一款超高頻RFID無源抗金屬標(biāo)簽的研究及設(shè)計(jì).pdf

1、近年來，超高頻射頻識(shí)別（UltraHigh FrequencyRadio Frequency Identification）技術(shù)日益成熟且應(yīng)用場(chǎng)景也不斷豐富，因而無源標(biāo)簽也更多應(yīng)用在諸如集裝箱表面在內(nèi)的金屬表面上。但是，由于金屬表面的理想導(dǎo)體邊界效應(yīng)致使原射頻識(shí)別系統(tǒng)不能正常工作且識(shí)別范圍大幅縮小，因而需要設(shè)計(jì)能夠在金屬表面上使用的特殊標(biāo)簽，即為抗金屬標(biāo)簽。
　　抗金屬標(biāo)簽的關(guān)鍵指標(biāo)是最大識(shí)別范圍，由阻抗匹配性和標(biāo)簽增益兩者共同決

2、定。當(dāng)前，缺乏增益較高的抗金屬標(biāo)簽，且測(cè)量芯片阻抗和天線阻抗在實(shí)際中也存在一定
　　問題，從而造成阻抗匹配的不確定性。因此，設(shè)計(jì)出一款高增益并且阻抗匹配性好的無源標(biāo)簽具有一定挑戰(zhàn)和現(xiàn)實(shí)意義。此外，標(biāo)簽成本是決定其能否商用的另一方面關(guān)鍵因素。當(dāng)前的抗金屬標(biāo)簽成本在材料或者制造方面相較于商用成本仍然較高。因而，本論文尋求設(shè)計(jì)出一款高增益、高阻抗匹配性、較大識(shí)別范圍且成本低的抗金屬標(biāo)簽，以解決上述問題。
　　本論文首先從基礎(chǔ)原理角

3、度入手分析了金屬平面對(duì)傳統(tǒng)標(biāo)簽的影響和抑制上述影響的因素。由此得出金屬表面的引入產(chǎn)生了駐波效應(yīng)和阻抗變換效果。上述二者又分別影響標(biāo)簽增益和阻抗匹配，從而使標(biāo)簽最大識(shí)別范圍急劇下降至不能正常使用。采用延展金屬地和增厚介質(zhì)板等措施可以有效減弱金屬平面對(duì)傳統(tǒng)標(biāo)簽的影響。
　　其次，本論文利用基于符合國家標(biāo)準(zhǔn)且自行設(shè)計(jì)流片的無源芯片進(jìn)行了抗金屬標(biāo)簽設(shè)計(jì)。根據(jù)本文提出的一種新型無源芯片阻抗測(cè)量方法，測(cè)量出無源芯片阻抗并以此給出標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)

4、目標(biāo)值。之后，依次經(jīng)過天線選型分析、結(jié)構(gòu)分析、傳輸線模型分析、空腔模型分析以及 HFSS軟件仿真，逐步確定了本標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)與尺寸數(shù)據(jù)，并得到滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的仿真性能結(jié)果。
　　使用現(xiàn)代工藝，本論文最后對(duì)上述設(shè)計(jì)抗金屬標(biāo)簽天線進(jìn)行了制造，后依照空腔反射原理提出一種本標(biāo)簽的改進(jìn)方案并給出改進(jìn)型性能值。根據(jù)本文采用的一種新型天線阻抗測(cè)量方法對(duì)標(biāo)簽天線成品進(jìn)行了測(cè)量，測(cè)量結(jié)果與目標(biāo)值及仿真值相吻合。之后對(duì)該標(biāo)簽開展了包含抗金屬性能在內(nèi)的全面測(cè)