四队和一队二区队

射频识别((RadioFrequencyIdentification)技术是一种非接触式自动识别技术，它是通过无线射频方式实现阅读器与之和相比，该技术具有抗读写速度快，精度高，干扰能力强，无RFIDRFIDRFIDHFSS由于信息化的飞速发展，海量的书籍，报，对于读者来说找书难，对于管理原来说管理难的问题日益凸显，用读RFID到要求，实现率高于98%，距离大于80cm的设计需要。本该环形天线做了三种不同设计，做出了实物，并进试改:射频识别，近场天线，HFSS天线设计，环天线，管RFID(RadioFrequencyIdentification)technologyisanon-contactautomaticIdentificationtechnology,itisbywayofRadioFrequencytorealizenon-contacttwo-waycommunicationbetweenreaderandtag,soastorealizetheautomaticrecognitionandaccesstorelevantdata.Comparedwithbarcodesandmagneticcard,thetechnologyhasgoodwritingandreadingspeed,highprecision,interferenceabilitystrong,withouthumanintervention,environmentadaptable,readandwritedistance,etc.Inrecentyears,theRFIDtechnologyobtainedfastdevelopmentandwideapplication.TheRFIDreaderantennafortransmittingandreceivingrecognitionsignalfacilities,fortheentireRFIDsystemshaveavitalrole,sothestudyoftheRFIDreaderantennaisprofound.ThispaperonthepresentsituationanddevelopmentofRFIDabriefelaboration,hascarriedontheresearchandexplorationofnear-fieldantennatheory,andthenthispaperexpoundsindetailthebasicprincipleofRFIDantenna,andintroducesthesoftwareHFSSsimulationprocess.Duetotherapiddevelopmentofinformationtechnology,ahugecollectionofbooks,newspapers,magazinesforreaderstofindbooks,forbooksmanagementofbooksmanagementdifficultproblemincreasinglyhighlight,linebylineonebyonebycardreaderalongtheframe,inventorynotonlytime-consuming,laboriousandpronetoerrors.Basedontheaboveresearch,inthestudyofdesignmethodofRFIDantenna,onthebasisofdesignedamodelbasedonnear-fieldRFIDreaderantennashelf,theantennastructureofcircularpatch,thecenterfrequencyiscloseto925MHZ,andotherperformanceparametersmeettherequirements,Theoptimalresultsareobtained.:radiofrequencyidentification,near-fieldantenna,HFSS,loopantenna,bookcollectionsoftware.一．