无芯片RFID标签的设计及抗金属标签的研究

摘要

射频识别(RFID)技术在实际的工程中有着广泛的应用，例如货物识别、动物追踪和非接触式收费等。近年来，随着物联网市场的兴起，再次掀起了RFID标签的研究热潮。由于庞大的市场需求，使得低成本的无芯片RFID标签受到越来越多的研究。在RFID标签的应用环境中，金属物体会严重影响标签天线的性能，因此解决标签的抗金属问题具有重要的意义。 首先介绍了射频识别技术的基本工作原理和电磁场的基本理论。并对射频识别系统和无芯片RFID标签的工作原理做了简要的叙述。 然后设计了一种小型的UHF频段的RFID标签。分别使用加载人工磁导体(AMC)地板和加载吸波材料技术解决标签天线的抗金属特性。将设计好的AMC结构和吸波材料应用在RFID标签上，通过分析验证所设计的标签天线具有抗金属特性。设计了一种基于频率选择表面(FSS)的无芯片RFID标签。对所设计的标签进行斜入射波分析和极化角度分析，得到该标签具有极化不敏感、编码稳定的优点。本文还采用了交叉极化编码的思想，研究了标签的抗金属性能。验证了所设计的基于FSS的无芯片RFID标签完全可以适用在金属平台，拓宽了标签的适用范围，为无芯片RFID标签的研究提供了新思路。 最后设计了一种结构简单、易于实现的基于方向回溯天线的无芯片RFID标签。方向回溯天线的优点是不需要庞大的数字电路，就可以完成主动跟踪波束的功能。该标签具有方向回溯天线的这一优点，这有效地提高了标签的阅读范围。在标签天线的工作频带内设计了良好的编码结构。本文所设计的基于方向回溯天线的无芯片RFID标签具有体积小、性能稳定、成本较低等优点。该标签能够采用印刷电路技术进行批量生产。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1论文研究背景及意义

1．2国内外研究现状

1．3论文的主要工作与结构安排

2射频识别技术基本原理

2．1引言

2．2射频识别技术的理论基础

2．2．1电磁场的基本原理和天线辐射理论

2．2．2雷达散射截面积

2．2．3电磁波的极化

2．3射频识别系统

2．3．1射频识别系统的组成

2．3．3射频识别技术的应用

2．4无芯片RFID标签的工作原理

2．5本章小结

3抗金属RFID标签天线的设计

3．1引言

3．2加载AMC地板的抗金属RFID标签天线的设计

3．2．1 UHF频段RFID标签天线的设计

3．2．2 AMC地板的设计

3．2．3加载AMC地板的抗金属RFID标签天线的设计

3．3加载吸波材料的抗金属RFID标签天线的设计

3．3．1 UHF频段吸波体的设计

3．3．2加载吸波材料的抗金属RFID标签天线的设计

3．4基于FSS的抗金属无芯片RFID标签的设计

3．4．1基于FSS的无芯片RFID标签的设计

3．4．2基于FSS的无芯片RFID标签编码方式的设计

3．4．3基于FSS的无芯片RFID标签的抗金属射频识别系统

3．4．4基于FSS的抗金属无芯片RFID标签的设计

3．5本章小结

4基于方向回溯天线的无芯片RFID标签的设计

4．1引言

4．2方向回溯天线的设计

4．2．1方向回溯天线基本原理

4．2．2宽带双极化微带天线单元的设计

4．2．3方向回溯天线的设计

4．3无芯片RFID标签的编码方式的设计

4．3．1多阻带螺旋滤波器的设计

4．3．2基于DGS技术的螺旋滤波器的设计

4．4基于方向回溯天线的无芯片RFID标签的设计及验证

4．4．1基于方向回溯天线的射频识别系统

4．4．2基于方向回溯天线的无芯片RFID标签的设计

4．4．3基于方向回溯天线的无芯片RFID标签的环境分析

4．5本章小结

5工作总结与展望

5．1论文工作总结

5．2后续工作展望

致谢

参考文献

附录