uhf频段近场rfid读写器天线设计

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1、中图分类号：TN011论文编号：102870416-S032学科分类号：080904硕士学位论文UHF频段近场RFID读写器天线设计研究生姓名张启帆学科、专业电磁场与微波技术研究方向天线理论与设计指导教师杨阳副教授何小祥副教授南京航空航天大学研究生院电子信息工程学院二О一五年十二月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofElectronicandInformationEngineeringDesignofUH

2、FNear-fieldRFIDReaderAntennaAThesisinElectronicandCommunicationEngineeringByQifanZHANGAdvisedbyAssoc.Prof.YangYangandXiaoxiangHeSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的

3、研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位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、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要RFID（RadioFrequencyIdentification，射频识别）技术已广泛地应用于工业、商业、农业等领域，其中超高频近

4、场RFID系统是研究热点之一。作为近场RFID系统的关键部件，近场读写器天线的设计方法研究受到了越来越多的重视。天线近场不均匀会导致RFID系统中标签的漏读和误读，因此近场的均匀性研究具有重要的意义。由于天线近场变化剧烈、分布复杂且缺乏系统的理论支撑，因此近场的均匀性研究是近场天线设计的一个难点。本文针对天线近场的均匀性问题，研究了三种近场天线的设计方法，论文的研究成果主要包括：（1）基于截止波导的电磁泄漏原理，通过地板开孔，提出了场均匀的近场天线设计新思路。利用该思路设计研制的两款天线，保证了天线上方近场场

5、强分布的均匀性。仿真与测试结果表明，通过调整天线地板上孔径的尺寸可控制天线的泄露场强大小。（2）通过缩短天线单元间距、增大单元互耦的方法有效抑制天线的远场辐射特性，进一步改变单元间馈线长度、调整单元馈点相位，从而改善天线的近场均匀性。所设计近场长天线的仿真和测试结果表明，在该天线正上方300mm处的场强波动仅有2dB，其测试阻抗带宽为68MHz（880-948MHz），覆盖了美标UHF频段。（3）将分段电容加载技术应用到近场长天线的设计中，通过加载电容的相位补偿改善天线的近场均匀性。仿真和测试结果表明，天线正

6、上方100mm处的近场场强波动也仅有6dB，其测试阻抗带宽为15MHz（918-933MHz），覆盖了国标UHF频段。（4）最后，搭建了UHF频段RFID应用系统，通过回波信号功率（RSSI）和标签阅读距离测试，证明了本文设计研制天线的近场均匀性良好，从而再次验证了本文的三种近场天线设计方法的有效性。关键词：场均匀性，近场天线，UHF，RFID系统iUHF频段近场RFID读写器天线设计ABSTRACTRFID(RadioFrequencyIdentification)systemshavebeenwidely

7、usedinindustry,commerceandagricultureetc.,andtheUHFbandnear-fieldRFIDsystemisoneoftheresearchhotspots.Asaresult,thedesignofthenear-fieldantennaoftheRFIDreaderhasbeengainedmoreandmoreattention.IntheapplicationsofUHFbandnear-fieldRFIDsystems,thenon-uniformity

8、ofnear-fieldoftenresultsintheleakagereadingandmisreadingofRFIDtags.Furthermore,thenear-fieldantennadesigniscomplicatedandnosystematic-theorysupporting.Theresearchonfielduniformityisimportantanddifficul