基于FSS的无芯片RFID标签设计
发布时间：2021-07-16 21:06
物联网作为信息时代的新技术,具有十分广阔的应用前景。其中射频识别（RFID）作为物联网的核心技术,将发挥重大作用。由于普通RFID标签内部含有芯片,成本较高,限制了其大规模的应用,无芯片RFID标签解决了成本问题,具有很大的市场潜力,已成为RFID技术的研究热点之一。本文基于频率选择表面（FSS）原理,使用Ansoft HFSS 15.0软件仿真与实物测试相结合的方法,对编码容量大、环境适应性强、结构紧凑的无芯片RFID标签进行深入研究。1.采用频率选择表面原理,设计了一种U-H型无芯片RFID标签。分别构建了 U型、H型谐振器模型,仿真研究主要结构参数对其谐振性能的影响;将两种谐振器组合成为U-H型编码单元,通过对U型、H型谐振器结构参数的双重调整,实现了频率的多种偏移,确定了 12种编码状态及其对应的编码准则。在25mm*30mm的基板上将四个大小不一的U-H型谐振器并排排列构成标签,对不同种编码状态的标签进行仿真以验证识别的可靠性。结果表明,该标签在3GHz～10GHz的频带范围可识别14bits的编码,理论上可区分20736个编码状态,用少数量编码单元实现了大容量编码的效果。2...
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３圆形嵌套无芯片标签??Ｆｉｇ．?１．３?Ｒｏｕｎｄ?ｎｅｓｔｅｄ?ｃｈｉｐｌｅｓｓ?ＲＦＩＤ?ｔａｇ??
?大连交通大学全日制专业硕士学位论文???随着对频移编码技术研宄逐渐加深，在标签设计过程中，常常需要较宽的工作频带，??会造成频带利用率低等问题，为例优化标签设计，可采用频带分配技术来提高频带利用??率。２０１５年，Ｍ．Ｍ．Ｋｈａｎ提出了一种划分频带的无芯片ＲＦＩＤ标签［１７］，采用闭环形作为??标签结构，如图１．４（ａ）所示，采用喷墨打印技术将银纳米颗粒墨水印刷在介质基板上。??标签按照时刻将频段划分为年、月、日、时、分和秒６个部分，如图１．４（ｂ），通过微调??谐振器可使其在划分的频带内谐振，频带利用率大大提高，且标签编码密度也达到了??３．５６?ｂｉｔｓ／ｃｍ２。??＿丨＿??ＴＪ：?２＼ｍＨＨｘ?ｚｗｍｍ??Ｅ?Ｊ?Ｉ?Ｉ?丨?“１?—１?斤??Ｆｌｕｅｎｃｙ?（Ｇｉｂ）??（ａ）标签结构?（ｂ）标签编码准则??图１．４类环形无芯片ＲＦＩＤ标签??Ｆｉｇｌ?．４?Ｃｌａｓｓ?ｒｉｎｇ?ｃｈｉｐｌｅｓｓ?ＲＦＩＤ?ｔａｇ??基于相位编码的无芯片ＲＦＩＤ标签是通过改变谐振器频率的相位来实现，在事先设??计时需要先选定一个参考相位，通过调整谐振器来改变谐振相位，通过与参考相位比较??来编码，这种标签优点是编码容量较高。法国Ｓ．Ｔｅｄｊｉｎｉ教授于２０１６年设计了一款基于??ＲＣＳ曲线相位编码的无芯片ＲＦＩＤ标签［１８］。如图１．５（ａ）所示，标签用Ｃ形贴片谐振器作??为标签结构，采用０．８１１１１１１厚的？１１－４（４＝４．６，１３１１５＝０．０１３）介质基板。基于１＾３相位编??码准则如图１．５（ｂ）所示，通过改变Ｃ形贴片的间隙使其频率特性曲线的相位发生变化，??调节长度可以实现频率的偏移，所以控制谐
？?Ａ（＾）?ｔｆｌｉｋｉ?＊?＆（ｔ，）?７??（ａ）标签结构?（ｂ）相位编码原理??图丨．５?Ｃ型贴片无芯片标签??Ｆｉｇ．?１．５?Ｃ?ｔｙｐｅ?ｃｈｉｐｌｅｓｓ?ＲＦＩＤ?ｔａｇ??双极化ＲＦＩＤ标签利用了水平和垂直极化互不干扰的优点，通过对标签结构设计，??使其在不同极化方向波的照射下可产生不同的频率响应，从而使编码容量加倍。２０１５??年，莫纳什大学的Ｎ．Ｃ．ｌＣａｒｍａｋａｒ教授提出了一种“Ｉ”形开槽双极化无芯片标签［｜９〗，??标签水平和垂直方向开槽的数量不同，如图１．６（ａ）所示。图１．６（ｂ）为其在水平和垂直两个??