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近年来,随着物联网行业的兴起,作为物联网系统重要组成的射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)受到人们的广泛关注,其应用市场也随着物联网的发展而迅速扩大,被广泛应用在了电子收费系统,物流和定位跟踪系统等领域。在RFID系统中,天线是最为关键的组成部件之一,其性能直接影响着系统的识别距离、识别效率和灵敏度等参数。本论文主要研究对象为RFID系统中的阅读器天线,主要研究目标为实现天线的宽带化、小型化和双频特性。在RFID系统中,标签天线多采用线极化的天线,而为了减小因极化失配造成了识别丢失和增大识别范围,因此阅读器天线多采用圆极化天线。实现圆极化的方式很多,本论文主要研究的是基于分支线耦合器的圆极化天线。因为分支线耦合器的输出端口之间具有等幅和相位相差90°的固有特性,满足圆极化辐射的基本条件,因此用分支线耦合器可以很好的实现圆极化辐射。当交换分支线耦合器的两个输入端口的激励方式,可以实现不同旋向的圆极化,对RFID系统来说既可以作为发射天线又可作为接收天线,增加了系统的兼容性。对于传统的分支线耦合器,其每个分支线的长度是谐振频点处的λ_g/4,与波长密切相关,对于较低频点的分支线耦合器的尺寸将非常大,因此首先我们针对UHF RFID系统在各国的使用频段,采用电容加载的方式仿真了一款谐振在900MHz的小型化分支线耦合器,小型化后的耦合器尺寸比传统尺寸减小了约64%。然后基于该小型化的分支线耦合器设计仿真了两款工作在UHF频段的RFID阅读器天线。其中一款采用叠层的天线结构,通过一对正交缝隙对矩形辐射贴片进行耦合馈电。中间的空气层有利于提高天线增益,天线最大增益达到6.6dBi,在整个工作频带内的增益均大于2dBi,最终天线的阻抗带宽和轴比带宽分别为0.76-0.96GHz和0.85-0.96GHz,基本覆盖了全球UHF RFID的应用频段。由于采用了叠层结构和普通矩形辐射贴片,使天线整体尺寸仍然偏大,因此为了进一步减小天线尺寸,本文基于线环天线的圆极化理论又设计了一款低剖面小型化的圆极化天线。该天线采用单层基板,通过缝隙耦合馈电,得到天线的阻抗带宽和轴比带宽分别为0.83-1.0GHz和0.81-0.99GHz,均很好的覆盖了全球UHF RFID应用频段,天线尺寸为100*100*1.6mm~3,增益基本稳定在2dBi左右,圆极化波束宽度达到120°,可以实现较宽范围内的标签识别。其次,为提高系统的兼容性,常需要在一个系统中安装不同频段的天线,为了减小系统整体尺寸,双频和多频天线的研究也成为研究人员们的研究热点。本论文以双频耦合器为研究基础,采用加载阶梯阻抗的双频分支线作为馈电网络,对两个不同尺寸的线环耦合馈电,从而激励起天线的双频谐振模式。该双频天线工作在RFID的微波频段(2.45/5.8GHz),两个频点的阻抗带宽分别为2.28-2.8GHz和5.32-5.92GHz,轴比带宽分别为2.24-2.7GHz和5.67-5.91GHz,均覆盖了国际上常用的RFID频段。两个频点处的增益均在6.5dBi左右,其中2.45GHz频段处的波束宽度达到了163.5°,可以实现宽角度范围和远距离的识别。