13．56MHz RFID阅读器天线的设计.pdf

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.49M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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第24卷第5期 2008年lO月微波学报 JOURNAL OF MICROWAVES V01．24 No．5 Oct．2008 文章编号：1005-6122(2008)05-0022-05 13．56MHz RFID阅读器天线的设计+ 朱轶王刚王洪金 (江苏大学计算机科学与通信工程学院，镇江212013) 摘要：RFID技术中阅读器和标签间的非接触通信是通过两个天线线圈间的电磁耦合实现的，因此成功的天线设计是RFID应用成功的关键。为使RFID阅读器在有限功率输出情况下不出现阅读盲区和有效读取较大区域内标签的信息，本文提出了一种新的天线线圈设计方案，即采用多个覆盖较小区域的线圈的串并组合来构成一个覆盖较大区域的天线线圈。采用这种方案设计出来的阅读器天线不仅可以使阅读器具有阅读较大平面区域标签的能力还使阅读器具有阅读立体空间标签的能力。该设计方案具有广阔的应用前景。关键词：RFID阅读器，天线设计，天线线圈，串并组合 Design of RFID Reader Antenna at 13．56 MHz Frequency (School ofcomputer science and communication engineer#Lg，Jiangsu University，纨，狮，lg，212013，China) ZHU Yi，WANG Gang，WANG Hong-jin Abstract： Contactless communication between reader and tags is realized by electromagnetic coupling between two an- tenna coils in Radio—Frequency Identification(RFID)technology，80 it is criteria for Successful RFID application to having a perfect antenna．In order to have no blind area and read tag’s information effectively in a large area under the limited power output of RFID reader．a new design scheme of antenna coil is presented in this paper．It combines more coils“tll coveting smaller area to form a antenna with coveting bigger a．rea．The reader antenna designed by this scheme can not only read tags within a l肛ser planar area，but also read tags within a cube．This design scheme has wide印plication future． Key words：RFID reader，Antenna design，Antenna coil，Combination of series and parallel connection 引言的。为避免对其它已存在无线系统的影响，各国政府都做出了相应的规定旧’31限制RFID系统的最大射频识别(Radio Frequency Identification，辐射功率。因此，在阅读器输出功率一定的条件下， RFID)技术，作为一种快速、实时、准确采集与处理阅读器与标签能够可靠通信的距离(定义为RFID 信息的高新技术和信息标准化的基础，被列为本世纪十大重要技术之一。RFID技术通过对实体对象系统的作用距离)与天线尺寸和天线产生的磁通量有关，所以对一个成功的RFID应用来说，给阅读器 (包括零售商品、物流单元、集装箱、货运包装、生产安装适当的天线是非常重要的。