极化波照射下的仿真结果，可见两个极化方向下都有９个谐振波谷，通过移除某个方向??的谐振器数目，编码位数可达到１８ｂｉｔｓ。??ａｊ２￥－ｔ?１??ｆ５?１?竺■??．４０?Ｊｌｌｉ－ｌ＾＾ＨＰｒｏｂｅ—＿：??６?８?１０?１２??Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?（ＧＨｚ）??（ａ）标签结构?（ｂ）双极化编码原理??图１．６丨型槽双极化标签??Ｆｉｇ．?１．６?Ｉ－ｓｌｏｔ?ｄｕａｌ－ｐｏｌａｒｉｚｅｄ?ｃｈｉｐｌｅｓｓ?ＲＦＩＤ?ｔａｇ??变极化无芯片标签同样采用两个极化特性，通过极化来区分标签与周围环境所反射??回来的信号，能提高标签识别的精度。２０１３年，法国Ｓ．Ｔｅｄｊｉｎｉ教授设计了一种变极化??无芯片标签［２Ｑ】，如图１．７（ａ）双“Ｌ”谐振器结构标签图，１．７（ｂ）为斜４５°放置的矩形贴片??标签。当标签收到正交极化波的照射时，标签在垂直极化方向上频率点的ＲＣＳ频谱呈??现为谐振波谷，而标签在水平极化方向上的频点处的ＲＣＳ频谱呈现为谐振波峰。图??１．８〇）（ｂ
【参考文献】：
期刊论文
[1]多谐振器无芯片RFID标签设计[J]. 夏正浩,邹传云. 传感器与微系统. 2018(07)
[2]基于方向独立无芯RFID标签的频域编码研究[J]. 王金魁,邹传云,胥磊. 电子技术应用. 2018(05)
[3]一种新型的无芯片RFID双极化标签设计[J]. 左正璞,郭海燕,刘明敏. 电子技术应用. 2017(10)
[4]开槽无芯片RFID湿度传感器设计研究[J]. 宋洋,何怡刚,邓芳明,罗旗舞,孙占峰. 电子测量与仪器学报. 2017(07)
[5]基于FSS的无芯RFID标签结构[J]. 代一平,邹传云. 通信技术. 2016(01)
[6]基于HFSS对目标RCS的仿真研究[J]. 韩红斌,刘少强. 国外电子测量技术. 2015(03)
[7]开槽圆环型无芯片射频识别标签结构的设计[J]. 胡伟,邹传云,徐利. 电子技术应用. 2013(09)
[8]基于H型谐振器的L波段宽带高温超导滤波器设计[J]. 陈炜,曹必松,张晓平,魏斌,郭旭波,彭慧丽,金世超,张盈,卢新祥. 低温物理学报. 2009(02)
[9]等效电路法分析频率选择表面的双频特性[J]. 王焕青. 系统工程与电子技术. 2008(11)
博士论文
[1]频域编码无芯片RFID电子标签[D]. 马中华.兰州大学 2018
[2]声表面波射频辨识标签与系统研究[D]. 李庆亮.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]无芯片RFID标签结构的研究与设计[D]. 左正璞.西南科技大学 2018
[2]双极化RFID无芯片标签的研究与实现[D]. 陈晨.大连海事大学 2017
[3]基于超常媒质的无芯片RFID湿度传感器研究[D]. 孟影.大连交通大学 2017
[4]基于多谐高阻抗表面的无芯RFID标签的编码研究[D]. 代一平.西南科技大学 2016
[5]无芯片射频识别标签及其识别系统天线的研究[D]. 许莉娜.山西大学 2016
[6]新型频率选择表面的设计与优化研究[D]. 尹柏林.安徽大学 2016
[7]基于电磁波极化特性的RFID技术应用研究[D]. 岑宣良.华南理工大学 2015
[8]RFID无芯片标签设计[D]. 王杰.北京邮电大学 2015
[9]无芯片RFID标签编码方式设计[D]. 吴紫涵.西安电子科技大学 2014
[10]无芯片RFID标签的研究与设计[D]. 李慧心.北京邮电大学 2014
本文编号：3287765
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３圆形嵌套无芯片标签??Ｆｉｇ．?１．３?Ｒｏｕｎｄ?ｎｅｓｔｅｄ?ｃｈｉｐｌｅｓｓ?ＲＦＩＤ?ｔａｇ??
