.1.3 弯折偶极子天线    15
3.2 影响UHF RFID标签性能的因素    16
3.2.1阻抗匹配    16
3.2.1.1 横条加载    16
3.2.1.2 串联短截线馈电    17
3.2.1.3 T型匹配网络    17
3.2.2天线增益    19
3.3 小结    19
第4章 UHF RFID标签天线的设计仿真及实测    20
4.1 UHF RFID标签天线的设计过程    20
4.1.1 标签天线设计要求    20
4.1.2 标签天线设计材料的选择    20
4.1.3 标签芯片的选择及阻抗的确定    21
4.1.4 确定天线类型和参数指标    23
4.2 UHF RFID标签天线的仿真    24
4.2.1 在HFSS中创建标签天线模型    24
4.2.2 UHF RFID标签天线参数扫描及确定    27
4.3 UHF RFID标签天线的实测    32
第5章结论    33
参考文献    34
致谢    36