阅读量：

113

作者：

陈明省

展开

摘要：

射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术作为物联网发展的关键技术,其应用市场随着物联网的发展不断扩大,如应用于物流,车辆控制,自动收费和工业生产等领域.然而阅读器的识别距离有限,识别区域小,天线尺寸大等技术的不完善性限制了其大规模应用.天线作为阅读器重要组成部分,是实现无线数据通信的关键因素,直接影响阅读器的识别距离,识别区域,天线的尺寸也决定了阅读器的体积.为使阅读器在有限功率输出的情况下识别距离远,覆盖区域广,以达到阅读器性能最优,本文设计了一种新的天线,即使用相控阵天线实现阅读器对空间区域的波束扫描.阵列天线的引入使天线主波束狭窄,增益增加.改变天线阵元的激励相位,不仅使天线形成多方向波束以扩大阅读器的识别区域,而且在同等功率输出的情况下增加阅读器的识别距离.对阵元的小型化处理也减小了天线阵列的总尺寸.微带天线具有低轮廓与重量轻的优势,因此文中采用1×4微带相控阵天线达到上述要求,所设计的天线阵列由4个工作在915MHz的微带贴片天线组成.在辐射贴片上开双"L"形槽和在接地面上开平行槽减小了天线的面积,与未开槽天线相比,尺寸减小了 51%.切比雪夫阵列能够满足阅读器所希望的主副瓣电平特性,其方向图在指定的副瓣电平下主瓣宽度最窄,在指定的主瓣宽度下副瓣电平最低,阵列天线阵元间距为λ/2,激励电流幅度为切比雪夫函数分布,比值为1:(?):(?):1.阵列天线波束切换角度选择在半功率点处,并在HFSS中建模,仿真分析相控阵天线各参数.仿真结果表明,相控阵天线最大增益为13.73dBi,主波束扫描范围为±55°,主波束半功率宽度为28°.为了验证该阵列天线对阅读器性能的提升,文中设计了阵列天线的馈电网络,并且搭建测试平台.实验结果表明,与传统的单天线相比,所设计的阵列天线方向性强,能够扩大阅读器的识别区域,提高RFID系统的覆盖范围.

展开

关键词：

RFID阅读器 阵列天线 波束切换 小型化设计

学位级别：

硕士

学位年度：

2017

DOI：

10.7666/d.Y3193087

被引量：

1