论文部分内容阅读
射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术是一种远距离的自动识别技术。由于其尺寸小、速度快、识别灵敏度高等优点在电力、交通、医疗、环保等领域都得到了广泛应用。而近年来,基于手机平台的移动RFID技术,在通信行业高速发展的大背景下,吸引了越来越多研究者的注意。而在整个RFID系统中,最核心的技术在于标签和阅读器天线的设计。平面倒F天线由于兼具单极天线和微带天线的优点,在移动终端领域已经逐步取代二者成为最常用的商用天线。而电磁带隙(Electromagnetic Band Gap,EBG)结构最主要的特性就是电磁带隙特性,具有很好的抑制表面波的能力,把EBG结构作为天线的地板,就能很好地抑制地板上面的表面波避免次生辐射,因而减小天线的后向辐射,提高天线增益和定向性。本文在UHF频段设计了一款基于手机移动平台的RFID阅读器平面倒F天线,并且把EBG结构用作为天线地板。仿真和实测结果具有很好的一致性,与理论研究相符。首先,本文总结了平面倒F天线的基本理论和小型化方法,基于此理论,使用工程电磁仿真软件——CST Microwave Studio设计并优化了一种平面倒F天线。它的创新之处在于在辐射贴片表面有三个槽,谐振在4个频段,分别为:0.78~1.04GHz,2.20~2.45GHz,3.38~3.61GHz,以及16.49~19.59GHz。最低频段0.78~1.04GHz覆盖了目标频率0.92~0.925GHz。其次,本文讨论了EBG结构的工作原理和分析方法,并且把分形技术也引入到了EBG结构的设计中,使用CST Microwave Studio设计并仿真出了两种频率带隙满足要求的结构,分别是阿基米德螺旋结构,频率带隙为0.91~0.93GHz;工型分形的EBG结构,频率带隙为0.78~1.27GHz,均满足所需的工作频带要求。最后,对于所设计出的平面倒F天线和EBG结构组合起来进行仿真和加工实测,即EBG取代完美电导体(Perfect Electronic Conductor,PEC)用作天线地板,并把仿真结果与实测结果进行对照,发现天线的反射损耗结果仿真与实测吻合的很好。使用两种EBG结构作为地板的天线与传统的平面倒F天线相比,增益分别提高0.56dB和0.69dB。而且天线的远场方向图显示了更好的抑制后向辐射的能力,主瓣更突出,具有更好的方向性。