[发明专利]一种基于序列二次规划算法的天线结构设计方法

说明书

本发明涉及天线优化领域，具体涉及一种基于序列二次规划算法的天线结构设计方法，获取射频识别系统中的相关参数，根据该相关参数设置天线结构参数，且将该天线结构参数作为优化变量，该相关参数包括芯片参数、天线限制参数和工艺参数；构建基于优化变量的目标函数和约束条件，采用序列二次规划算法进行求解，使目标函数逐步收敛到最优解处，并输出天线结构参数的优化结果。本发明通过设计一种天线结构设计方法，根据射频识别系统中的相关参数计算出最优化的天线结构参数，改变射频标签天线在设计与生产方面的劣势，以及缩短天线的设计时间、提高设计效率、降低天线的成本、提高天线的性能，使快速设计低成本和更容易设计出高性能的天线。

技术领域

本发明涉及天线优化领域，具体涉及一种基于序列二次规划算法的天线结构设计方法。

背景技术

无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术是从二十世纪九十年代兴起的一种基于射频原理实现的非接触式自动识别技术。与目前常用的其他自动识别技术相比，RFID具有精度高，如条形码、磁卡、接触式IC卡等，其具有体积小、形状多样、抗污染能力、耐久性好、穿透性好、可重复使用和安全性高等优点。随着科学的进步，RFID产品已被广泛应用于社会、经济、国防等众多领域，例如高速公路收费系统、物流与供应链管理系统、门禁系统、防伪和安全控制系统、流水线生产自动化、畜牧管理等。RFID技术将成为未来信息社会建设的一项重要技术。

射频识别系统(RFID)一般由阅读器(PCD)和应答器(PICC)两部分组成，如图1所示。其中，阅读器一般作为计算机终端，用来实现对RFID的数据读写和储存，包括控制单元、射频模块和天线；而应答器是射频识别系统真正的数据载体，通常应答器由耦合元件以及微电子芯片组成。在阅读器的响应范围之外，应答器处于无源状态，只有当应答器处于阅读器的响应范围之内，才会通过耦合单元接受来自阅读器的射频电源，为其电子芯片的工作提供能量。因此，实现耦合的天线，在RFID系统中具有关键作用，RFID天线的性能直接决定着整个系统的性能，故天线的设计直接关系到系统的通信距离和数据传输的可靠性。

然而，对于标签天线的研究，国内存在着技术与生产相对滞后的局面。由于标签面积、基底材料和天线制造工艺的限制，天线的感应能力受到影响，而天线的各个结构参数也将影响天线的性能。对于标签天线的研究，国内外已经作了不少工作，但涉及的内容主要是超高频及微波状态下，进行天线的形状设计、电磁场分析、天线作为集成电感Q值的提高和各电气参数的提取。而对天线设计也主要借鉴国外的设计图案，但这种方式根本无法体现出标签天线的最佳性能。

特别是针对13.56MHz频段的标签天线，国外的天线生产商基本是采用经验设计方法，即设计者往往都是根据经验设计出结构尺寸。在设计完成之后，才能计算出天线的电感参数，而这个设计方案对于某些参数，如感应电压、品质因子、印刷耗材最省等方面未必是最优的，甚至不符合设计要求。因此为达到完全准确的天线电感设计，天线的设计还需进行多次重新设计才能完成，而由此方法设计完成的天线仅为一具体实例，且其结构设计更是一个将天线具体结构尺寸、电阻、电感、电容、谐振效率等多个相关联参数整合的复杂的计算过程。

基于上述状况，如何改变标签天线在设计与生产方面的劣势、缩短天线的设计时间、提高设计效率、降低天线的成本、提高天线的性能是非常重要的课题研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供基于序列二次规划算法的一种天线结构设计方法，提高天线结构设计的效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于序列二次规划算法的天线结构设计方法，其特征在于，包括步骤：

获取射频识别系统中的相关参数，根据该相关参数设置天线结构参数，且将该天线结构参数作为优化变量，该相关参数包括芯片参数、天线限制参数和工艺参数；