無(wú)線(xiàn)射頻讀寫(xiě)器天線(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11緒論1.1天線(xiàn)的發(fā)展歷史英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋預(yù)言電磁波的存在，1887年德國(guó)物理學(xué)家赫茲為了驗(yàn)證電磁波的存在設(shè)計(jì)了第一個(gè)天線(xiàn)。1891年意大利科學(xué)家馬可尼制作了可以在數(shù)百米內(nèi)通信的天線(xiàn)，真正實(shí)現(xiàn)天線(xiàn)的無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸，天線(xiàn)開(kāi)始走出實(shí)驗(yàn)室，之后在他主導(dǎo)下架設(shè)了橫跨大西洋的遠(yuǎn)距離天線(xiàn)通信[1]。這時(shí)天線(xiàn)的雛形開(kāi)始出現(xiàn)。這一時(shí)期由于天線(xiàn)的工作頻率不是很高，而且在地面的衰減又很大，為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，往往天線(xiàn)的尺

2、寸做的都是很大，幾米至上百米。后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)短波在地面衰減比較小可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，同時(shí)肯內(nèi)里和亥維賽發(fā)現(xiàn)電離層對(duì)短波的反射可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，開(kāi)辟了天線(xiàn)的短波通信領(lǐng)域。這時(shí)的天線(xiàn)的種類(lèi)開(kāi)始增多，偶極天線(xiàn)、八木天線(xiàn)等經(jīng)典天線(xiàn)出現(xiàn)，并且天線(xiàn)的增益、帶寬等性能大大提高。這時(shí)天線(xiàn)已經(jīng)能廣泛應(yīng)用于廣播通信，航海通信。再后來(lái)出現(xiàn)了面天線(xiàn)，特別在二戰(zhàn)時(shí)期雷達(dá)的出現(xiàn)，大大促進(jìn)微波技術(shù)和天線(xiàn)的發(fā)展，利用微波的反射、折射、投射和聚焦等，進(jìn)一步極大提高天線(xiàn)的

3、增益。利用雷達(dá)天線(xiàn)可以精準(zhǔn)的鎖定目標(biāo)的位置。二戰(zhàn)之后，各國(guó)科研都向太空進(jìn)軍，出現(xiàn)人造地球衛(wèi)星，其中在衛(wèi)星通信方面的天線(xiàn)增益可以高達(dá)幾十萬(wàn)倍，電磁波向毫米波、亞毫米波甚至光波方向發(fā)展。上世紀(jì)六十年代計(jì)算機(jī)問(wèn)世后，由計(jì)算機(jī)編程控制的天線(xiàn)陣出現(xiàn)并開(kāi)始發(fā)展。近代天線(xiàn)的尺寸成為天線(xiàn)發(fā)展的難題，近幾十年出現(xiàn)的微帶天線(xiàn)成為天線(xiàn)研究的新領(lǐng)域，天線(xiàn)的尺寸縮小到厘米級(jí)，出現(xiàn)了各種各樣的手持無(wú)線(xiàn)設(shè)備、讀寫(xiě)器等[2]。1.2天線(xiàn)的分類(lèi)和用途天線(xiàn)按其工作波長(zhǎng)主要

4、分為：長(zhǎng)波天線(xiàn)、中波天線(xiàn)，短波天線(xiàn)、超短波天線(xiàn)和微波天線(xiàn)[3]。主要依據(jù)其工作頻率的劃分。本論文設(shè)計(jì)的天線(xiàn)通信頻率在433MHz左右，屬于微波波段，設(shè)計(jì)的天線(xiàn)屬于微波天線(xiàn)。選擇在433MHz頻段是因?yàn)樵谶@個(gè)頻段我國(guó)是免申請(qǐng)的，可以直接使用。天線(xiàn)按其工作性質(zhì)可以分為發(fā)射天線(xiàn)和接收天線(xiàn)。發(fā)射天線(xiàn)就是能把傳輸線(xiàn)上的信號(hào)能量轉(zhuǎn)換成電磁波輻射到自由空間的天線(xiàn)，比如像廣播電視臺(tái)的發(fā)射電視信號(hào)的發(fā)射塔：接收天線(xiàn)就是能接收空間電磁波并把它變成電信號(hào)的天

5、線(xiàn)，比如像家用電視的信號(hào)天線(xiàn)就是接收電視臺(tái)的電磁波信號(hào)。在通常情況下，發(fā)射天線(xiàn)可以做接收天線(xiàn)，接收天線(xiàn)也可以做發(fā)射天線(xiàn)，同一天線(xiàn)作為發(fā)射或接收的基本電參數(shù)是一樣的，這就是天線(xiàn)的互易定律。本文設(shè)計(jì)的讀寫(xiě)器天線(xiàn)主要是作為接收天線(xiàn)使用，但發(fā)射天線(xiàn)采用的是無(wú)源工作方式，所以發(fā)射天線(xiàn)的能量還要來(lái)自讀寫(xiě)器天線(xiàn)輻射的電磁波能量。通常最常見(jiàn)的天線(xiàn)是按其工作原理和結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)，主要分為線(xiàn)天線(xiàn)和面天線(xiàn)。線(xiàn)天線(xiàn)是指天線(xiàn)是由線(xiàn)狀的金屬棒或金屬空腔組成。常見(jiàn)的有

6、單極子天線(xiàn)，雙極子偶天線(xiàn)，八木天線(xiàn)等。單極子天線(xiàn)長(zhǎng)度一般是工作波長(zhǎng)的二分之一或四分之一，是目前應(yīng)用最廣青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3是給發(fā)射裝置輻射足夠的電磁波能量，保證其正常工作。因?yàn)樘炀€(xiàn)是互易的，不僅可以接收電磁波也可以發(fā)射電磁波。1.4HFSS簡(jiǎn)介本論文設(shè)計(jì)天線(xiàn)主要用到的軟件是HFSS—HighFrequencyStructureSimulat，是由Ansoft公司推出的三維結(jié)構(gòu)電磁仿真軟件。HFSS提供了簡(jiǎn)潔直觀的設(shè)計(jì)窗口，