绪 射频识别发展概 射频识别技术含义及现 射频识别技术的优点及发展趋 近场天线发 近场天线简 几种近场天 RFID技术与管理系 RFID天线的主要................................................................................... 的主要工作及内容结 二．RFID天线基本原理及HFSS软件介 RFID天线理 电磁场理 天线场区划 RFID天线特 几种主要的RFID天线及天线参 、HFSS软件简 hfss介 HFSS软件的求解原 HFSS仿真设 三．近场天线仿真及模型设 UHF频段RFID天线性能要 频率带 设计的具体要 天线仿真与设 环天线原 天线仿真与制 HFSS天线仿 根据仿真结果做出了实物天 四．天线测 天线测 4.1.1连接过 无内嵌内嵌小环天线测 内嵌小环天线测 加铜片天线距离测 小 五．总结与展 小 展 一．绪射频识别发展概射频识别技术含义及现RFIDRadioFrequencyIdentification别技术是20世纪90年始兴起的一种自动识别技术。经过多年发展，13.56MHzRFIDRFID别是860MHz-960MHz（UHF频段）的远距离RFID技术发展最快。射频识别技术在国外发展得很快。目前，、英国、德国、瑞典、、、南非等国均有技术较为成RFID产品，飞利浦、西门子、ST、TI等半导体产商基本了RFID市场。相较于欧美发达国家，国内RFID技术发展还是比较。目前，我国的射频识好。国内低频生产加工技术非常完善，生产经营的企业很多且实力相当。高频国内的生产加工技术基本成熟，但还没有形成强势品牌，企业实力差不多，只是注重的应用方向不同。例如面对消费领域（校园一卡通等）的企业中中新、沈阳宝石、迪科创新等有一定的。国内只有如远望谷江苏等少数几家企业具有设计、制造频的能力。国内较有的射频识别技术的优点及发展趋与传统的条型码、及IC卡等相比，射频卡或具有非接触、阅读速度快、无磨损、不受、长、便于使用的优点以及具有防功能，能同（LF（HFRFID30kHz300kHz左右。主要工作方式是电感藕合，读写器天线和天线之间类似于电感线圈在变压器之间的藕合。主要工作频率为125kHzRFID1米。典型的有:电子锁、生产流水线上在中高频段，天线不再需要繁琐的绕行线圈形成，而是采用雕刻或者腐3MHz至30MHz1RFID系统一般采用负载调制工作方式。由于频率变高，中频可以制作的十分小巧方便携带，例如生活中常用的公交卡、、门禁卡等。RFID系统433MHz，840MHz960MHz,2.45GHz5.8GHz。该频率RFID120米左右。该频率下的感应2.1RFID工作频段特性表频要多识别的IC技术使最低特性与频频低速↔迟钝↔大型↔本文主要研究的是RFID技术在UHF波段的天线。在频频段，各国频率标准很不统一，欧盟地区允许范围为866-869MHz，允许范围为902-928MHz20075800/900MHzRFIDRFID845MHz920-925MHz925MHz左右作为主[1]无线射频识别技术(PFID)已经成为一个很热门的话题。近年来，RFID、识别、馆、汽车、航空，军事等众多领域开始应用。对改善人们的生活质量、提高企业经济效益、加强公共安全以及提高社会信息化水平产生了重要的影响。据业内预测，RFID技术市场将在未30100料系统、资料库程序、商业管理软件、顾问服务，以及其他电脑基础建RFID关数据显示，射频识别产品在全世界的销量以每年25.3%的比增长。随着近年来物联网的快速发展，RFID技术在交通、公共安全、产品的制造、、流通及后期物品质量等领域起到至关重要的作用，已被公认为21世纪十大重要技术之一。近场天线发近场天线简天线是一种以电磁波形式把无线电收发机的射频信号功率接收或辐射出去的装置。射频识别系统由于自身的应用背景，其天线设计具有自身的特点和难题。在RFID系统中，天线设计分为天线和天线两种情况，当前的RFlD系统主要LF、HF(13．56MHz)、UHFLFUHF有根本上的不同。由于在LF和HF频段系统的近场区并没有电磁波的，因此天UHFUHFRFID后文中所表述的天线，没经特别，均指UHF的RFID系统的天线。对于可用于几种近场天图1.1天 图1.2阅读器天图1.3偶极子天 图1.4圆形贴片天图1.5环形近场天 图1.6缝隙天RFID技术与管理系随着时代的不断前进，咨询文化的愈加发达，知识经济现象也日益显著，馆已成为咨询服务的要地。