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研究生:劉家綾
研究生(外文):Chia-Ling Liu
論文名稱:應用於金屬材質之射頻辨識標籤天線設計
論文名稱(外文):Design of RFID Tag Antennas for Metal Material Applications
指導教授:陳華明陳華明引用關係林憶芳林憶芳引用關係
指導教授(外文):Hua-Ming ChenYi-Fang Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:光電與通訊研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:84
中文關鍵詞:偶極天線標籤天線射頻辨識應用
外文關鍵詞:Dipole AntennaTag AntennaRFID Application
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本論文主要是採用平面偶極天線作為設計基礎,藉由商用標籤晶片做饋入機制,提出適合於射頻辨識標籤之天線設計,文中提出的三種天線設計分別有其不同的應用形式之需求,主要作為金屬物品之射頻辨識的應用。耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線設計中,使用了耦合調節段達成基本設計,其讀取距離可達到4.9公尺;匹配迴圈之平面偶極射頻辨識標籤天線設計中,使用匹配迴圈以及末端槽孔達成設計需求,其讀取距離可達到3.1公尺;R2R製程之射頻辨識標籤天線設計中,使用三角開槽孔之短小偶極天線結構達成射頻辨識標籤的需求,非常適用於快速製程之使用,其讀取距離可達到4.6公尺。
In this thesis, the study mainly focuses on the RFID tag antenna for metal material applications. These antennas are designed based on the use of planar dipole antenna with the commercial tag chip. Three different types of the antenna are proposed for achieving the applications on the metal materials. In “Design of Planar Dipole Antenna with coupled stub for RFID Tag,” a coupled stub is added for achieving required operation and the maximum read range is about 4.9 m. In “Design of Planar Dipole Antenna with matching loop for RFID Tag,” a matched loop and end slot-loaded to RFID tag operation is proposed and the maximum read range is about 3.1 m. In “R2R Manufactured Antenna for RFID Tag,” a triangular open-slot is regarded as the short dipole antenna and the read range is about 4.6 m. With the use of the construction, good manufactured mode of RFID tag can be proceeding quickly.
文字目錄

中文摘要---------------------i
英文摘要---------------------ii
致謝---------------------iii
文字目錄---------------------iv
圖形目錄---------------------vi
表格目錄---------------------xi

第一章 前言---------------------1
1.1 研究背景--------------------1
1.2研究目的----------------------3
1.3研究內容 ---------------------4
第二章 辨識標籤天線之設計概念 ------6
2.1 前言 ------------------------6
2.2晶片與辨識標籤天線的關連--------7
2.2.1 晶片的關鍵特性--------------9
2.2.2 辨識標籤天線的設計之考量--------------10
2.3常見辨識標籤天線之設計形式 --------------11
2.3.1偶極天線與折疊式偶極天線 --------------11
2.3.2折疊式T型匹配偶極天線 --------------12
2.3.3耦合型饋入結構天線--------------13
2.3.4觀察常見辨識標籤天線之設計形式 --------------14
第三章 耦合調節段之平面偶極射頻辨識標籤天線設計--------------15
3.1 簡介 --------------15
3.2 設計方法 -------------- 16
3.3標籤天線的結果與參數探討 -------------- 17
3.4 心得與討論 --------------37
第四章 匹配迴圈之平面偶極射頻辨識標籤天線設計--------------38
4.1 簡介 --------------38
4.2 設計方法 -------------- 39
4.3標籤天線設計的結果與參數探討 -------------- 40
4.4 心得與討論 -------------- 59
第五章 R2R製程之射頻辨識標籤天線設計--------------60
5.1 簡介 -------------- 60
5.2 設計方法 .-------------- 61
5.3 標籤天線設計的結果與參數探討 -------------- 62
5.4 心得與討論 -------------- 79
第六章 結論--------------80
參考文獻 --------------82

圖片目錄
圖 3. 1 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線的幾何結構圖 -------------- 20
圖 3. 2 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線的實體圖 -------------- 21
圖 3. 3 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線的反射損耗圖 -------------- 22
圖 3. 4 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線的電流圖 -------------- 23
圖 3. 5 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線匹配程度圖 -------------- 24
圖 3.6 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線隨天線與金屬板間距 ---------24
圖 3.7 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線的阻抗特性圖 --------------25