?大连交通大学全日制专业硕士学位论文???随着对频移编码技术研宄逐渐加深，在标签设计过程中，常常需要较宽的工作频带，??会造成频带利用率低等问题，为例优化标签设计，可采用频带分配技术来提高频带利用??率。２０１５年，Ｍ．Ｍ．Ｋｈａｎ提出了一种划分频带的无芯片ＲＦＩＤ标签［１７］，采用闭环形作为??标签结构，如图１．４（ａ）所示，采用喷墨打印技术将银纳米颗粒墨水印刷在介质基板上。??标签按照时刻将频段划分为年、月、日、时、分和秒６个部分，如图１．４（ｂ），通过微调??谐振器可使其在划分的频带内谐振，频带利用率大大提高，且标签编码密度也达到了??３．５６?ｂｉｔｓ／ｃｍ２。??＿丨＿??ＴＪ：?２＼ｍＨＨｘ?ｚｗｍｍ??Ｅ?Ｊ?Ｉ?Ｉ?丨?“１?—１?斤??Ｆｌｕｅｎｃｙ?（Ｇｉｂ）??（ａ）标签结构?（ｂ）标签编码准则??图１．４类环形无芯片ＲＦＩＤ标签??Ｆｉｇｌ?．４?Ｃｌａｓｓ?ｒｉｎｇ?ｃｈｉｐｌｅｓｓ?ＲＦＩＤ?ｔａｇ??基于相位编码的无芯片ＲＦＩＤ标签是通过改变谐振器频率的相位来实现，在事先设??计时需要先选定一个参考相位，通过调整谐振器来改变谐振相位，通过与参考相位比较??来编码，这种标签优点是编码容量较高。法国Ｓ．Ｔｅｄｊｉｎｉ教授于２０１６年设计了一款基于??ＲＣＳ曲线相位编码的无芯片ＲＦＩＤ标签［１８］。如图１．５（ａ）所示，标签用Ｃ形贴片谐振器作??为标签结构，采用０．８１１１１１１厚的？１１－４（４＝４．６，１３１１５＝０．０１３）介质基板。基于１＾３相位编??码准则如图１．５（ｂ）所示，通过改变Ｃ形贴片的间隙使其频率特性曲线的相位发生变化，??调节长度可以实现频率的偏移，所以控制谐
？?Ａ（＾）?ｔｆｌｉｋｉ?＊?＆（ｔ，）?７??（ａ）标签结构?（ｂ）相位编码原理??图丨．５?Ｃ型贴片无芯片标签??Ｆｉｇ．?１．５?Ｃ?ｔｙｐｅ?ｃｈｉｐｌｅｓｓ?ＲＦＩＤ?ｔａｇ??双极化ＲＦＩＤ标签利用了水平和垂直极化互不干扰的优点，通过对标签结构设计，??使其在不同极化方向波的照射下可产生不同的频率响应，从而使编码容量加倍。２０１５??年，莫纳什大学的Ｎ．Ｃ．ｌＣａｒｍａｋａｒ教授提出了一种“Ｉ”形开槽双极化无芯片标签［｜９〗，??标签水平和垂直方向开槽的数量不同，如图１．６（ａ）所示。图１．６（ｂ）为其在水平和垂直两个??极化波照射下的仿真结果，可见两个极化方向下都有９个谐振波谷，通过移除某个方向??的谐振器数目，编码位数可达到１８ｂｉｔｓ。??ａｊ２￥－ｔ?１??ｆ５?１?竺■??．４０?Ｊｌｌｉ－ｌ＾＾ＨＰｒｏｂｅ—＿：??６?８?１０?１２??Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?（ＧＨｚ）??（ａ）标签结构?（ｂ）双极化编码原理??图１．６丨型槽双极化标签??Ｆｉｇ．?１．６?Ｉ－ｓｌｏｔ?ｄｕａｌ－ｐｏｌａｒｉｚｅｄ?ｃｈｉｐｌｅｓｓ?ＲＦＩＤ?ｔａｇ??变极化无芯片标签同样采用两个极化特性，通过极化来区分标签与周围环境所反射??回来的信号，能提高标签识别的精度。２０１３年，法国Ｓ．Ｔｅｄｊｉｎｉ教授设计了一种变极化??无芯片标签［２Ｑ】，如图１．７（ａ）双“Ｌ”谐振器结构标签图，１．７（ｂ）为斜４５°放置的矩形贴片??标签。当标签收到正交极化波的照射时，标签在垂直极化方向上频率点的ＲＣＳ频谱呈??现为谐振波谷，而标签在水平极化方向上的频点处的ＲＣＳ频谱呈现为谐振波峰。图??１．８〇）（ｂ