馆收藏着大量的文献信息资源，积极地开发，广泛地利用这些文献资源是馆的重要职能之一。由于社会文献的生产数量大、增长快，社会文献的类型复杂、形式多样，文献的时效性强，文献的速度加分不容易。因此，馆需要通过对文献信息进行加工整理、科学分析，形成有秩目前在国内管理系统中普遍采用“安全＋条形码”的技术，以安全作为的安全保证，以条形码作为的，解决了管理中的一些问题，但是顺架、排架，劳动强度高，查找、馆藏清点繁琐耗时，音像读物难以流通，自动化程度低，管理缺乏人性化，容易被消磁，防盗效果差等等，仍是急需解决的问题。RFID馆智能管理系统满足了现代馆需要做到的自动盘点、自助借还、区域定位、自动分拣的要求。运用RFID图上架、顺架：粘贴了电子的新书，利用推车式移动盘点系统，扫描书籍，盘点：RFID技术为馆提供了全新盘点模式，在对馆进行盘点时可以使用移动盘点系统或者手持式盘点系统，对所有需要盘点的书架进行扫描，一次可多个的能力，使得盘点工作真正做到快速、准确、高效。通过无线网络传输即可将数据录入数据库，快速完成盘点，大大降低了管理人员的劳动强度。RFID技术能弥补“安全＋条形码”的不足，同时提高效率，是提高馆RFID天线的主如今，随着物联网技术的快速发展，RFID馆、物流、制造等行业，RFIDRFIDRFID的也越来越多，尤其是它的性及RFID天线的研发。随着国际贸RFID的RFID宽频带天线迫在眉睫。在有的领域，如馆行业，要求电子尽可能的小，以便能够与有效的结合在一起而又不至于占太多的地方，在大批量地这些电子时尽量减少漏读、、重复，提高阅读器的效率，这也就要求RFID电子能够尽量小，同时天线和阅读器天线的增益尽量高，这向天线研发人员提出了。 的主要工作及内容结本文在阅读了大量关于RFID和天线理论的相关书籍和文献的基础上，对RFID 的主要工作在于设计出了一个920MHz-925MHzRFIDUHF频段的阅读器本文主要内容如第一章:绪论。简要介绍了本文的研究背景、国内外研究现状及的。RFID近场天线的基础理论。第三章:RFIDRFID第三章:UHFRFIDUHFRFID阅读器天UHFRFID阅读器天线的基本结构，同时分析了基本结构中的RFID近场天线设计AnsoftHFSS软件仿真优化，对该天线进行了三种不同参数的设计。并第四章：完成天线性能测试。比较三个天线的率，距离等参数，得出第五章：小结与展望。对本文天线设计进行小结，优点和存在的不足。对二．RFID天线基本原理HFSS软件介RFID天线理天线是RFID系统中负责信息交换的关键部件，在和中都需要用RFID电磁场理，t=，t=

t+J（r，t），t=，t=0EHjwDDBJJ

r)与时间(t)E,B,HE,B,H,D,r，t)J，t=-

r,t)DDBJ联 方程和本构关系可以得到矢量波动方程1

cEjH- iE式中是外加电流或源电流;c=-j/是感应电流 和位移电流jD的综EnnE1nE2nnH1nH2nD1nD2nB1nB2J式中n表示分界面法线单位矢量，方向由媒质2指向媒质J天线场区划

r r r2D2 在此区域内，电场、磁场相互垂直并且垂直于方向。电场、磁场满足感应感应近天2.2.11060dB1020dBRFID天线特磁波，或者进行相反的变换。它的辐射由一个立体的辐射图表示。RFIDRFID的天线，它又分为天线和RFID天线与匹配良好，尽量辐射出最大的功率圆极化天线，这样才能保证在放置位置未定的情况下有效的价格合理，不能 相比拟结构尽量简单易 天线的阻抗，天线阻抗尽量和相匹配天线带宽 天线的匹配程度，尽量做到大带宽 不敏感或者受扰程度很小RFID天线参数.f(,EH2.6或者说是程度。它定义为在相同的电源辐射下，天线在某一方向上的辐射强度E2(,)E2D(,)E20E(,是天线在空间某点(,处的电场强度;E0E2E02E2EE2G E20式中，为辐射功率与输入功率的比值，称为效率、HFSS软件简hfss介AnsoftHFSS（全称HighFrequencyStructureSimulator,高频结构仿真用的操作界面，稳定成自适应网格剖分技术使其成为高频结构设计的首选工具AnsoftHFSS（VSWR率，SARHFSS软件的求解原总体来说，HFSSNS将结构划分为有限元网格（自适应网格剖分S自适应网格剖分是在误差大的区域内对网格多次迭代细化的求解过程，利用网格剖分结果来计算在求解频率激励下存在于结构内部的电磁场。