无芯片RFID标签的研究与设计

论文摘要

射频识别作为一种新兴的自动识别技术,具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点,该技术与互联网、通讯等技术相结合,可实现全球范围内物品的跟踪与信息共享。随着该技术的不断发展,其应用领域正日益扩大,已成为当前的热点研究领域,具有广泛的应用前景。标签成本是RFID技术应用和发展的一大瓶颈,只有降低标签的成本才能广泛地应用。本文对UHF频段无芯片RFID标签的设计和研究就是基于这一背景,由于没有微芯片和片上电源,无芯片RIFD标签大大降低了成本。本文的主要内容主要包括以下几个方面：1、首先,论述了RFID系统组成及其工作原理；其次,对普通无源超高频RFID标签的数据传输原理进行了分析。然后,分析了超高频无芯片RFID标签的数据编码方式和系统工作原理。2、设计一种基于相位编码的无芯片RFID标签。它由三个正方形的微带贴片天线构成,每个天线都加载了开路微带传输线。三个天线有邻近的谐振频率,当受各自的谐振频率激励时,反射回带有不同相位特性的反向散射信号,即完成了对反向散射信号的相位调制。根据反向散射信号不同的相位特性,每一个标签可设计成一个唯一不可变的ID。3、设计一种基于多阻带螺旋滤波器的无芯片RFID标签。它包括一个接收天线,多阻带滤波器和一个发送天线。阅读器发射机发出一个多频信号至标签,无芯片标签中的多阻带滤波器把特定频率的信号变弱,从而创建了频谱,每一个标签拥有唯一的频谱特性也就意味着拥有唯一的ID。4、设计一种基于多谐振偶极子天线的无芯片RFID标签。该标签简化到只有两个天线的结构,一个垂直极化的圆盘单极子天线连接到一个水平极化的多谐振偶极子天线。多谐振偶极子天线取代了3结构中多阻带滤波器和发射天线的作用,使得标签结构更紧凑。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及其意义
• 1.2 RFID技术的历史、现状与发展前景
• 1.3 RFID标签的发展情况
• 1.4 本课题的意义与主要内容
• 1.4.1 选题的意义
• 1.4.2 本文的内容安排
• 2 RFID技术的基本原理
• 2.1 RFID系统的组成
• 2.1.1 标签
• 2.1.2 阅读器
• 2.1.3 计算机处理系统
• 2.2 UHF RFID系统工作原理
• 2.2.1 电磁场基本原理和天线辐射理论
• 2.2.2 数据传输原理
• 2.2.3 反向散射调制的能量传输
• 2.3 无芯片RFID标签系统工作原理
• 2.3.1 无芯片RFID标签的工作原理
• 2.3.2 无芯片RFID标签的识别距离
• 3 基于相位编码的无芯片RFID标签
• 3.1 系统简介
• 3.2 正方形微带天线的设计
• 3.2.1 微带天线的设计方法
• 3.2.2 正方形微带贴片天线的设计
• 3.3 SLMPA的散射特性
• 3.3.1 天线的散射机理和RCS分析
• 3.3.2 SLMPA对RCS的相位调制特性
• 3.4 无芯片RFID标签设计
• 3.5 标签识别距离和适用性
• 3.6 本章小结
• 4 基于多阻带螺旋滤波器的无芯片RFID标签
• 4.1 系统简介
• 4.2 微带圆盘单极子天线设计
• 4.2.1 天线结构
• 4.2.2 微带圆盘单极子天线的工作原理
• 4.2.3 圆盘半径r对天线输入端口反射系数的影响
• 4.2.4 地板宽度W对天线输入端口反射系数的影响
• 4.2.5 天线辐射性能仿真
• 4.2.6 无芯片RFID标签中天线的设计
• 4.3 多阻带螺旋滤波器设计
• 4.3.1 微带螺旋谐振器原理
• 4.3.2 多阻带螺旋谐振器设计
• 4.4 无芯片RFID系统仿真
• 4.4.1 无芯片RFID系统模型
• 4.4.2 自由空间损耗模块设计
• 4.4.3 无芯片RFID系统仿真
• 4.5 SHF频段35 BIT无芯片RFID标签
• 4.6 本章小结
• 5 基于多谐振偶极子天线的无芯片RFID标签
• 5.1 系统简介
• 5.2 基于多谐振偶极子标签的设计
• 5.2.1 理论基础
• 5.2.2 单振臂偶极子天线设计
• 5.2.3 多谐振偶极子天线设计
• 5.2.4 无芯片RFID标签设计
• 5.3 本章小结
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献