基于反向散射原理的无芯片RFID系统研究

摘要

射频识别(RFID)技术是一种非接触式自动识别技术，通过发射电磁波信号对特定目标进行识别并读取目标中所含的特定信息。相比条形码技术，RFID技术具有读取距离远、穿透力强、信息量大、抗干扰等特点，但目前RFID标签多为有源或半有源器件构成，昂贵的制作成本严重阻碍RFID技术的推广与应用。因此，能够大大降低生产成本的无芯片RFID技术受到学者们的普遍关注。本文主要利用天线受到电磁波照射后产生反向散射的特性，重点研究基于此特性的无芯片RFID标签和读卡器系统，做了以下几方面的工作。
　　第一，阐述RFID系统组成及其工作原理，并详细分析单端口天线的基本参数和时域散射模型。
　　第二，着重研究了基于时域反向散射原理的标签模型，并根据该模型设计标签。使用一款超宽带天线作为标签天线，并对该天线进行性能参数仿真，判断是否适合作为标签天线。利用电磁仿真软件CST对标签进行仿真分析，分别从传输线长度、传输线密集程度、负载情况等方面分析这些参数对标签散射信号的影响。最后，提出两款无芯片RFID标签:单端口负载标签和双端口负载标签。其中单端口负载标签利用传输线长度变化对散射信号的影响进行编码，双端口负载标签联合利用传输线长度和负载情况变化对散射信号的影响进行编码。
　　第三，根据基于时域反向散射原理无芯片RFID标签特性，设计相应的RFID读卡器系统。系统的重点与难点在于超宽带信号的产生和接收。发射机部分利用雪崩原理产生超宽带窄脉冲作为标签的读卡信号;接收机部分完成采样门电路、采样脉冲产生电路、采样脉冲驱动电路、可变延时步进电路的设计，最后利用高频电路仿真软件ADS对发射机和接收机进行仿真分析，仿真结构显示所设计的读卡器系统能够完成对回波散射信号的分析与识别。