用于金屬材質(zhì)表面的超高頻(UHF)電子標(biāo)簽研究.pdf

1、射頻識(shí)別技術(shù)(RFID,Radio Frequency Identification)是一項(xiàng)新興的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。RFID系統(tǒng)利用射頻信號(hào)通過空間耦合進(jìn)行雙向信息傳輸,實(shí)現(xiàn)對(duì)待識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別和數(shù)據(jù)采集。一個(gè)典型的RFID系統(tǒng)由讀寫器和電子標(biāo)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(gè)波段。其中超高頻段是最具有市場(chǎng)潛力的頻段,但是也是技術(shù)上最難實(shí)現(xiàn)的頻段之一。電子標(biāo)簽?zāi)茉垂?yīng)的方式不同,又分為有源和無源兩大

2、類。超高頻無源RFID標(biāo)簽具有讀寫距離遠(yuǎn)、數(shù)據(jù)速率高、易于批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn),所以超高頻無源RFID系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用,特別是針對(duì)特殊應(yīng)用環(huán)境的超高頻RFID產(chǎn)品的開發(fā),是目前RFID領(lǐng)域國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。在RFID標(biāo)簽設(shè)計(jì)中,標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵技術(shù)之一。天線設(shè)計(jì)的好壞很大程度上決定了RFID系統(tǒng)的性能指標(biāo),尤其是讀寫距離這個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。設(shè)計(jì)合適的標(biāo)簽天線,實(shí)現(xiàn)天線與標(biāo)簽芯片的阻抗匹配是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要點(diǎn),也是難點(diǎn)所在。天線設(shè)計(jì)的另一個(gè)挑戰(zhàn)是應(yīng)用

3、環(huán)境的影響,當(dāng)天線附近存在金屬或者液體時(shí),會(huì)嚴(yán)重影響天線周圍的電磁場(chǎng)分布,天線的諧振頻率、增益等特性也會(huì)受到影響,嚴(yán)重時(shí)天線會(huì)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(biāo)簽天線工作機(jī)理和設(shè)計(jì)方法并根據(jù)化學(xué)危險(xiǎn)品應(yīng)用環(huán)境,設(shè)計(jì)了一個(gè)工作在915MHz頻率的基于金屬材質(zhì)表面的RFID標(biāo)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(duì)背向的場(chǎng)起到了屏蔽作用,抑制了環(huán)境的影響。為了減小標(biāo)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(biāo)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(shí)現(xiàn)阻抗匹配。標(biāo)簽天線的輻射貼片、饋線和無源阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)平面結(jié)構(gòu),加工時(shí)可以同時(shí)刻蝕,簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝。本文設(shè)計(jì)的天線經(jīng)過實(shí)際加工制作,并安裝上標(biāo)簽芯片,構(gòu)成完整的RFID標(biāo)簽。經(jīng)讀寫器進(jìn)行實(shí)測(cè),參數(shù)調(diào)整后的標(biāo)簽讀寫距離達(dá)到60厘米以上。在金屬等不同介質(zhì)環(huán)境下都工作正