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射频识别(Radio Frequency Indentification,RFID)是一种通过无线射频技术进行的非接触式双向数据通信。它是一种对目标加以识别并获取相关数据的自动识别技术,已经渗透到人们日常生活的各个领域。其应用领域包括物流,资产管理,人员门禁等。RFID是一种非接触式识别系统,常见的RFID系统主要由读写器和标签等几个部分组成。RFID能在各种复杂天气条件和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签。RFID读写速度极快,能够在不到100ms的时间内完成标签的识别和读写。 微带天线是在一种利用光刻腐蚀等技术制成,利用微带线或同轴线对贴片进行馈电的天线,其原始模型由Howell在1972年提出。由于结构简单、体积小、重量轻、易于集,微带天线被广泛应用在射频识别、GPS定位、无线通信、物联网等领域。近几年,多频段和圆极化技术是微带天线的研究热点。采用多频段技术,一个天线能够同时接收几个频段的信号;而采用圆极化技术,天线能够接收各种的极化波,它的辐射波也能被各种极化方式的天线吸收。圆极化波入还具有旋向逆转特性。圆极化天线因具有这些特性,已被广泛应用在GPS导航、电子侦查和干扰领域中。基于上述所述,将双频段和圆极化技术应用于射频识别天线将大大提升其性能。 为此,本文的主要工作是: 1.首先分析了微带天线的结构、工作机理与分析方法,并利用传输线等效法和谐振腔模型法推导出矩形微带天线的尺寸计算方法。 2.基于HFSS进行天线的仿真与分析。根据微带天线工作机理,结合双频圆极化、小型化技术和RFID设备的特点,克服普通RFID天线尺寸大、成本高、阻抗与自由空间和ASIC匹配性能较差、使用距离短等缺陷,分别设计了一款工作在2.45GHz的标签天线和一款工作在2.4GHz和5GHz频段,具有圆极化、超宽带、高效率等特点的双频RFID天线。 3.对该天线进行优化化设计,降低加工难度和成本,增加天线的应用范围。 4.对天线进行测量和分析,根据测量结果进一步优化天线,提高天线性能。测试结果与仿真一致,验证了这两款天线的可靠性。 本文的主要贡献是:基于微带天线的腔膜理论,采用多贴片和单点式馈电相结合的方法设计了一款应用于RFID设备的双频圆极化微带天线,两个频率既可以以相同的极化模式工作,也可以在双极化模式下工作。与各自独立的贴片相比,叠层多贴片结构将使得单一结构中的高谐振频率进一步提高,同时降低另一低谐振频率,且具有超宽带、高效率等特点。