圖 3. 8 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線的史密斯圖--------------25
圖 3.9 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線有無金屬板變化之阻抗特性圖 -----26
圖 3.10 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線有無金屬板變化之史密斯圖 -----26
圖 3.11 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線與不同尺寸金屬板變化之阻抗特性圖 --------------27
圖 3.12 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線與不同尺寸金屬板變化之史密斯圖 ------------27
圖 3.13 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線擺放於金屬板不同位置變化之阻抗特性圖 --------------28
圖 3.14 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線擺放於金屬板不同位置變化之史密斯圖 --------------28
圖 3.15 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線有無耦合調節段變化之阻抗特性圖 --------------29
圖 3.16 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線有無耦合調節段變化之史密斯圖 --------------29
vi
圖 3.17 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線隨天線的長度(L)變化之阻抗特性圖 --------------30
圖 3.18 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線隨天線的長度(L)變化之史密斯圖 --------------30
圖 3.19 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線隨天線耦合調節段的長度(SL)變化之阻抗特性圖 --------------31
圖 3.20 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線隨天線耦合調節段的長度(SL)變化之史密斯圖 --------------31
圖 3.21 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線隨天線耦合調節段的寬度(SW)變化之阻抗特性圖 --------------32
圖 3.22 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線隨天線耦合調節段的寬度(SW)變化之史密斯圖 --------------32
圖 3.23 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線隨天線耦合調節段的寬度(CW)變化之阻抗特性圖 --------------33
圖 3.24 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線隨天線耦合調節段的寬度(CW)變化之史密斯圖 --------------33
圖 3.25 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線實測標籤啟動功率圖------------34
圖 3.26 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線標籤啟動功率量測實境圖(A)定頻量測讀取器與發射天線 (B) 待測天線 --------------34
圖 3. 27 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線實測之方位靈敏圖 ----------35
圖 3.28 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線模擬之峰值增益圖 -----------36
圖 3.29 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線實測之最大讀取距離----------36
圖 4.1 匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線的幾何結構圖--------------42
圖 4.2 匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線的實體圖 --------------43
圖 4.3 匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線的反射損耗圖 --------------44
圖 4.4 匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線匹配程度圖 --------------44
圖 4.5 匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線的電流圖 --------------45
圖 4.6 匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線的阻抗特性圖 --------------46
圖 4.7 匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線的史密斯圖 --------------46
圖 4.8 匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線有無金屬板變化之阻抗特性圖 ------47
圖 4.9 匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線有無金屬板變化之史密斯圖 -------47
圖 4.10 匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線與不同尺寸金屬板變化之阻抗特性圖 --------------48
圖 4.11 匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線與不同尺寸金屬板變化之史密斯圖 --------------48
圖 4.12 匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線擺放於金屬板不同位置變化之阻抗特性圖 --------------49
圖 4.13 匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線擺放於金屬板不同位置變化之史密斯圖 --------------49
圖 4.14 匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線隨天線匹配迴圈的長度(MLL)變化之阻抗特性圖 --------------50
