1、物聯(lián)網(wǎng)作為新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)得到了全社會(huì)的廣泛關(guān)注，射頻識(shí)別(Radio Frequencyidentification，RFID)技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中流行的技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展與應(yīng)用。其中超高頻（Ultrahigh Frequency, UHF）RFID技術(shù)與工作在其他頻段的RFID技術(shù)相比，具有更遠(yuǎn)的讀取距離、更多的信息容量、更快的閱讀響應(yīng)與相對(duì)低廉的價(jià)格而得到了廣泛的研究與應(yīng)用。完整的超高頻RFID系統(tǒng)包括標(biāo)簽（Tag，有源標(biāo)簽和無(wú)

2、源標(biāo)簽）、閱讀器(Reader)和天線（Antenna，包括Tag天線和閱讀器天線）三部分。其中Tag作為物體信息的“攜帶者”會(huì)被固定在物體上，而金屬物體表面會(huì)對(duì)Tag上的天線的工作性能產(chǎn)生很多影響，進(jìn)而影響整個(gè)RFID系統(tǒng)的性能，因此金屬物體表面的標(biāo)簽天線（Tag antenna）如何設(shè)計(jì)成了一大問題。而更好的結(jié)果是能保證同一個(gè)標(biāo)簽天線在不同物體表面都能夠正常地工作，當(dāng)標(biāo)簽從非金屬面放到金屬面上時(shí)，性能能夠保持穩(wěn)定。
　　 本

3、文將以天線設(shè)計(jì)知識(shí)與電磁場(chǎng)理論，詳細(xì)研究超高頻RFID系統(tǒng)標(biāo)簽天線的天線設(shè)計(jì)與性能測(cè)試。
　　 首先，綜合考慮UHF RFID系統(tǒng)的特點(diǎn)，探究了不同類型天線在無(wú)源標(biāo)簽上的使用情況，得出了微帶天線(patch antenna)是一個(gè)更佳的選擇的結(jié)論。同時(shí)對(duì)超高頻RFID系統(tǒng)下的標(biāo)簽天線的仿真方法、性能指標(biāo)及測(cè)量方法進(jìn)行了學(xué)習(xí)、研究與總結(jié)。
　　 其次，針對(duì)一個(gè)鋼鐵廠的需求，設(shè)計(jì)了一個(gè)工作在超高頻RFID頻段內(nèi)的抗金屬標(biāo)簽天

4、線。該天線是帶有短路面的微帶天線，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且阻抗易于調(diào)節(jié)，針對(duì)Monza4芯片進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，天線與芯片的功率傳輸系數(shù)能夠達(dá)到0.95，并且最終實(shí)際測(cè)量得到的最大閱讀距離也超過3m，符合設(shè)計(jì)預(yù)期與性能要求。同時(shí)為了探究2.45GHz頻段下無(wú)源標(biāo)簽使用的可能及其優(yōu)劣勢(shì)，設(shè)計(jì)出了一個(gè)工作在該頻段下的、可以工作的金屬表面的標(biāo)簽天線。該天線輻射體是由三個(gè)偶極子組合而成，基底由玻璃和FR4組成，雙基底可以有效的減小尺寸同時(shí)保證阻抗穩(wěn)定性。它工作在

5、金屬表面和非金屬表面時(shí)的傳輸系數(shù)(τ)都能達(dá)到0.98，而計(jì)算得到的閱讀距離(reader range)分別為3.12m和4.31m，表現(xiàn)出了不錯(cuò)的穩(wěn)定性。不過與傳統(tǒng)的有源標(biāo)簽相比，閱讀距離還是太小，但是成本相對(duì)也低。綜合考慮得出無(wú)源超高頻RFID系統(tǒng)的工作頻段選在860～960MHz之間，能夠達(dá)到長(zhǎng)閱讀距離和低成本的雙平衡。
　　 再次，利用微帶理論進(jìn)行分析與推導(dǎo)，得到了一種可以有效調(diào)節(jié)標(biāo)簽微帶天線(Tagpatch ante

6、nna)的阻抗和增益的方法。該方法是通過在微帶天線的輻射縫隙和非輻射縫隙方向上對(duì)地平面(Ground)進(jìn)行一定延伸，來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)天線阻抗與增大天線增益的目的。同時(shí)利用該方法，提出了簡(jiǎn)單、通用的使標(biāo)簽微帶天線工作在不同物體表面而性能穩(wěn)定的設(shè)計(jì)方法，該方法會(huì)在非金屬表面和金屬表面之間找出一個(gè)平衡點(diǎn)，使其在不同表面表現(xiàn)出穩(wěn)定的工作特性。
　　 最后，利用兩個(gè)單天線及一個(gè)濾波器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊、可以工作在三個(gè)頻段的多輸入多輸出(MI