零部件等)的唯一有效标识，被广泛应用于生产、零售、物流、交通等各个行业，已逐渐成为企业提高物通常情况下，天线越大，RFID系统的作用距离越远。但当天线的尺寸增大到一定程度时会出现以流供应链管理水平、降低成本、企业管理信息化、参与国际经济大循环、增强企业核心竞争力不可缺少的技术工具和手段。下问题：(1)信噪比减小；(2)出现无法阅读标签的磁通洞；(3)天线到阅读器的匹配变得非常困难。尽管国内外有很多的公司对RFID的天线进行了大典型的RFID系统由阅读器、标签和数据处理量的研究，但大多是有关RFID天线设计过程中，天单元组成…，在被动式RFID系统中，阅读器和标签间的通信是通过两个天线线圈间的电磁耦合完成线线圈的电感计算H J、天线匹配电路的设计【4引和如何增大天线近场的识别能力…等问题，对如何采 ·收稿日期：2007．10-27 基金项目：江苏省高技术研究(工业部分)基金(BG2007029) 万方数据

第24卷第5期朱轶等：13．56MHzRFID阅读器天线的设计用单天线扩大阅读器的工作区域未见相关报道。本文针对13．56MHz电感耦合式RFID系统，提出了一种新的天线设计方法。通过适当尺寸的天线线圈的串并联组合，不仅能在小电流的情况下扩大阅读器的平面工作区域，还能够增加阅读器的垂直工作高度，同时在天线的工作区域中心也不会出现阅读盲区。通过这种方法设计出来的阅读器天线可以扩大小电流天线的工作区域，大大提高了RFID 系统的性能。 l天线设计的基础圣=fB·dS (3) 由此可见，在电流一定的条件下，欲让天线线圈产生较大的磁通量，就必须增加天线线圈的匝数和增大天线的面积，这样会增大天线线圈的电感。天线通常是由电感和电容组成串联或并联谐振回路构成，谐振频率与电感电容乘积的平方根成反比。因此，当电感增大到一定值时，电容需要非常小。在 13．56MHz RFID系统，一旦电感超过5p,H，电容匹配开始出现问题，因此对13．56MHz的RFID应用中，通常使用几p,H的电感和几百pF的谐振电容。在电感耦合式射频识别系统中，标签的微芯片 1．2天线的功率匹配工作所需要的全部能量都由标签天线线圈耦合阅读器天线线圈产生的磁通量形成的感应电压提供。因此，阅读器的天线用于产生磁通量西，以向标签提供电源并在阅读器和标签间进行数据通信。所以，对阅读器天线的设计有以下三点基本要求： 1)在天线电流一定情况下，使天线线圈产生较大的磁通量咖； 2)功率匹配，即最大程度利用阅读器输出的可用能量； 3)足够的带宽，即无失真地传送用于数据调制的副载波信号。 1．1天线线圈产生的磁通量天线经由馈线连接收发信机。非屏蔽的双芯线在通过超过1MHz以上频率的高频电压时将产生功率反射和寄生功率辐射等不希望的效应。因此天线的馈线常采用屏蔽电缆(即特性阻抗为50Q的同轴电缆)。根据传输线理论，当负载阻抗与传输线的特性阻抗相匹配时，负载完全吸收由信源入射来的微波功率。天线线圈在RFID系统的工作频率范围内表现的阻抗为尼m，为使阅读器发送的功率能全部传送到天线线圈并经由天线线圈辐射出去，必须使用容性的阻抗匹配电路将感性的天线线圈的阻抗转换成在工作频率点上的5011纯电阻，从而最大程度地利用阅读器输出的可用能量。天线线圈在功能上等效于电感，其值取决于线 1．3天线的通带特性圈的形状、尺寸以及天线绕制的圈数。线圈电感的计算有很多种不同的方法H’8。1|，例如rt匝边长为口 ×b的矩形线圈的电感的值M’为 Q：Q至2鱼：[堡(堡±!±至生2 3：，一 “一1．908(a+b+2d)+9nd+10d r 1、、1 7 其中，参数8，b和d分别是线圈的长、宽和导体的直径。由安培定律可知，通电的导体会在其周围产生磁场，磁场的磁感应强度与流经导体的电流，成正在13．56MHz电感耦合式RFID系统中，由于阅读器天线与标签之间的耦合很弱，阅读器天线上耦合的标签发送的有用信号电压幅度比阅读器输出电压幅度小很多(大约80dB)，用电路技术分离有用信号代价很大。因此在耦合式RFID系统中，常采用副载波调制方式，即使标签传送调制信号的频率与阅读器天线发送的频率不同，利用频率上的差异，就比较容易地将标签传送有用信号的副载波信号与阅读器较强的载波信号分开。因此阅读器天线的幅频比，与距导体的距离成反比，例如11,匝边长为a×b 曲线不仅在载波处要求有较高的幅值以使发射的功的矩形导体线圈在距离为石处的磁感应强度…为： 8：——＆』二尘旦—L． 