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射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。射频识别技术已经应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等诸多领域。随着RFID应用的推广,定位服务的需求也越来越多。本文首先对RFID定位算法进行了研究,选择角度定位算法做为RFID定位算法基础,设计了两款应用于角度定位场景的RFID定位阅读器天线。本文重点在于定位阅读器天线的设计,主要内容包括以下几个方面:
首先介绍本课题研究的背景、意义与研究现状,简要介绍了天线的基本性能参数,并对典型的射频识别系统的组成、工作原理进行了简要介绍。
接下来对RFID定位相关算法进行了研究,选择角度定位算法为RFID定位算法。由于角度定位算法要求定位阅读器天线能够测得标签所处的方向,所以详细的讨论了定位阅读器天线测量标签方向的原理,为后面天线的设计提供依据。
接着引入了两款RFID定位阅读器天线的设计与分析。第一款定位阅读器天线由在地板上方的激励单极子和通过开关接地的寄生单极子组成。通过控制开关的状态,改变寄生单元的接地情况,从而实现波束方向的改变。为了克服单极子阵列频带窄的问题,中心激励振子采用了弯折线结构。仿真与实测结果表明在各个开关状态下,天线都具有比较理想的阻抗特性,而方向图在水平面内实现全方位的扫描,扫描的角度间隔60度。接着在仿真结果的基础上,讨论了天线在标签方向测量中的应用细节,同时使用天线对标签进行了实际的测角度试验,并对测试结果与仿真结果进行了比较分析。
基于微带天线具有重量轻、体积小、成本低、平面结构以及方便同印刷电路相集成等优点,第二款定位阅读器天线基于微带设计。天线由中心的激励贴片和两侧的通过开关接地的寄生贴片组成,同样通过控制开关状态实现波束扫描;对于微带天线带宽窄的缺点,地板和贴片之间增加了空气层,并通过激励贴片中心U形槽实现良好的匹配。仿真结果表明,在各个开关状态下,天线都具有比较好的阻抗特性,方向图在天线的垂直面内实现了从-30度到30度之间的扫描,扫描的角度间隔为30度。最后在仿真结果的基础上,讨论了天线在标签方向测量中的应用。
最后对本文的研究成果及今后将开展的工作进行了总结与展望。