金屬環(huán)境下UHF RFID標(biāo)簽性能惡化分析與設(shè)計研究.pdf

1、無線射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Identification, RFID)經(jīng)過80多年的發(fā)展變化,日益煥發(fā)生機(jī)活力,特別是最近幾年來信息化和工業(yè)化技術(shù)融合的需要, RFID技術(shù)被放在更高的層次上,然而金屬環(huán)境的敏感性使其在應(yīng)用中大受限制。因此,對金屬環(huán)境下UHF RFID標(biāo)簽的研究具有很重要的意義。
　　本文對金屬環(huán)境下UHF RFID標(biāo)簽性能變化這種現(xiàn)象進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)RFID標(biāo)簽工作性能的下降是由反射電磁波的多

2、徑干擾和金屬對標(biāo)簽天線參數(shù)影響兩方面共同作用的結(jié)果。為解決這一問題,對RFID標(biāo)簽理論進(jìn)行深入學(xué)習(xí),并從系統(tǒng)的角度分析了RFID系統(tǒng)中能量和信號傳輸情況,大量參閱最新解決方案并制定符合金屬環(huán)境的RFID標(biāo)簽天線設(shè)計流程,最終設(shè)計并制造出一款可工作于我國RFID頻段的8.0cm×1.5cm×0.16cm的平面抗金屬RFID標(biāo)簽,并從不同的實(shí)用角度測試其工作性能,結(jié)果表明此款抗金屬RFID標(biāo)簽具有1.20m-1.30m的穩(wěn)定讀取距離。

3、>　　全文研究內(nèi)容如下:
　　(1)從超高頻RFID標(biāo)簽天線的實(shí)際應(yīng)用出發(fā),進(jìn)行系統(tǒng)的研究,得到金屬環(huán)境的存在為整個RFID系統(tǒng)引入了多徑傳輸問題;同時RFID標(biāo)簽天線靠近金屬之后,輻射方向圖、增益、輻射效率、輸入阻抗、方向性系數(shù)等參量發(fā)生嚴(yán)重改變,進(jìn)而影響到實(shí)際工作性能。通過仿真分析可知,RFID標(biāo)簽與金屬板之間的距離、金屬板的面積都是影響RFID標(biāo)簽性能恢復(fù)的因素。實(shí)測采用在金屬板和標(biāo)簽之間增加墊層的方法,可使RFID標(biāo)簽性能

4、恢復(fù),在距離為2cm的地方,基本重獲讀取能力;同時實(shí)測還表明金屬板尺寸越大對RFID標(biāo)簽性能恢復(fù)越不利。
　　(2)參考最新設(shè)計,從電路學(xué)的角度對多種RFID標(biāo)簽天線引入的阻抗匹配技術(shù)進(jìn)行分析。同時,分析比較優(yōu)秀的解決方案,結(jié)合實(shí)踐,歸納出抗金屬RFID標(biāo)簽設(shè)計要點(diǎn)和流程。
　　(3)采用微帶貼片技術(shù)和T型匹配技術(shù)組合的設(shè)計方案,理論推導(dǎo)標(biāo)簽天線阻抗表達(dá)式,得到抽象函數(shù)模型in p prZ=FLw e l￠wHs,即標(biāo)簽天線

5、總的輸入阻抗Zin是由輻射體長度Lp和寬度wp、T型匹配的長度l￠和線寬w'、雙列結(jié)構(gòu)之間的距離H、絕緣介質(zhì)er決定的;運(yùn)用業(yè)內(nèi)專業(yè)軟件 HFSS仿真優(yōu)化和控制變量法形象化的分析此種結(jié)構(gòu)的特性,得到標(biāo)簽最佳工作頻點(diǎn)f=F(L,w,L1,s,w1)和回波損耗S11=F(w,L,L1,s,w1)的函數(shù)變化關(guān)系表,式中L,w,L1,s,w1均為天線的結(jié)構(gòu)參數(shù);優(yōu)化出的RFID標(biāo)簽天線工作在9l5MHz時具有最低回波損耗值為31.85dB、駐波