4订√(号)‘+(鲁)‘+髫、 r ! -L ! l(号)2+舅2。(鲁)2+筇2 J 率较高，在副载波处也要有较高的幅值以便接收标签反射的数据，即需要天线的通带特性好。天线的通带特性与天线的品质因素Q有关，二者关系如图1所示。从图中可见，天线的Q值太 ‘2’ 高，副载波处的幅度太小甚至副载波在天线的边带之外，这会给数据的解调带来困难，因此在耦合式天线线圈产生的磁通量定义为垂直穿过导体包围面积S的磁感应线的总数，即 RFID系统中常采用低Q(10—30)天线。降低天线的Q值可通过在线圈处并联一个电阻R来实现。万方数据

24 微波学报 2008年10月天线的通／蛩带舻／ ‘l lZ+484 29kHz ，= 图1天线的带通特性与Q值之间的关系 2阅读器天线的设计方案从前面的分析可知，RFID系统在工作频率一定的条件下，天线线圈电感的取值范围是确定的。欲使阅读器在输出功率受限时能阅读较大范围内的标签，在不增大线圈电感的情况下只能增大线圈的面积。由于绕制天线线圈的长度是固定值(电感值固定)，增大天线线圈的面积，则绕制的线圈匝数n 将减少，线圈的中心距通电导体的距离将变大。由方程(1)可得，在线圈的中心处的磁感应强度和磁通量都将变小。标签天线耦合用于启动微芯片工作的电压，其值等于磁通量对时间的负变化率，也将变小，从而可能出现因达不到微芯片工作的启动电压使标签无法工作的情况，这样在天线线圈的中间出现了阅读盲区，即在天线的中央出现了磁通洞。因此，在功率受限的情况下，通过单纯增大天线线圈面积达到扩大阅读器工作区域的方法是不可行的。为在功率受限情况下使阅读器能阅读较大范围内的标签且在天线线圈的中央不出现磁通洞，我们每个小线圈的匝数n，再根据整个天线欲覆盖的区域分成Ⅳ区域，修iE／l,线圈的尺寸。在设计小线圈时，应在小线圈覆盖区域、小线圈电感、绕制的匝数和无磁通洞间进行综合考虑。确定了小线圈的尺寸后，根据RFID系统的工作频率与电感电容间的关系，计算天线匹配谐振电路的电容C和降Q的并联电阻尺，就可以构建出单个小线圈的天线。 2．2相邻小线圈排列方式的设计在阅读器外接单个天线线圈时，不存在线圈间的磁场干扰的问题，但用多个小线圈的组合替代大线圈时，存在着相邻小线圈间的磁场干扰：电流方向产生的干扰和互感产生的干扰。由安培定律可知，通电导体中电流的方向与磁力线的方向满足右手螺旋法则。这样通电的天线线圈存在两种磁场产生方式：线圈内侧磁力线穿出纸面、线圈外侧磁力线穿进纸面(如图2(a)左图所示， ●表示磁力线穿出纸面，×表示磁力线穿进纸面) 和线圈内侧磁力线穿进纸面、线圈外侧磁力线穿出纸面(如图2(a)右图所示)。因此在进行线圈组合时就存在着相邻的两个线圈是按相异方式(图2(a) 所示)排列还是相同方式(图2(b)所示)排列。当相邻两个线圈按相异方式排列时，两个小线圈在两线圈间的区域产生的磁场方向相反，彼此削弱，致使合磁场强度弱于单个线圈产生的磁场强度；当相邻两个线圈按相同方式排列时，两个小线圈在两线圈间的区域产生的磁场方向相同，彼此增强，合磁场强度强于单个线圈产生的磁场强度。因此在线圈组合提出了一种新的天线线圈绕制方案，即用几个较小时相邻线圈应按相同方式排列。的线圈组合来代替原来的较大线圈。由于缩小了单个线圈的面积，从而绕制线圈的匝数可以增加，且线同时两个线圈间也存在着互感，互感的存在会削弱线圈间的磁场强度，因此，在设计线圈间距时还圈的中心与通电导体的距离减小了，由方程(1)可要考虑互感的影响。知在线圈的中心有较强的磁感应强度，从而避免了出现阅读盲区。本文提出的天线设计方案从小线圈的尺寸和数量的确定、相邻小线圈的排列方式和多个小线圈的连接方式三方面进行了设计。 2．1小线圈的尺寸和数量的确定小线圈的尺寸和数量的确定是根据线圈覆盖区域，阅读器的输出电流和工作频率等因素综合考虑的。在尽可能覆盖较大区域的情况下根据阅读器的输出电流确定小线圈无磁通洞的覆盖区域，根据在 13．56MHz时电感的取值范围(几个pH)，用电感计算公式计算的绕制小线圈导体长度n(a+b)来确定万方数据毪匿 ×_× ·I× ×I· ·lx ×{· ·l× ×l· ·I× ×l· (b)}厂_J 图2天线线圈的电流方向与产生的磁场方向示意图 2．3多个小线圈的连接方式的设计前面设计的小线圈在组合起来形成组合线圈时，不同的连接方式会导致流过小线圈的电流和组合线圈的总电感的不同，从而影响天线的性能。根据电路理论，肘个电感值相同的电感在串联时总电感等于单个电感的M倍，流过每个电感支路的电流

