一种电力工器具管理RFID陶瓷天线均匀直线阵设计方法技术

本发明专利技术公开了一种电力工器具管理RFID陶瓷天线均匀直线阵设计方法，包括S1建立天线作用区域模型，建立球面坐标与直角坐标系XYZ，确定极端点与判断点；S2利用判断点和极端点得出天线阵增益Gr的大小，并根据天线阵增益Gr与天线阵阵元个数n的对应关系计算式，得到阵元个数n；S3根据判断点与极端点的位置所确定的空间角度θ，利用天线阵椭圆计算式得到天线阵阵元间距d；S4在得到阵元个数n和阵元间距d的基础上，建立RFID陶瓷天线均匀直线阵。本发明专利技术能够较好的满足在用户确定天线作用区域，并已知RFID标签参数的条件下，得到天线阵增益Gr，天线阵阵元个数n，天线阵阵元间距d，以及各阵元的坐标位置，实现RFID陶瓷天线均匀直线阵的设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及天线领域，尤其涉及RFID陶瓷天线均匀直线阵设计，具体涉及一种电力工器具管理RFID陶瓷天线均匀直线阵设计方法。
技术介绍
电力生产中安全生产和供电可靠性十分重要。安全工器具的质量，将直接影响到电力企业在生产过程中的人身和设备安全。电力工器具种类多样，数量大，分类管理维护好设备对带电作业起到至关重要的作用。因电力工器具不断被使用，处于流动状态，以传统的笔记纸录清查电力工器具，并对其进行定期质量检查或更换的方式，常常要花费大量的人力物力和时间。为了对电力工器具做到信息化，高效率的安全管理，可将RFID射频识别技术运用到电力工器具管理当中。RFID识别技术工作过程无需人工干预，可识别多个且高速运动的标签，受工作环境影响较小，这种具有多种优点的无线识别技术已广泛运用于交通，物流等领域。毋庸置疑，将RFID技术运用于电力工器具管理将有效提高管理效率。电力工器具放置在变电站，供电运检部门的电力工器具房内。电力系统工作人员在借出归还安全工器具时由于手持安全工器具的方式不同，标签通过天线作用区域时的位置，方向，速度等都不同。不定的位置和不定的通过速度将大大增大识别效率难度。电力工器具房大小不一，从十几平米到几十平米，根据电力部门工作需求的不同而不同。电力工器具管理是在室内，与室外RFID识别不同，室内要求读写器天线体积不能太大，且要与目前的电力工器具房相结合，不能对现有的工器具房进行很大改动。即读写器天线大小较目前现有的户外读写器相比，体积需减小，更适用于室内环境。读写器天线的作用范围需合适，若读写器天线的作用范围过大，则电力工器具标签因一直处于天线作用范围内而处于被识别状态，无法实现对电力工器具进出的信息管理。因此理想的RFID读写器天线的识别范围仅仅在一定区域内在读写器天线作用范围，而其他区域则不在读写器天线作用范围，在实现有效识别的同时，提高工器具房面积利用率。目前的RFID识别技术的读写器天线多为单个天线或多个天线但分时馈电。该方法能够满足对大区域内标签信息的读取，但不能满足在对区域有一定限制的小区域中。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术公开了一种电力工器具管理RFID陶瓷天线均匀直线阵设计方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种电力工器具管理RFID陶瓷天线均匀直线阵设计方法，包括以下步骤：S1根据电力系统工器具管理对天线作用区域的要求与限制，建立天线作用区域模型，并以天线作用区域模型顶面中心为原点，建立球面坐标与直角坐标系XYZ，确定极端点与判断点。S2根据电磁波传播模型，利用判断点和极端点得出天线阵增益Gr的大小，并根据天线阵增益Gr与天线阵阵元个数n的对应关系计算式，得到阵元个数n。S3在得到天线阵增益Gr和天线阵阵元个数n的基础上，结合天线作用区域，根据判断点与极端点的位置所确定的空间角度θ，利用天线阵椭圆计算式得到天线阵阵元间距d；S4在得到阵元个数n和阵元间距d的基础上，利用阵元坐标计算式，得到各阵元的坐标位置，从而建立RFID陶瓷天线均匀直线阵。进一步，所述天线阵阵元圆极化陶瓷微带贴片天线，长度宽度其中le为天线有效长度，Δl为等效辐射缝隙的长度，c为真空中的光速，f0为天线的工作频率，εe为有效介电常数，εr为介质的相对介电常数。