圖 4.15 匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線隨天線匹配迴圈的長度(MLL)變化之史密斯圖 --------------50
圖 4.16 匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線隨天線匹配迴圈的寬度(MLW)變化之阻抗特性圖 --------------51
圖 4.17 匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線隨天線匹配迴圈的寬度(MLW)變化之史密斯圖 --------------51
圖 4.18匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線隨天線匹配迴圈與主體的間距(S)變化之阻抗特性圖 --------------52
圖 4.19 匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線隨天線匹配迴圈與主體的間距(S)變化之史密斯圖 --------------52
圖 4.20匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線隨天線末端槽孔的位置(SLP)變化之阻抗特性圖 --------------53
圖 4.21匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線隨天線末端槽孔的位置(SLP)變化之史密斯圖 --------------53
圖 4.22匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線隨天線末端槽孔的寬度(SLW)變化之阻抗特性圖 --------------54
圖 4.23匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線隨天線末端槽孔的寬度(SLW)變化之史密斯圖 --------------54
圖 4.24匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線隨天線末端槽孔的寬度(SLW)變化之阻抗特性圖 --------------55
圖 4.25匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線隨天線末端槽孔的寬度(SLW)變化之史密斯圖 --------------55
圖 4.26匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線有無末端槽孔之實測方位靈敏比較圖 --------------56
圖 4.27 匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線實測標籤啟動功率圖-----------56
圖 4.28 匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線實測之方位靈敏圖 ------------57
圖 4.29 匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線模擬之峰值增益圖 ------------58
圖 4.30 匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線實測之最大讀取距離-----------58
圖5. 1 R2R製程之射頻辨識標籤天線的幾何結構圖--------------64
圖 5. 2 R2R製程之射頻辨識標籤天線的實體圖 --------------65
圖 5. 3 R2R製程之射頻辨識標籤天線的反射損耗圖 --------------66
圖 5. 4 R2R製程之射頻辨識標籤天線匹配程度圖 --------------66
圖 5. 5 R2R製程之射頻辨識標籤天線的電流圖 --------------67
圖 5. 6 R2R製程之射頻辨識標籤天線的阻抗特性圖 --------------68
圖 5. 7 R2R製程之射頻辨識標籤天線的史密斯圖 --------------68
圖 5. 8 R2R製程之射頻辨識標籤天線有無金屬板變化之阻抗特性圖 --------------69
圖 5. 9 R2R製程之射頻辨識標籤天線有無金屬板變化之史密斯圖 --------------69
圖 5.10 R2R製程之射頻辨識標籤天線與不同尺寸金屬板變化之阻抗特性圖 -------70
圖 5.11 R2R製程之射頻辨識標籤天線與不同尺寸金屬板變化之史密斯圖 --------70
圖 5.12 R2R製程之射頻辨識標籤天線擺放於金屬板不同位置變化之阻抗特性圖 -----71
圖 5.13 R2R製程之射頻辨識標籤天線擺放於金屬板不同位置變化之史密斯圖 -------71
圖 5.14 R2R製程之射頻辨識標籤天線隨天線整體長度(L)變化之阻抗特性圖 ------72
圖 5.15 R2R製程之射頻辨識標籤天線隨天線整體長度(L)變化之史密斯圖 --------72
圖 5.16 R2R製程之射頻辨識標籤天線隨天線三角開槽孔的寬度(TW)變化之阻抗特性圖 --------------73
圖 5.17 R2R製程之射頻辨識標籤天線隨天線三角開槽孔的寬度(TW)變化之史密斯圖 --------------73
圖 5.18 R2R製程之射頻辨識標籤天線隨天線三角開槽孔的長度(TL)變化之阻抗特性圖 --------------74
圖 5.19 R2R製程之射頻辨識標籤天線隨天線三角開槽孔的長度(TL)變化之史密斯圖 --------------74
圖 5.20 R2R製程之射頻辨識標籤天線隨天線開槽孔的長度(SL)變化之阻抗特性圖 --------------75
圖 5.21 R2R製程之射頻辨識標籤天線隨天線開槽孔的長度(SL)變化之史密斯圖 ---75
圖 5.22 R2R製程之射頻辨識標籤天線實測標籤啟動功率圖 --------------76
圖 5.23 R2R製程之射頻辨識標籤天線實測之方位靈敏圖 --------------77
圖 5.24 R2R製程之射頻辨識標籤天線模擬之峰值增益圖 --------------78
圖 5.25 R2R製程之射頻辨識標籤天線實測之最大讀取距離 --------------78

表格目錄
表 3.1 耦合調節段平面偶極之射頻辨識天線的各相關參數之數據 --------------20
表 3.2 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線模擬與實測的操作頻 ----------22
表 3.3 耦合調節段平面偶極之射頻辨識標籤天線實測讀取距離比較 ------------36
表4.1匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線的各相關參數之數據--------------42
表 4.2 匹配迴圈之平面偶極之射頻辨識標籤天線實測讀取距離比較 --------------58
表 5.1 R2R製程之射頻辨識標籤天線的各相關參數之數據 --------------64
表 5.2 R2R製程之射頻辨識標籤天線實測讀取距離比較 --------------78
表 6.1 本研究論文之射頻辨識標籤平面天線結構比較 --------------81
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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