第24卷第5期朱轶等：13．56MHzRFID阅读器天线的设计均等于总电流；肘个电感值相同的电感在并联时总电感等于单个电感的I／M倍，流过每个电感的电流均等于总电流的1／M。因此在将小线圈连接起来时，既要保持组合线圈的总电感不能太大以免难以进行谐振电路中电容的匹配，又要保持每个小线圈具有较大的电流值，保证小线圈的中心具有较大的磁感应强度以阅读标签。所以进行小线圈连接时不能单一使用小线圈的串联或并联而是要采用小线圈串并结合的方式，使总电感在允许的范围内和每个小线圈能正确地读出位于其上的标签。 3实验结果与分析在设计基于RFID技术的智能药箱系统时，我们采用了13．56MHz电感耦合式RFID系统。由于战备药箱是一个58 X50×62cm3的箱体，内部分为二至三层，可以放置较多的药品。在设计过程中，我们发现常用的天线，例如ISC．ANT340／240中距离阅读器天线在接人FEIG ISC．MRl00中距离阅读器时，该天线仅能正确读出370×270×40cm3的区域内的标签(天线说明书的标称值)¨2|，即在中小电流工作的情况下，阅读器天线产生的电磁场不能覆盖整个箱体。所以采用单个阅读器天线势必出现药箱内某些局部的药品不能被正确读出，采用多个天线需要添加协调多个天线的控制电路，增加了阅读器阅读标签的时间和系统的成本。因此，我们就采用上述天线的设计思想设计逐层覆盖药箱抽屉底部的阅读器天线。在绕制小线圈时，我们采用的是直径为2mm的普通导线，根据在 13．56MHz天线谐振电路的电感仅为几个IxH，初步得到绕制导线的长度约为80cm左右。而药箱抽屉的底部是44em×38cm的矩形，80cm长的导线根本不可能在不出现磁通洞的情况下覆盖整个抽屉底部。同时单导线产生的磁场强度太弱，使阅读器阅读能力变差。综合考虑以上因素，我们设想用四个小线圈组成的组合线圈来覆盖整个抽屉底部，考虑线圈间的间距，每个小线圈的尺寸约为18cm× 15cm，加上匹配电容与并联电阻形成天线，在Agi· lent矢量网络分析仪上测得该天线在谐振频率 13．56MHz的反射系数低于一30dB，性能比较理想，在实验中还测得该线圈的阅读范围约为32era× 27em×15em，单线圈天线及其s¨特性曲线如图3 所示。将四个这样的天线线圈连接起来可形成覆盖整个箱子底部的四组合线圈，其生成的天线在Agilent 万方数据魄口10 5 0 -5 号·10 谚。15 -20 -25 -30 -35 -40 1 图3单线圈天线及其反射系数特性曲线矢量网络分析仪上测出的反射系数低于一30dB，实验中测得该天线可读出放置在药箱抽屉底层的全部标签和大部分放置在药箱抽屉上层的标签，四组合线圈天线及S¨特性曲线如图4所示。ISC． ANT340／240中距离阅读器天线与我们绕制的四组合天线线圈的实物图如图5所示。图4四组合线圈天线及其的反射系数特性曲线上述的四组合线圈还可以进行串并组合形成覆盖整个箱体的超组合线圈。例如在实验中我们还将两个四组合线圈并联起来，用于覆盖两层药箱抽屉，四个四组合线圈结合起来覆盖三层药箱抽屉，通过适当调节微调电容，使组合天线在13．56MHz频率上的反射系数仍小于一30dB等。

微波学报 2008年lO月 RFID Antenna Design[OL]．hnp：／／www．80nne-tusa． [6]Texas instnanents．HF Antenna Design Notes[OL]．ht· 图5 ISC．ANl3W240阅读器人线与使用本文提出方案绕制的天线线圈实物图 4 结论本文针对13．56 MHz电感耦合式RFID系统中 [7) (81 John sanford．Ante眦Design Considemtio鹏for RFID applications[OL]．hnp：／／www．cushcmft．coin／。2005 Induc觚e c。i18 W[M]．elsbyJ0hV nG．wTileheyTh粕№eory an№d Designl9060f [9] Keinl Henry·R础。EIlgineedIIg H蚰db00k[M]·N。w 单委譬堂望孽篓銎妻主翌苎薏璺皇曼妻忌堡妻乏。。。，j枷ork骼：MKc．