无芯片RFID标签结构与激励源优化研究

摘要

射频识别技术作为一种新兴的自动化识别技术，具有非接触、高速度通信等方面的优点。射频识别技术的标签结构的成本制约它的应用。无芯片标签结构可大大的降低标签的成本。基于频域特性与极点特性的方法，本文主要研究了无芯片标签结构的设计。
　　运用无芯片标签结构中的谐振电路，可以形成阻带特性波形的方法，设计了三种无芯片标签结构。(1)主要利用了传输线耦合C型谐振单元，与(2)传输线上蚀刻C型谐振单元两种方式，这两种谐振单元均能形成具有阻带特性的波形，本文设计了具有六比特位编码的标签结构。(3)结合当前研究热点的开环谐振器单元(Split Ring Resonantor，SRR)，与互补开环谐振器单元(Complementary Split Ring Resonantor，CSRR)，分别设计了具有三比特位编码的标签结构。
　　运用无芯片标签结构的物理属性与标签结构形成的主要极点一一对应关系的方法，设计了四种无芯片标签结构。(1)通过圆环开方形槽型标签结构，详细地分析了运用极点方法识别标签结构的可行性与简单可操作性。(2)由于入射平面波极化角度对雷达散射截面(Radar Cross section，RCS)的主要影响，本文设计了开槽圆环型，圆环开扇形型，开槽口阵列十字型三种标签结构，这三种结构均能实现对入射平面波极化角度的“不敏感”，这三种标签均能得到明显而稳定的极点与留数。由于这三种标签结构对入射平面波的入射角度，以及观测方位角度，入射波的极化角度的不敏感性，可成为无芯片射频识别标签结构。
　　本文最后，研究了超宽带通信系统中的波形对极点留数的影响。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 射频识别技术及其发展现状

1．2．1 RFID的概念

1．2．2 RFID技术主要特点与优势

1．2．3 RFID技术的发展趋势

1．2．4 RFID面临的挑战

1．3 无芯片标签概述

1．3．1 无芯片RFID标签的现状

1．3．2 无芯片标签的发展前景

1．4 课题的来源与任务

1．5 论文的主要研究内容和章节安排

1．5．1 主要研究内容

1．5．2 章节安排

2 基于频域法无芯片标签结构的设计

2．1 基于频域法无芯片标签工作原理

2．2 天线的理论

2．1．1 天线的主要性能指标

2．1．2 椭圆型单极子超宽带天线的设计

2．3 谐振电路单元的设计

2．3．1 耦合单个“C型”谐振单元的设计

2．3．2 耦合多个“C型”谐振单元的设计

2．3．3 蚀刻单个“C型”谐振单元的设计

2．3．4 蚀刻多个“C型”谐振单元的设计

2．4 无芯片标签结构的设计

2．4．1 编码为“111111”谐振单元的设计

2．4．2 编码为“011111”谐振单元的设计

2．4．3 编码为“111011”谐振单元的设计

2．4．4 编码为“011011”谐振单元的设计

2．5 本章小结

3 SRR／CSRR型无芯片标签结构的设计

3．1 SRR结构单元及其谐振特性

3．2 CSRR结构单元及其谐振特性

3．3 基于SRR型无芯片标签结构的设计

3．4 基于CSRR型无芯片标签结构的设计

3．5 本章小结

4 基于极点法无芯片标签结构的设计

4．1 基于极点法无芯片标签工作原理

4．2 奇点展开法相关理论

4．3 矩阵束法的相关理论

4．4 无芯片标签结构的设计

4．4．1 三个方形槽型标签结构

4．4．2 两个方形槽型标签结构

4．4．3 一个方形槽型标签结构

4．4．4 开方形槽型标签的极点分布

4．5 本章小结

5 极化角度“不敏感”型无芯片标签的设计

5．1 雷达散射截面的相关理论

5．1．1 RCS的定义

5．1．2 RCS的分类

5．1．3 RCS的影响因素

5．2 开槽口十字阵列型标签结构

5．2．1 极化角度对谐振频率的影响

5．2．2 双十字型结构单元

5．2．3 无芯片标签结构的设计

5．3 开槽圆环型标签结构的设计

5．3．1 观测角度对极点留数的影响

5．3．2 入射角度对极点留数的影响

5．3．3 极化角度对极点留数的影响

5．3．4 无芯片标签结构的设计

5．4 开槽圆环型结构物理属性的研究

5．4．1 标签结构的弯曲

5．4．2 标签结构的缩变

5．4．2 标签结构的断裂

5．5 圆环开扇形槽标签结构

5．5．1 开槽的角度对RCS值的影响

5．5．2 极化角度对极点留数的影响

5．5．3 标签结构的设计

5．6 本章小结

6 激励信号源的研究

6．1 超宽带的定义

6．2 超宽带信号的功率谱

6．3 不同宽度的高斯脉冲型波形

6．4 不同高斯偏导型波形

6．5 本章小结

结论

论文总结

今后工作和展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果