在天线阵阵元圆极化陶瓷微带贴片天线仿真中增加简并分离系数a与馈电因子系数b，提高仿真效率和仿真效果。进一步，所述天线增益Gr为：其中L表示天线作用区域长度，W表示天线作用区域宽度、H表示天线作用区域高度，Pt表示标签最小激活灵敏度，Pr表示天线发射功率，Gt表示RFID识别系统标签的增益。进一步，所述天线阵增益Gr与天线阵阵元个数n的对应关系计算式为： n = 2 ( 3 d B < G r ≤ 6 d B ) n = 3 ( 6 d B < G r ≤ 8 d B ) n = 4 ( 8 d B < G r ≤ 10 d B ) ]]>进一步，所述阵元坐标计算式为： X ± k = 0 Z ± k = 0 Y 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力工器具管理RFID陶瓷天线均匀直线阵设计方法，其特征在于：包括以下步骤：S1根据电力系统工器具管理对天线作用区域的要求与限制，建立天线作用区域模型，并以天线作用区域模型顶面中心为原点，建立球面坐标与直角坐标系XYZ，确定极端点与判断点；S2根据电磁波传播模型，利用判断点和极端点得出天线阵增益Gr的大小，并根据天线阵增益Gr与天线阵阵元个数n的对应关系计算式，得到阵元个数n；S3在得到天线阵增益Gr和天线阵阵元个数n的基础上，结合天线作用区域，根据判断点与极端点的位置所确定的空间角度θ，利用天线阵椭圆计算式得到天线阵阵元间距d；S4在得到阵元个数n和阵元间距d的基础上，利用阵元坐标计算式，得到各阵元的坐标位置，从而建立RFID陶瓷天线均匀直线阵。

【技术特征摘要】
1.一种电力工器具管理RFID陶瓷天线均匀直线阵设计方法，其特征在于：包括以下步骤：S1根据电力系统工器具管理对天线作用区域的要求与限制，建立天线作用区域模型，并以天线作用区域模型顶面中心为原点，建立球面坐标与直角坐标系XYZ，确定极端点与判断点；S2根据电磁波传播模型，利用判断点和极端点得出天线阵增益Gr的大小，并根据天线阵增益Gr与天线阵阵元个数n的对应关系计算式，得到阵元个数n；S3在得到天线阵增益Gr和天线阵阵元个数n的基础上，结合天线作用区域，根据判断点与极端点的位置所确定的空间角度θ，利用天线阵椭圆计算式得到天线阵阵元间距d；S4在得到阵元个数n和阵元间距d的基础上，利用阵元坐标计算式，得到各阵元的坐标位置，从而建立RFID陶瓷天线均匀直线阵。2.根据权利要求1所述的电力工器具管理RFID陶瓷天线均匀直线阵设计方法，其特征在于：天线阵阵元圆极化陶瓷微带贴片天线，长度宽度其中le为天线有效长度，Δl为等效辐射缝隙的长度，c为真空中的光速，f0为天线的工作频率，εe为有效介电常数，εr为介质的相对介电常数。3.根据权利要求2所述的电力工器具管理RFID陶瓷天线均匀直线阵设计方法，其特征在于：在天线阵阵元圆极化陶瓷微带贴片天线仿真中增加简并分离系数a与馈电因子系数b。4.根据权利要求1所述的电力工器具管理RFID陶瓷天线均匀直线阵设计方法，其特征在于：所述天线增益Gr为：其中L表示天线作用区域长度，W表示天线作用区域宽度、H表示天线作用区域高度，Pt表示标签最小激活灵敏度，Pr表示天线发射功率，Gt表示RFID识别系统标签的增益。5.根据权利要求1所述的电力工器具管理RFID陶瓷天线均匀直线阵设计方法，其特征在于：所述天线阵增益Gr与天线阵阵元个数n的对应关系计算式为： n = 2 ( 3 d B < G r ≤ 6 d B ) n = 3 ( 6 d B < G r ≤ 8 d B ) n = 4 ( 8 d B < G r ≤ 10 d B ) . ]]>6.根据权利要求1所述的电力工器具管理RFID陶瓷天线均匀直线阵设计方法，其特征在于：所述阵元坐标计算式为： ...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭珂，陈琳，伍敏，付张雨，桂松，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50