GHraaw嘶-H．iUHB讪ookFC嘲omup。a眦nyy’cli砌963i。。e。i印。M，．、。：。ton P【Ibli。h：二g乏m二，I¨c．Re。ton，了i：二，一种新的天线线圈设计方法，通过将适当尺寸的多。 ‘。个小线圈的串并联组合来构成一个较大区域的天线，qr7E 线圈。文中探讨了单个线圈的天线设计方案和多个线圈组合的天线设计方案，并给出了用Agilent矢量网络分析仪测得的单线圈天线和四组合线圈天线的 [1l】．11．HF Ant。眦cookb∞k[OL]．http：／／www．ti．。o∥．2004 ， [12]FEIG．Mid range antennas for mid range reader ID ISC．反射系数特性曲线。通过对反射系数的测试可知，按此方案设计的天线反射系数小于一30dB，该阅读DOCS／OBID—DOCS／Products／，2006 MRl00-x[OL]．http：／／www．feig．de／files／FEIG一器天线不仅可以使阅读器具有较大区域平面阅读标签的能力还使阅读器具有立体阅读标签的能力，大大提高了RFID系统的作用距离。 [13]周祥，宋雪桦·标签天线弯曲对射频识别系统性能影 mjm'-J研究[J]·微波学报，2005,21(8uple眦m·)：96 … 参考文献 Klaus Finkenzeller著，吴晓峰，陈大才，译．射频识别技术(第3版)[M]．北京：电子工业出版社，2006． [2] FCC．Review of Part 15 and other Parts of the Commis- sion’8 Rules，third report and order[R]．ET Docket 01- 278，FCC 04-98AI，2004 [3] ETSI．Radio Spectrum Decision[OL]．http：／／portal．et- [4) si．org／radio／BadioSpectmmUse／RadioSpectrum，2002 Youbok Lee．Antenna Circuit Design for RFID Appliea- tiom[OL]．http：／／wwl．mierochip．corn／downloads／ en／appnotes／00710c．2003 朱轶讲师。1999年苏州大学通信工程专业本科毕业， 2006年获江苏大学计算机应用专业硕士学位。研究方向为 UWB通信和RFID技术。 E·mail：Zhuyi@ujs．edu．cn 王刚教授。1995年获西安交通大学电磁场与微波技术博士学位。研究方向为超宽带通信技术、微波成像及 RFID技术等。王洪金讲师。1988年大连海事大学电子工程系本科毕业，1991年获大连海事大学电子信息系统专业硕士学位。研究方向为数字信号处理和BFID技术的应用。 E．mail：删啪|Ig@uj8．edu．en 万方数据

13.56MHz RFID阅读器天线的设计作者：朱轶，王刚，王洪金， ZHU Yi， WANG Gang， WANG Hong-jin 作者单位：刊名：江苏大学计算机科学与通信工程学院,镇江,212013 微波学报英文刊名： JOURNAL OF MICROWAVES 年，卷(期)： 2008，24(5) 0次引用次数：参考文献(13条) 1.Klaus Finkenzeller.吴晓峰.陈大才射频识别技术 2006 2.FCC Review of Part 15 and other Parts of the Commission′s Rules, third report and order[ET Docket 01-278,FCC 04-98A1] 2004 3.ETSI Radio Spectrum Decision 2002 4.Youbok Lee Antenna Circuit Design for RFID Applications 2003 5.Sonnet Software.Inc Using Electromagnetic Analysis For RFID Antenna Design 2006 6.Texas instruments HF Antenna Design Notes 2003 7.John Sanford Antenna Design