HFSS2.45GHz RFID读写器天线设计(2)
5.2 S11参数分析 16
5.3 天线E面增益图 17
5.4 天线三文增益图 17
5.5 小结 18
结 论 18
致 谢 19
参考文献20
1 引言
1.1 课题研究的背景和意义
RFID—Radio Frequency Identification（射频识别）技术在20世纪中期中产生，到了二十世纪60年代开始得到商用。RFID技术是物联网（Internet of Things）的核心技术，相对于以往的条形码技术，RFID技术结合了通信原理和雷达原理等学科，可以在恶劣环境中精确识别目标，亦可高速率、大规模工作，同时采用该技术的元件工作寿命长，安全性好。近年来物联网高速发展，RFID技术在商业自动化、工业自动化、交通运输管理、公共安全等领域得到广泛的应用，未来还会有更大的发展空间[1~3]。
随着集成电路越来越小型化和廉价化，RFID技术也告别了昂贵，进入平民化的应用范围，并可以与传统的印制符号识别进行竞争。最近几年，RFID技术逐渐走向成熟，商业应用开始兴起，一些政府机构或者大型企业逐渐使用RFID技术代替老的印刷技术。比如中国政府近几年在多个领域大力推进RFID技术，以期跟上世界的步伐[4]。
读写器天线是目前RFID技术发展的难点和重点。RFID天线多种多样，各种形状均会影响天线的性能与特性，随着缝隙天线的兴起，天线又多出了许多新的研究课题。因此，对RFID天线的研究永远不会过时，尤其是在国内技术并不成熟的前提下。
1.2 RFID系统简介
RFID系统主要分为三个部分，各部分协同工作，完成接受与发出操作 [5][6]，流程如图1.1所示：
读写部分的工作主要由读写器来实现，读写器是RFID系统的大脑，负责RFID系统整体的控制操作；
信号发射接收部分由多个元件组成。信号经由放大电路放大，进而滤除掉无用的信号，经过波信号检测后由发射天线发射出去；
电子标签记录了数据信息，如ID号等，它负责RFID系统的数据交换，是RFID系统可以实现小型化的关键。
1.3 RFID技术发展现状和进展
对于RFID天线技术，英国最早提出了设想但是美国取得了更快的进展。美国提出了EPC global标准，欧洲亦使用该标准，目前该标准较为成熟，处于世界前列。美国的各大公司也积极参与到RFID技术的推广中来，如微软、惠普、IBM等。美国政府对RFID技术的推广持欢迎的态度，推出了多种举措以确保其世界前列的地位。美国包括军事系统、食品与药物管理局等都采用了RFID技术作为物流跟踪方法。日本也提出了UID标准，不过多数用于本地市场，如富士通公司的RFID信息管理平台，在终端上管理产品，提高了管理效率[12]。在其他的地区，RFID技术也受到一定重视。新加坡最新出台了“业界合作项目”(Collaborative Industry Projects ，简称CIPs)，意在帮助中小型企业采用RFID技术；澳大利亚莫纳什大学的教授采用了一种叫做表面声波（SAW）研发出了无芯射频识别标签，大大降低了标签成本，可以直接将标签附着在包装上，相比于条形码更加灵活可靠。
我国的RFID技术还刚刚起步，与世界前列相比，在小型化、廉价化、多样化等方面有明显的不足。在超高频领域，由于技术对功率损耗和天线设计要求较高，对设计单位的要求较高，使得大多数公司将注意力转向了更容易的低端产品上，限制了创新空间。不过，我国政府对RFID技术非常重视，在交通运输业、食品药物业、农业等领域开始了布局，在接下来的十年均制定了各阶段的发展目标。与此同时，国内的一些公司或研发单位也取得喜人的成果。世仓公司建成了国内冷库行业第一个RFID系统的穿梭式货架，意大型仓储业开始将RFID技术作为一个成熟的问题解决方案。2015年5月20日香港通过了下一代身份证草案，从2018年起香港将全面启用RFID身份证；在河南建成的中国农产品物联商务体验中心给农产品带上了RFID标签，让食品更安全[15]。与此同时我国也开始制定RFID技术的相关标准，凭借人口基数优势来追赶上处于世界研发水平前列的国家。