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射频识别(RFID)技术是一种基于射频原理实现的非接触式自动识别技术,有着重要的理论意义和广泛的应用价值。近年来,UHF频段的反射调制式RFID技术的研究与发展较为迅速。本文在面向测试的射频识别天线设计与实现方面取得了一些有意义的研究成果,基本内容如下:
第一,分析了RFID读写器和标签的工作原理和特点,阐述了当前RFID测试技术,并指出目前存在的问题。以烟草制造业中RFID技术的典型应用为例,介绍了读写器网络部署与规划方法,给出网络部署的形式化描述,以及HF及UHF频段的选用标准,同时对当前比较流行的防碰撞算法作出改进,引入四-二叉树防碰撞算法,对提高读取效率提供理论依据。针对标签的特性测试方法,开发出面向RFID系统的模拟自由空间的暗室环境,并给出关键技术指标。
第二,针对50欧阻抗天线,给出绝对及相对两种增益测试方法、方向图的测试步骤以及等功率线的方向图测试方法。针对该等功率线方向图测试方法,开发出一套自动测试设备。RCS与标签的读取距离息息相关,RCS的测量则对标签天线设计提供了可借鉴的性能指标。扫频RCS测量技术则从时域角度分析了目标RCS分布信息。另外,本文重点研究了标签天线端口复阻抗的测试方法,从直接法、镜像法、比较法、间接法及测试架的设计等诸多方面给出相关测试方案。第三,提出了几种高性能标签天线的设计方法:磁棒、面IFA、EBG材料、缝隙天线、平衡馈电及物理方式的引入,降低了标签周围环境或标签贴附物体材料的属性对标签性能的影响;平面全向天线、二维全向天线、Albano天线及极子形式的三维标签天线的引入弥补了标签作用不灵敏区域。除此之外,本文还研究了其他高性能RFID天线的设计方法,譬如高辐射效率、强鲁棒性、小型化、宽带及阻抗匹配等特性。
第四,研究了RFID标签天线制作技术,及标签参数对天线性能的作用,其中主要考虑辐射面选材、底板材料及材料厚度对标签性能的影响。实验证明标签性能依赖于天线形式及天线材料,银墨材料的引入有效地降低标签成本,却以降低阻抗、增益和辐射效率为代价,辐射效率主要依赖于银墨的多少而不仅仅是厚度。