礦用RFID天線的設(shè)計與研究.pdf

1、隨著無線通信的不斷發(fā)展，射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Identification，簡稱RFID)得到了廣泛的應(yīng)用，實現(xiàn)方式各異的射頻識別系統(tǒng)進入各種具體的應(yīng)用場合。由于煤礦作業(yè)環(huán)境的特殊性，以及礦難的不斷發(fā)生，井下安全生產(chǎn)以及人員的管理和營救一直是困繞人們的重大難題。因此，研究用于礦井下的新型RFID系統(tǒng)，對于正確記錄井下礦工人數(shù)，保障礦工生命安全和指導(dǎo)各項營救措施的進行具有極其重要的意義。這使得作為RFID系統(tǒng)關(guān)鍵部

2、件的天線設(shè)計和研究變得非常重要和迫切。實際上，RFID天線技術(shù)的發(fā)展對RFID技術(shù)的成熟和廣泛應(yīng)用具有理論意義和實用價值。
　　 本文首先簡要地回顧了RFID技術(shù)的相關(guān)知識，說明了RFID系統(tǒng)的工作原理和研究熱點，并對RFID系統(tǒng)天線的技術(shù)指標(biāo)以及研究狀況進行了分析和討論。然后以礦井人員定位系統(tǒng)為應(yīng)用背景，根據(jù)井下環(huán)境以及系統(tǒng)的工作特點，對閱讀器天線和標(biāo)簽天線進行了仿真、優(yōu)化、設(shè)計制作以及性能測試等工作。論文的主要工作包括以下幾

3、個方面：
　　 1、根據(jù)電磁波在礦井巷道傳播的衰減特性以及設(shè)備具有防爆性等要求的分析與研究，確定了2.4GHz作為系統(tǒng)的頻率。
　　 2、為天線的小型化提出了一種改進的Minkowski分形結(jié)構(gòu)，采用同軸饋電方式。在仿真和優(yōu)化設(shè)計中，運用雙層結(jié)構(gòu)改善了帶寬，滿足了礦井人員定位系統(tǒng)對RFID天線帶寬的要求。
　　 3、通過對常用標(biāo)簽天線的分析仿真，確定了井下標(biāo)簽天線的結(jié)構(gòu)。完成了射頻模塊及匹配網(wǎng)絡(luò)電路的設(shè)計。通過彎

4、折偶極子和鏡像補償結(jié)構(gòu)，使標(biāo)簽印刷偶極子天線實現(xiàn)了小型化與雙頻特性。
　　 4、制作了標(biāo)簽和閱讀器天線的實驗樣品，對天線諧振特性和增益的測試結(jié)果表明，天線的各項指標(biāo)可以滿足井下特殊環(huán)境的要求。
　　 5、對仿真結(jié)果和測試結(jié)果之間的誤差進行了分析。
　　 本文的小型化礦用RFID分形標(biāo)簽天線結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，性能穩(wěn)定，不僅可在礦井下應(yīng)用，而且由于成本低，同樣適合用于需要大批量標(biāo)簽的應(yīng)用場合，如集裝箱、無停留收費系統(tǒng)