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射频识别(RFID)技术是一种利用射频信号非接触目标对象进行读取和写入数据的无线通信技术。在这个通信系统中,阅读器天线作为发射和接收信号的装置,扮演着一个重要的角色,因此研究超高频RFID系统中的阅读器天线具有重要的意义。 首先本文介绍了射频识别(RFID)技术的发展和研究现状,以及射频识别系统的工作原理、组成和分类。然后阐述了天线的基本知识,并简要地介绍了天线各性能参数,同时对微带天线基本理论和圆极化天线的实现方法进行了介绍。 其次针对902-928MHz频带,设计了一款采用容性耦合馈电方式的超高频RFID圆极化阅读器天线。该天线由接地板和微带贴片组成。通过在辐射贴片对角线上切角和开缝隙,扰动贴片上的电流,并激发出两个正交模式,从而实现圆极化特性。通过调节小矩形的长和宽参数以及小矩形与辐射贴片之间的距离,可以很好控制天线的输入阻抗。由仿真结果可知,该圆极化阅读器天线的反射系数S11≤-10dB的阻抗匹配带宽可达到141MHz(846-987MHz),3-dB轴比带宽为30MHz(900-930MHz),915MHz频率的轴比值可达到0.18dB,900-930MHz频段的增益均在8.3dBi以上,在工作频段范围内天线辐射效率在96%以上。从测试结果可知,反射系数的仿真和测试基本吻合。 最后针对840-960MHz频段,提出了一款全球通用宽带微带圆极化阅读器天线。该天线由三部分组成:馈电网络层、主辐射层和寄生贴片层。采用威尔金森(Wilkinson)功率分配器作为馈电网络,并产生幅度相等,相位相差90的两路正交信号,使得天线具有宽频带圆极化特性。通过在主辐射贴片的对角线上切角以及调节主辐射的长与宽之间的相关参数等,可以使圆极化特性性能更好。通过适当改变寄生贴片的大小,可以使天线在840-960MHz频段范围内增益均大于0.5dBi。由仿真结果可知,该超高频圆极化阅读器天线的输入阻抗匹配带宽为456MHz(675-1131MHz,S11≤-10dB),反射系数S11≤-20dB覆盖了842-955MHz,3-dB轴比带宽为296MHz(741-1037MHz),最小轴比值可以达到0.33dB,在工作频段内最高增益可以达到3.53dBi,阻抗匹配带宽和轴比带宽均覆盖了整个RFID系统UHF频段。从测试图可知,该天线的反射系数S11≤-10dB的带宽为562MHz(665-1185MHz),与仿真结果基本一致。