RFID标签天线设计及工程应用研究

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1、国内图书分类号：TN015密级：公开国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文RFID标签天线设计及工程应用研究年级2015级姓名李宏阳申请学位级别工学硕士专业材料工程指导老师永远二零一八年五月ClassifiedIndex:TN015U.D.C:SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisDESIGNOFRFIDTAGANTENNAANDTHERESEARCHOFITSENGINEERINGAPPLICATIONGrade:2015Candidate:LiHongyangAca

2、demicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:MaterialEngineeringSupervisor:YongYuanMay,2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密

3、后适用本授权书；2．不保密，使用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1.分别以中车机车金属构件及建筑基坑为应用目标，分析目标特征，为选择RFID读写器，选定工作频段，对比几种标签芯片性能并计算选定频段下的芯片平均近似阻抗。2.针对性设计一款基于自身结构提升带宽的抗金属标签天线，针对性设计一款小型化抗金属标签天线，针对建筑基坑，从标签大小、芯片性能、标签天线介质基板材质、板层数、匹配结构着手，设计

4、讨论8款可与采集端集合的偶极子变形标签天线。3.自制测试夹具，用矢量网络分析仪测量所设计标签天线，验证并选择处共3个实用性最适合的标签天线。4.搭建实际试用环境，做测试实验。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要今年我国物联网产

5、业应用联盟主办的IOTE（Internetofthingsexpo，IOTE）2018第十届国际物联网博览会将是全球有史以来规模最大的物联网全产业博览盛会；它将会将其重要的核心技术之RFID（RadioFrequencyIdentification，RFID）技术推向高潮。RFID标签天线是整个系统中最重要、最多样化、灵活性最高的部分，同时也是制约着RFID技术发展的重心；它是标签芯片与读写设备的桥梁；传统的天线也已经不能满足即将扩展的产业链及更多的应用场所；若想要促进RFID技术发展，对RFID标签天线的设计研究有着至关重

6、要的意义。本文通过提出两个具体的应用场景，分别对标签天线进行了针对性的设计。首先，根据两个目标应用场景的共性，分段电磁波普，因为UHF（UltraHighFrequency，UHF）RFID较其它频段读取距离远、信息容量大、价格低等特点选定UHF频段；针对性研究天线的理论和主要性能参数，对配套的硬件选型并分析计算几种不同性能的标签芯片，得到标签芯片的选定频段内的稳定匹配阻抗值。其次，针对中车机车金属构件，设计抗金属标签天线，利用缝隙多谐振点重合原理，完成一种宽带抗金属标签天线设计；而后再此基础上缩减标签天线尺寸，完成一种小型

7、抗金属标签天线设计，两者都在设计结构中融入了中车logo元素，并使其在其中起到很大的作用。另外，针对建筑基坑工程需求，设计了可以集成前端传感器及电路的RFID存储传输标签，并对天线的匹配结构、基底材料以及3D打印进行了详细的分析，最终在8款标签中选定一款最实用的标签天线。最后，制作两类设计天线的成品，自制测试夹具，总结选择测试方法，利用矢量网络分析仪以双端口架设测量法对所设计标签进行测量验证，结果基本吻合。搭建尽量靠近真实应用场景对两类标签天线进行实际应用测试，抗金属标签天线读写距离可达3.5m以上，可与前端传感器及处理电路

8、集成的标签天线读写距离可达8m以上。关键词：RFID；标签天线；阻抗匹配；抗金属；应用场景；可集成西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractThisyear,IOTE(InternetofthingsExpo,IOTE)2018,theTenthInternationalInt