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UHF频段射频识别系统与天线研究

赖晓铮  
【摘要】:近年来,射频识别(RFID)技术,特别是UHF频段的反射调制式RFID技术的研究与应用发展较快。本论文全面研究了UHF频段反射调制式RFID系统及天线领域的关键技术,其主要内容为: 第一,本文系统分析了反射调制式RFID阅读器和标签的工作原理和特点。剖析了阅读器前端发射和接收模块的组成,并提出了一种结构简单,低成本的多通道直接检波电路,以替代常见的IQ混频式阅读器射频接收电路。描述了RFID标签阻抗的测量方法和标签天线测量的方法。 第二,本文系统化研究了偶极子RFID标签天线与标签IC的阻抗匹配方法,包括寄生单元加载技术和弯折线加载技术。不仅通过实验探索寄生振子单元和弯折线的几何参数对RFID标签天线电阻和电抗的影响,而且对其影响的成因和规律给出了经验公式和理论上的解释,推广到对任意阻抗的RFID标签IC的标签天线设计工作。 第三,分形理论是天线多频段和小型化设计的有力工具。本文将分形理论应用到RFID标签天线设计中,达到天线结构尺寸缩减的目的。研究了Manderlbrot、分形树、Koch和Hilbert等若干种分形天线结构对RFID标签天线性能的影响,验证了基于分形结构的RFID标签天线具有较好的尺寸缩减优点。 第四,本文研究了Minkowski分形结构对微带天线特性的影响,设计并制作了基于Minkowski分形的阅读器贴片天线和阅读器阵列天线。实践证明,Minkowski分形微带天线适合应用在阅读器天线和天线阵列中,且具有较好的尺寸缩减特性。


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