Considerations for RFID applications 2005 8.Welsby V G The Theory and Design of Inductance Coils 1960 9.Keith Henry Radio Engineering Handbook 1963 10.James K.Hardy High Frequency Circuit Design 1975 11.TI HF Antenna Cookbook 2004 12.FEIG Mid range antennas for mid range reader ID ISC.MR100-x 2006 13.周祥.宋雪桦标签天线弯曲对射频识别系统性能影响的研究[期刊论文]-微波学报 2005(z1) 相似文献(10条) 1.期刊论文 UHF频段RFID阅读器近场耦合天线设计与分析 -科学技术与工程2009,9(22) 设计并实现了一种RFID阅读器近场耦合天线,并对该天线的阻抗特性和辐射特性进行了理论计算和仿真.使用了折叠偶极子天线结构,极大减小了天线尺寸.同时在天线臂之间加入了寄生电容,实现阻抗调整的作用.在仿真的基础上,实际制作了实物,并接上UHF近场耦合阅读器进行测试,效果良好. 2.学位论文刘舒祺 RFID阅读器与智能车辆识别方案研究 2005 射频识别(RFID)是一种新兴的自动识别技术，它成功地实现了多目标的跟踪与识别。它以非接触性，存储容量大，识别速度快，可以多卡识别等优于其它自动识别技术的特性在近年来受到人们的广泛重视。　　本文首先介绍了几种常见的自动识别技术，对他们进行了较全面的分析与比较。分析了RFID系统的组成、特点及应用领域，探索了射频识别技术的工作原理，并对射频识别技术的一些关键技术进行了深入的研究。在此基础上设计出了基于ISO15693协议的射频识别系统，并制作了一台RFID阅读器。　　根据问题的特点和实际需要，确定了智能车辆识别系统的结构和组成，并选用 S6700系列的RI-R6C-001A、控制器和与其配套的电子标签(RI-I02-112A等)构建了系统的识别部分，针对阅读器设计了有效的外接天线及其匹配电路，实现信号的发送与接收，最后根据系统的功能设计了系统的软件部分。其中采用C语言和汇编语言进行设计应用程序。 3.期刊论文朱轶.来欣.王洪金.王刚智能化战备药箱RFID阅读器多屉天线设计 -医疗卫生装备2008,29(12) 目的:研制一种用于多屉战备药箱的RFID阅读器天线,该天线可实现药箱内各屉药品RFID标签的有效识别.方法:采用多个覆盖较小区域线圈的串并组合来构成一个覆盖较大区域的天线线圈.由于缩小了单个线圈的面积,在组合线圈的工作区域不易出现阅读盲区.有助于提高RFID系统的识读性能.结果:药箱箱体大小58 cm×50 cm×62cm,内部分2～3层,设计成用4个小线圈组成的组合天线来覆盖整个抽屉底部,实验中测得该天线的阅读范围约为54 cm×48 cm×30 cm.可读出放置在药箱抽屉底层的全部标签和大部分放置在药箱抽屉上层的标签.结论:采用所设计的天线,可以准确识读药箱内各屉药品RFID标签 ,且有利于降低药箱RFID系统成本,具有广阔的应用前景. 4.学位论文杨兵 RFID阅读器天线分析与设计 2009 射频识别技术(RFID)是目前一种热门的非接触式自动识别技术，它利用无线射频方式进行非接触双向通信，从而达到自动识别目标对象并获取相关数据，与其它识别方式相比，该技术具有识别精度高、速度快、环境适应能力强等许多优点。目前UHF频段和微波频段的RFID技术发展很快，阅读器天线是RFID系统中的关键部分，因此它的研究与设计很重要。 @@ 本文对微波S频段RFID阅读器天线设计进行了研究，文中首先介绍了RFID的相关知识，并对天线设计的重要性做了简要介绍，然后对微带贴片天线和它应用在RFID阅读器天线设计上的优势进行分析，并在其后采用微带贴片天线来设计阅读器天线。 @@ 其次本文对使用在便携式或手持式阅读器上的单片微带天线进行了研究，对采用的极化方式，基板材料进行分析，最后设计出一款同轴馈电单片圆极化切角微带贴片天线，仿真结果表明该天线有着优良的性能，天线辐射方向性好，半功率波束宽度大于70°，阻抗带宽在200MHz左右，圆极化轴比带宽在40MHz左右，峰值增益达到7. 5dB，且该天线结构简单，易于制造，非常适合于使用单天线的RFID阅读器天线设计。 @@ 再次本文针对远距离阅读器天线需要高增益要求，对采用天线阵来设计阅读器天线的方式进行研究，并设计了一款四元阵的圆极化贴片天线阵，仿真结果表明，其增益符合理论计算，在13dB左右，阻抗带宽70MHz，圆极化轴比带宽50MHz，半功率波束宽度在25。左右，能够运用在特殊场合(覆盖范围不是很宽，阅读距离远，增益要求却很高)的RFID阅读器天线设计，最后文章对于采用阵列式的阅读器天线在实际设计中碰到的问题进行了简要分析。 @@关键词：RFID，阅读器天线，微带天线