初始网格是基于单频波长进行的粗剖分，然后进行自适应分析，利用粗剖分对象计算的有限元解来估计在问题域中的哪些区域其精确解会有很大的误差（收敛性判断，再对这些区域的四面体网格进行细化（一步迭代，并产生新的解，重新计算误差，重复迭代过程（求解差分析（收敛性判断）—自适应细化网格）直到满足收敛标准或达到最大迭代步数。如果正在进行扫频，则对其他频点求解问题不再进一步细化网格。2自适应网格（总体与局部HFSSHFSS天线仿真分析基本步骤包括：1、创建工程及运行环境；2、创建模型；3、确定模型设计参数的变量；4、求解设置；5、设计验证；6HFSS仿真；7、创3GHzHFSSHFSS仿真设计步骤新建设计工程(1)HFSSdipole.hfss【SolutionType】命令，打开如图2.3.1所示框。选择DrivenModal,然后按ok按图2.3.1在主菜单中选择【Modeler】→【Units】命令，打开如图2.3.2框，选Selectunitsmmok添加和定义设计变量在主菜单中选择【HFSS】→【DesignProperties】命令，打开设计属性框。单击框中的Add按钮，打开Addproperty框如图2.3.3。在name文本框中输入2.3.4设计天线（1）创建偶极子天线模型z轴方向的细圆柱体模型作为偶极子天线的一个臂，其底面圆（0,0，gap/2命名为Dipole。然后，通过操作生成偶极子另一个臂。具体步骤如下：SolidsCylinder1.双击Cylinder1，打开Attribute框，将圆柱体名称改为Dipole，材质改为pec。如2.3.5所示。完成单击确定按钮。dipoleCreateCylindercommand选项卡，在选项卡中设置2.3.6设置.然后单击确定按钮。完成圆柱dipole的创建。Ctrl+DDipole，然后从主菜单中选择【Edit【Duplicate】→【AroundAxis】命令，执行沿坐标轴的操作。此时打开如2.3.7所示框，将Axis选项设置为x轴，将Angle选项设置为180deg，在Totalnumber2ok按钮。形成了偶极子天线的另一个臂，同时自动命名Dipole-1Ctrl+D全屏显示。(2)设置端口激励yz面的矩首先，单击上的XY下拉列表框，选择Y在选项，然后在主菜单栏中选Sheets节点。双击操作历史树中的的Sheets下的Rectangle节点，打开矩形面属性框，把Port.双击操作历史树中的Port下的CreateRectangle节点，打开矩形面属性框，在单击鼠标右键，在快捷菜单中选择【AssignExcitation】→【LumpedPort】命令，打开如图2.3.9所示框。在General框中将选项设置为73.2ohm，将reactance设置为0ohm。然后单击下一步按钮，打开ModesLine选项，此时会在三维首先，但是单击上的全屏显示按钮，全屏显示选中的矩形面Port，然后z轴向上移动鼠标指针，当鼠标指然后，单击下一步，打开PostProcessing框在框中择DoNotRenormalize单击按钮，最后单击确定按钮。完成集总端口激励设置。设置辐射边界条件创建辐射边界的圆柱体首先，单击的YZ下拉列表框，从其下拉列表中选择XY选项。然后，从双击操作历史树中的Solids下的Cylinder1节点，打开新建圆柱体框，把圆柱体名称改为Radair，设其材质为air，其为0.8，如图2.3.10所示。然后单击双击操作历史树中的Radair下CreateCylinder节点，打开新建圆柱体属性框，2设置辐射边界条件Radair节点，然后单击鼠标右键，在弹出来的快捷菜单中选择【AssignBoundary】→【Radiation】命令，打开辐射边界条件设置框，如2.3.12OKRadair的表面设置为辐射求解设置3GHz3GHz。2.5GHz3.5GHzfast。（1）求解频率设 ysis节点，在快捷菜单中选择【AddSolutionSetup】命令，打开SolutionSetup框，在框中输入如图2.3.13。然后单击确定按钮。（2）扫描设置2.5GHz3.5GHz0.001GHz展开工程树下 ysis节点，右键单击求解设置项在菜单栏中选择【AddFrequencySweep】命令，打开EditSweep框，设置参数2.3.14OK按钮。