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近年来,随着近场通信(Near-field communication,NFC)、近场射频识别(Near-field radio frequency identification,近场 RFID)、近场无线电能传输(Near-field wireless power transmission,近场WPT)、近场成像(Near-field imaging)的发展,用于近场耦合的天线逐渐成为研究的热点,天线的近场特性也相应地得到关注。在近场WPT中,线圈天线需要产生均匀的近场磁场分布以同时为多个接收设备输能。在近场RFID中,阅读器天线需要产生大面积、均匀的近场磁场分布以保证大区域内的标签识别率。本文针对近场WPT线圈天线和近场RFID阅读器天线设计中如何产生均匀磁场分布这一技术难题开展了一系列的研究工作。围绕着线天线近场均匀磁场分布,本文研究主要包含以下创新之处:(1)本文提出通过改变线圈上电流强度分布来实现均匀磁场分布。针对传统螺旋线圈磁场分布不均匀的问题,本文将整个螺旋线圈分为串联相接的内部、中部和外部三部分,每部分由若干个相同的线圈并联组成。利用并联线圈的分流作用,调整每部分并联线圈的数目,从而改变每部分的电流强度,最终实现了均匀的磁场分布。测试结果显示,通过改变线圈电流强度可以实现均匀磁场分布,从而保证互感系数不随着接收线圈位置偏移而波动。(2)本文提出“交指形反向电流对”的概念,并利用其提高了近场UHFRFID阅读器天线近场磁场分布的均匀度。针对传统的“反向电流对”天线识别区域内存在“识别盲区”的问题,本文在原“反向电流对”之间增加一个新的电流构成“交指形反向电流对”,通过合适地调整新引入电流的相位,提高了天线区域内磁场分布的均匀度。本文分别使用折合偶极子、偶极子两种线型天线单元实现了“交指形反向电流对”的概念。仿真和实验结果显示,利用“交指形反向电流对”概念设计的近场UHF RPID阅读器天线近场区域磁场分布比较均匀,识别区域内的“识别盲区”被消除。(3)本文提出利用八木天线的近场特性来扩大均匀磁场分布区域的方法。针对现有结构识别区域不够大的难题,本文提出了一种新型的八木天线,利用其均匀的近场特性实现了大面积的均匀磁场分布。本文通过增加八木天线的引向器数目提高了天线的覆盖面积,通过增加终端负载和终端反射器抑制了天线区域外的磁场泄露。仿真和实验结果显示,本文提出的新型八木天线可以在较大面积内实现比较均匀的磁场分布,从而扩大近场UHF RFID的识别区域。(4)本文对串馈偶极子阵列天线的近场磁场分布进行了研究。本文通过建立等效电路模型对串馈偶极子阵列天线的近场特性进行了研究,分析了单元间距、长度对每个单元上电流分布和磁场分布的影响,通过适当地调整单元间距和单元长度,最终获得可在天线区域内实现均匀磁场分布的新型串馈偶极子阵列天线。仿真结果显示,通过适当地选择单元间距、单元长度可以在串馈偶极子阵列天线的近场区域实现比较均匀的磁场分布。