5.会议论文曾庆远.刘镰斧基于RF前端芯片EM4095的RFID阅读器设计 2008 本论文主要介绍基于125kHz的射频前端芯片EM4095的RFID阅读器系统的设计，包括收发天线设计、射频前端芯片的驱动电路、EM4095的调试、相关的数据传输及编解码算法、嵌入式平台下的实际应用测试等内容 6.学位论文孙仁杰 UHF频段RFID射频系统关键技术的研究与设计 2008 为了提高物流信息化水平，提供一种通用的终端物流数据采集设备就十分必要和紧迫。RFID阅读器是终端物流数据采集设备的重要组成部分，本论文主要针对UHF频段RFID阅读器相关模块的设计实践进行研究，主要包括了UHF RFID阅读器小型化天线的研制、基于口径耦合圆极化微带天线的阅读器天线设计、无源LIHF RFID阅读器射频前端的研制等三个方面的研究内容。本论文详细地给出了实现微带天线小型化的主要方法，并给出了一种实现 UHF频段RFID阅读器天线小型化的方法。由于采用了1/4波长微带贴片，有效地缩减了天线的体积，通过电磁仿真优化得到了75mm×50mm×5mm的小型化阅读器天线。实验结果表明，天线在UHF RFID工作频段(902～928 MHz)内实现了前向辐射，符合实际RFID系统的要求。该天线不仅尺寸小、性能良好，而且结构简单，可以广泛应用于UHF频段RFID阅读器开发。本论文设计了工作在915MHz频段的圆极化口径耦合微带天线形式的UHF RFID阅读器天线。论文采用一个等幅、相差为90°的旋转相位馈电网络，通过一个正交的交叉缝隙对一个正方形辐射贴片进行馈电来实现该圆极化天线。由于采用了旋转相位的馈电网络，并通过电磁仿真优化得到了带宽大于1％的圆极化特性。因为使用口径耦合和多层介质基板，天线的尺寸得到一定的减小，天线的阻抗带宽达到了50MHz，峰值天线增益超过了4.5 dBi；由于在对天线介质基板的选取上充分地考虑到了成本和重量因素，该天线很好的实现了低成本和轻重量。本论文基于低成本、短研发周期和小型化等方面因素的考虑，通过采用基于射频芯片CC1100来实现RFID射频前端的方式来进行UHF频段RFID阅读器的开发，给出了915 MHz频段阅读器射频前端的详细硬件设计和工程实现方案。最终的结果显示该硬件平台能够满足后续开发的需要。 7.学位论文张瑞娜 UHF频段射频识别系统天线设计 2008 射频识别(RFID)技术是一项利用射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的自动识别技术。它与条形码相比具有读取速度快、存储空间大、工作距离远、穿透性强、可同时识别多个标签、工作环境适应性强等多种优势,对它的研究越来越受到重视。经过近半个世纪的发展,RFID技术的理论与应用水平日趋完善,在物流、公交、零售、工业生产与控制、医疗和邮政等诸多领域得到广泛应用。本文以RFID系统为应用背景,紧密结合工程实际,致力于UHF频段RFID读写器天线与被动式标签天线设计。本文的主要内容为：首先介绍本课题研究的背景、意义与研究现状,并对典型的射频识别系统的组成、工作原理和工作频率的选择做了简要介绍。接下来介绍天线的基础理论。首先对表征天线性能的基本参数进行简要介绍,接着对微带天线基本理论与分析方法加以叙述,并对电磁场数值算法以及常用的仿真软件作介绍与比较。然后介绍了一种可用于RFID阅读器系统的方环形缝隙天线的设计,并提出一种可消除背向辐射、提高天线增益的天线结构。针对手持式应用中对天线小型化要求越来越迫切的现状,本文对尺寸小、成本低的平面倒F天线进行研究,提出一种地面开槽型宽带倒F天线结构。接着对标签天线与标签芯片的阻抗匹配问题进行讨论,并针对Philips公司的SL3S3001 FTT芯片设计了三种RFID无源标签天线,分析比较了其阻抗带宽、反射系数、方向性系数等参数性能,并实际制作了标签天线,对其可读距离进行了实际测量。