用于金屬材質(zhì)表面的超高頻(UHF)電子標簽研究.pdf

1、射頻識別技術(RFID,Radio Frequency Identification)是一項新興的自動識別技術。RFID系統(tǒng)利用射頻信號通過空間耦合進行雙向信息傳輸,實現(xiàn)對待識別物體的自動識別和數(shù)據(jù)采集。一個典型的RFID系統(tǒng)由讀寫器和電子標簽組成。根據(jù)工作頻率來分,RFID系統(tǒng)可以分為低頻,高頻,超高頻和微波四個波段。其中超高頻段是最具有市場潛力的頻段,但是也是技術上最難實現(xiàn)的頻段之一。電子標簽能源供應的方式不同,又分為有源和無源兩大

2、類。超高頻無源RFID標簽具有讀寫距離遠、數(shù)據(jù)速率高、易于批量生產(chǎn)等優(yōu)點,所以超高頻無源RFID系統(tǒng)的設計與應用,特別是針對特殊應用環(huán)境的超高頻RFID產(chǎn)品的開發(fā),是目前RFID領域國內(nèi)外研究的熱點。在RFID標簽設計中,標簽天線的設計是關鍵技術之一。天線設計的好壞很大程度上決定了RFID系統(tǒng)的性能指標,尤其是讀寫距離這個關鍵指標。設計合適的標簽天線,實現(xiàn)天線與標簽芯片的阻抗匹配是設計的關鍵要點,也是難點所在。天線設計的另一個挑戰(zhàn)是應用

3、環(huán)境的影響,當天線附近存在金屬或者液體時,會嚴重影響天線周圍的電磁場分布,天線的諧振頻率、增益等特性也會受到影響,嚴重時天線會無法工作。本文主要研究工作是研究基于金屬材質(zhì)表面的超高頻RFID標簽天線工作機理和設計方法并根據(jù)化學危險品應用環(huán)境,設計了一個工作在915MHz頻率的基于金屬材質(zhì)表面的RFID標簽天線。天線的基本形式是具有半球方向圖特性矩形微帶貼片天線,微帶天線的接地板對背向的場起到了屏蔽作用,抑制了環(huán)境的影響。為了減小標簽天線

4、尺寸,沒有使用傳統(tǒng)的半波矩形貼片,而是采用了加載短路墻的四分之一波長貼片。為了降低成本,采用FR4作為基片材料。標簽芯片和天線之間采用嵌入式微帶線饋電,并使用T型開路線實現(xiàn)阻抗匹配。標簽天線的輻射貼片、饋線和無源阻抗匹配網(wǎng)絡是一個平面結構,加工時可以同時刻蝕,簡化了生產(chǎn)工藝。本文設計的天線經(jīng)過實際加工制作,并安裝上標簽芯片,構成完整的RFID標簽。經(jīng)讀寫器進行實測,參數(shù)調(diào)整后的標簽讀寫距離達到60厘米以上。在金屬等不同介質(zhì)環(huán)境下都工作正