新型RFID抗金属标签天线的研究和实现

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1、上海交通大学硕士学位论文新型RFID抗金属标签天线的研究和实现姓名：朱文斌申请学位级别：硕士专业：电磁场与微波技术指导教师：袁斌20090101上海交通大学工学硕士学位论文新型RFID抗金属标签天线的研究和实现摘要射频识别（RFID）技术是利用无线射频方式进行非接触双向通信，以达到识别目的，并交换数据的自动识别技术。在RFID实际的应用中，有相当部分的应用场合都不可避免的要和金属体打交道。然而，超高频波段和微波频段对金属十分敏感,导致目前这种工作频率的无源标签无法在具有金属表面的物体上(例如钢质货架、集装箱等

2、)正常工作。本文应现代物流管理中对金属货物识别的迫切要求，通过研究微波频段RFID标签天线在金属环境中存在的一系列问题，提出一款新型的准八木折合标签天线，来解决标签天线不能在金属环境中应用的难题。标签天线靠近金属表面时，辐射电阻急剧减少，导致效率急剧降低。折合结构能大大提高天线的辐射电阻，当天线靠近金属时，辐射电阻不至于下降到使天线失效。针对折合结构这个特性，并结合错位阵列技术和高介电常数介质的应用，设计并实现了一款低剖面、高增益的抗金属RFID标签天线。经过多次优化设计和实验验证，这款工作在2.4GHz频段

3、的标签天线厚度只有0.024λ（3mm），增益达到5dBi，相比单元间间距为0.15～0.4λ的普通八木天线，在保持八木天线高增益特点的同时，阵元间距大大缩小。天线贴附在不同面积的金属物体表面时，具有很好的阻抗稳定性，同时增益能进一步增加。通过日立公司的2.4GHz无源RFID系统的验证，新型标签较该公司的无源标签，阅读距离提高了近一倍（从5.5cm到10.4cm），贴附在金属背板时，阅读距离能进一步增大（12.4cm），这款天线很好的达到了设I上海交通大学工学硕士学位论文计目标，为2.4GHz频段的金属识别

4、应用提供了有效解决途径。关键词：标签天线，金属货物，折合八木，错位阵列，高介电常数介质II上海交通大学工学硕士学位论文RESEARCHANDIMPLEMENTATIONOFNOVELRFIDTAGANTENNAFORAPPLICATIONSNEARMETALLICOBJECTSABSTRACTRadioFrequencyIdentification(RFID)isanautomaticdataexchangetechnologyforidentificationbyusingelectromagneticfi

5、eldcontactlesscommunication.RFIDisdevelopedquitefastinrecentyears,however,itischallengingbymetallicobjectsinwidefields.RFIDofUHFandmicrowavebandaremoresensitivetoconductivematerialthanlowfrequency,resultinginthepassivetagoutofworkwhenattachedonmetallicobjec

6、tssuchascontainerandsteelgoodsshelf.etc.Inordertomeettheurgentneedformetalproductsidentification,workhasbeendonebyresearchingontheperformanceoftagantennainmetalenvironment.Anovelfoldedquasi-Yagitagantennahasbeenproposedforapplicationsnearmetallicobjects.Whe

7、natagantennaattachedonthemetal,theradiationefficiencydiminishesforthereductionofradiationresistanceandotherantennaparameterswillalsobeseriouslychangedduetotheeffectsofconductivematerial.Thefoldeddipolestructurehashighradiationresistanceinfreespace,itcankeep

8、asuitablevaluewhengettingclosetometalwithotherantennaparameterslesschanged.Thischaracteroffoldeddipolecombineswithstaggeredarrayandthematerialwithhighpermittivitycanbeusedtofitthelowprofilerequiremento