接着对标签设计的未来研究方向进行了初步探讨,设计了几款环保型的纸基标签天线。最后本文介绍了电子标签设计中常用的测量方法,包括衬底介质的介电常数测量和标签芯片阻抗的测量,以及一种实用的标签天线阻抗测量方法。并对本文的研究成果及今后将开展的工作进行了总结与展望。 8.学位论文范志广超高频射频识别（RFID）中的若干问题研究 2007 本学位论文的工作在超高频射频识别(UHF RFID)系统的理论研究和设计实践领域进行，包括了长距离无源后向散射UHF RFID阅读器射频前端的研制、13WB(超宽带)RFID系统源脉冲波形的优化设计、UHF RFID阅读器小型化天线的研制和UHF RFID标签天线的优化设计四个方面的研究内容。本论文为研制长距离UHF频段无源后向散射RFID阅读器射频前端提供了数学公式化理论模型和工程设计方案，填补了该领域的研究空白。论文研究了阅读器射频前端的工作原理并进行了详细的系统信号描述和分析，给出了整机结构及其射频前端的设计细节。通过计算标签的时间平均吸收功率和接收机解调输出信号的信噪比，论文给出了阅读器工作距离的数学公式模型，并概括了如何增加阅读距离的一系列关键设计建议。论文也给出了915 MHz和2.45 GHz两个频段阅读器射频前端的详细硬件设计和工程实现方案，对它们进行了测试评估，获得工作距离为11.8米的阅读器原型机，其性能达到了国际上一流阅读器设备的水平。测试结果和理论计算结果也显示了很好的一致性，验证了论文所给出的数学公式模型和设计方法的有效性。本论文为IJWB RFID系统的源脉冲波形优化提供了创新性的数学公式化理论模型和设计实现方法。论文研究了基于延迟反射脉冲序列无源标签的UWB RFID系统的基本工作原理并进行了详细的信号描述和分析，通过建立基于接收脉冲“有效能量”概念的源脉冲波形函数的泛函和使用变分计算泛函极值，得到了相关于第二类齐次Fredholm线性积分方程特征函数的源脉冲波形最优解数学公式模型，并开发了一套有效的数值求解算法。论文也展示了一个UWB脉冲传输系统的设计例子，给出了优化所得的源脉冲信号波形，并比较了它和一些常见脉冲的传输性能差异，验证了所给出的优化模型和设计方法的有效性。基于论文所给出的数学模型，在设计UWB RFID系统时，通过优化阅读器的查询脉冲波形，就能增加阅读距离，获得最佳的系统性能。本论文研制了工作在 2.45 GHz频段的小型化具有方向性增益的平面印制偶极子形式的UHF RHD阅读器天线。论文设计了新型的V形地平面反射结构，增加了天线的阻抗带宽和改善了它的辐射方向性，并通过电磁仿真优化得到了尺寸仅为51 m×40 m×1.6 m的小型化阅读器天线。测量结果表明，其百分比阻抗带宽大于33％，峰值天线增益超过了2 dBi，后向辐射抑制超过7 dB，性能优于无V形反射结构的传统天线。本论文开发了工作在2．45 GHz频段的小型化平面印制偶极子形式的UHFRFID标签天线。论文设计了新型的阻抗变换器结构以对短偶极子进行电阻提升和感性补偿，有效地小型化了天线设计，并通过电磁仿真优化得到了尺寸仅为33.55mm×8.54mm×0.50 mm的小型化标签天线。所设计天线实现了与标签芯片的良好共轭阻抗匹配，其方向图具有理想的全向辐射特性，峰值增益也达到-0.2 dBi，满足了小型化标签天线的设计要求。 9.学位论文赖晓铮 UHF频段射频识别系统与天线研究 2006 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。 10.期刊论文黄冕.罗志祥.Huang Mian.Luo Zhixiang 基于13.56MHzRFID阅读器的天线设计与实现 -计算机与数字工程2007,35(7) 介绍由13.56MHz射频芯片FM1725和AT89S52型单片机共同组成的RFID阅读器,重点论述该阅读器天线的设计与实现.经实践证明,该天线具有良好的性能,使用该天线的阅读器工作稳定. 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_wbxb200805005.aspx 下载时间：2010年4月6日

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