基于氧化锌单晶射频标签的特性研究

发布时间：2017-10-22 10:14

  本文关键词：基于氧化锌单晶射频标签的特性研究

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【摘要】：射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术是利用无线电信号查询目标并读取相关数据的一种通信技术。主要通过无线射频信号空间耦合作用实现传递并获取识别对象的相关数据。声表面波(Surface Acoustic Wave,SAW)射频识别系统由阅读器、声表面波标签以及终端的数据处理系统三部分组成。其中声表面波标签由压电基底以及沉积在基底上面的标签天线、反射栅和叉指换能器组成。声表面波(Surface Acoustic Wave,SAW)标签属于无芯片电子标签。主要由叉指换能器IDT(Interdigital Transducer)将收到的高频脉冲型号转变成声表面波,并沿着晶体表面传播。SAW标签具有适应恶劣环境、无源、识别距离长、批量生产成本低等优点,与IC电子芯片标签有良好的互补性。目前,SAW标签广泛应用于公路智能收费系统、车辆防盗识别、货运管理网络系统、供应链管理等方面。ZnO单晶由于其光电耦合系数高,温度系数低且廉价易得的特性,备受国内外研究机构的关注。但目前对于基于氧化锌单晶的SAW标签的研究还少有报导。本文针对基于声表面波技术的射频识别系统工作原理,利用COMSOL软件研究ZnO单晶材料的射频波标签特性。并进行了多物理域耦合建模与仿真。提取出符合声表面波特性的模态图,得到268MHz的正特征频率和275MHz的反特征频率。通过对特征频率的仿真分析,计算ZnO单晶的相速度为2715m/s。通过频率响应分析,得出标签位移与频率之间的关系图,获得了标签的幅频特性。分析了叉指换能器结构对射频标签特征频率的影响。最后讨论脉冲幅度编码对回波脉冲的影响。
【关键词】：ZnO单晶 声表面波 射频识别 标签 叉指换能器 COMSOL
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.44
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-11
• 1.1 课题的研究背景8-10
• 1.1.1 声表面波概述8-9
• 1.1.2 射频标签的发展应用9-10
• 1.2 射频标签国内外研究进展10
• 1.3 论文内容安排10-11
• 第二章 射频标签理论知识11-25
• 2.1 压电效应11-13
• 2.2 叉指换能器13-17
• 2.2.1 声表面波的形成14-15
• 2.2.2 叉指换能器IDT模型15-17
• 2.3 反射栅17-19
• 2.3.1 反射栅的基本结构17-19
• 2.4 标签编码19-22
• 2.4.1 脉冲键控编码19-20
• 2.4.2 2PSK相位编码20-21
• 2.4.3 脉冲位置编码21-22
• 2.5 氧化锌单晶基本性质22-24
• 2.5.1 氧化锌晶体结构22-23
• 2.5.2 氧化锌能带结构23-24
• 2.5.3 氧化锌单晶性质24
• 2.6 本章小结24-25
• 第三章 氧化锌单晶射频标签理论及仿真25-38
• 3.1 有限元仿真概述25-26
• 3.2 COMSOL软件介绍26
• 3.3 模型二维仿真26-28
• 3.4 二维模型结构建立28-34
• 3.4.1 网格划分30-31
• 3.4.2 特征频率研究31-33
• 3.4.3 振动位移特性33-34
• 3.5 反射栅设计34-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第四章 标签结构对仿真结果的影响38-47
• 4.1 电极高度h的研究39-40
• 4.2 电极宽度a研究40-41
• 4.3 叉指数目n的研究41-44
• 4.4 氧化锌单晶厚度d研究44-45
• 4.5 压电耦合系数45-46
• 4.6 本章小结46-47
• 第五章 总结与展望47-49
• 5.1 论文总结47-48
• 5.2 下一步的工作48-49
• 参考文献49-52
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文52-53
• 附录2 攻读硕士学位期间撰写的专利53-54
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目54-55
• 致谢55

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本文编号：1077911