Sweep1Setup1节点设计检查和运行仿真计算图2.3.15所示框。当每一项都显示图标勾，表示设计完整。单击close按钮。右键单击工程树下的ysis节点，在菜单中选择【ysisAll】命令，开始运提示信息。HFSS天线问题的数据分析HFSS拥有强大的数据处理功能，仿真分析完成后，能给出天线的各项性能指标，这里给出回波损耗，驻波比，Smith圆图，三维增益图。(1)回波损耗右键单击工程树下的Results节点，在菜单中选择【CreateModalSolutionDateReport】 【Rectangularplot】命令，打开报告框，设置如图2.3.16所示。NewReportClose（1）电压驻波比VSWR右键单击工程树下的Results节点，在菜单中选择【CreateModalSolutionDate 【Rectangularplot】命令，打开报告框，设置如图2.3.17示。NewReportClose(3)Smith圆图右键单击工程树下的Results节点，在菜单中选择【CreateModalSolutionDate 【SmithChart】命令，打开报告框，设置如图2.3.18示。NewReportClose2.3.21所示驻波比(4)三维增益图Results节点，在菜单中选择【CreateFarFieldsReport【3Dpolarplot】命令，打开报告框，设置完成。然后单击NewReport按钮，再Close3D图[7]。三．近场天线仿真及模型设UHF频段RFID近场天线性能要频率带RFID标准来说，不同的国家或者地区有着不同的标准，这些标准规定的工3.1RFID频率范围划分表。3.1RFID陆总的来说，RFID应用的频率可以划分为以下几大类:LF(125KHz134KHz)，高频HF(频率为13.56MHz)、频UHF(频率860MHz-960MHz)，微波频段(2.45GHz5.8GHz)UHF902MHz-950MHz-956MHz,陆地区试运行的标准有840MHz-845MHz和920MHz-UHFRFID860MHz-960MHzUHF频段，以满足不同地区的需求。920-925MHz.设计的具体要输入阻抗：50率天线仿真与设RFID贴片近场阅读器天线，20cmX20mm左环天线原3.1所示，绕制多圈的称为多圈环天线。3.2.18字形，沿环轴为100欧，增益约为3.09分贝。其他形状的环形天线与此类似。这种环常用以组成阻抗(300欧)，可用作电视接收天线[7]天线仿真与制本节内容是设计中心频率为920-925MHz的环形天线，并根据计算出天线尺寸及参数，再使用HFSS软件对该天线进行仿真设计，接着用HFSS软件建模并进HFSS天线仿内嵌小环天线结构图.2内嵌小环具体参数如下图3.3.3内嵌小环天线仿真结果3.3.4内嵌小环天线回波损耗图920-925MHz以内。3.3.5内嵌小环天线驻波比图.6无内嵌小环天 3.3.7加铜片天根据仿真做出了实物天线3.3.8无内嵌小环天 3.3.9内嵌小环天30×30cm满足书架天线要求。四．天线测天线测为了得出三个天线是否与预期效果一样，以及得出天线在实际过程中的率4.1.1连接过连接和使用过程连接如下点击ConfigureSettings，弹出“ReaderSetting”框。如图 在“Readersetting”框选择RS232C,TCP/IP 如图4.1.2：选择有关Gen2参数：可在Readersetting框中设定使用的天线与有关应用设定值:Apply键,XCODE-IU9008ReaderSTARTInventoryRunTagInventory功能。STARTInventoryRunSTARTInventoryStopSTARTInventoryStopInventory测试实物连接图4.1.4无内嵌内嵌小环天线测4.1.5(2)无内嵌内嵌小环天线读图图4.1.6第一次图4.1.7第二次这里只给出两次测量结果，经过多次测量，得出率为95.7%。内嵌小环天线测4.1.8内嵌小环天线图图4.1.9第一次测 图4.1.10第二次测在这里只给出前两次测量结果，经过多次测量计算得出率达到了98.9%，满中间测图4.1.11实物连接 图4.1.12将内嵌小环