【参考文献】：
期刊论文
[1]多谐振器无芯片RFID标签设计[J]. 夏正浩,邹传云. 传感器与微系统. 2018(07)
[2]基于方向独立无芯RFID标签的频域编码研究[J]. 王金魁,邹传云,胥磊. 电子技术应用. 2018(05)
[3]一种新型的无芯片RFID双极化标签设计[J]. 左正璞,郭海燕,刘明敏. 电子技术应用. 2017(10)
[4]开槽无芯片RFID湿度传感器设计研究[J]. 宋洋,何怡刚,邓芳明,罗旗舞,孙占峰. 电子测量与仪器学报. 2017(07)
[5]基于FSS的无芯RFID标签结构[J]. 代一平,邹传云. 通信技术. 2016(01)
[6]基于HFSS对目标RCS的仿真研究[J]. 韩红斌,刘少强. 国外电子测量技术. 2015(03)
[7]开槽圆环型无芯片射频识别标签结构的设计[J]. 胡伟,邹传云,徐利. 电子技术应用. 2013(09)
[8]基于H型谐振器的L波段宽带高温超导滤波器设计[J]. 陈炜,曹必松,张晓平,魏斌,郭旭波,彭慧丽,金世超,张盈,卢新祥. 低温物理学报. 2009(02)
[9]等效电路法分析频率选择表面的双频特性[J]. 王焕青. 系统工程与电子技术. 2008(11)
博士论文
[1]频域编码无芯片RFID电子标签[D]. 马中华.兰州大学 2018
[2]声表面波射频辨识标签与系统研究[D]. 李庆亮.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]无芯片RFID标签结构的研究与设计[D]. 左正璞.西南科技大学 2018
[2]双极化RFID无芯片标签的研究与实现[D]. 陈晨.大连海事大学 2017
[3]基于超常媒质的无芯片RFID湿度传感器研究[D]. 孟影.大连交通大学 2017
[4]基于多谐高阻抗表面的无芯RFID标签的编码研究[D]. 代一平.西南科技大学 2016
[5]无芯片射频识别标签及其识别系统天线的研究[D]. 许莉娜.山西大学 2016
[6]新型频率选择表面的设计与优化研究[D]. 尹柏林.安徽大学 2016
[7]基于电磁波极化特性的RFID技术应用研究[D]. 岑宣良.华南理工大学 2015
[8]RFID无芯片标签设计[D]. 王杰.北京邮电大学 2015
[9]无芯片RFID标签编码方式设计[D]. 吴紫涵.西安电子科技大学 2014
[10]无芯片RFID标签的研究与设计[D]. 李慧心.北京邮电大学 2014
本文编号：3287765
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