一款超高頻RFID無源抗金屬標簽的研究及設計.pdf

1、近年來，超高頻射頻識別（UltraHigh FrequencyRadio Frequency Identification）技術日益成熟且應用場景也不斷豐富，因而無源標簽也更多應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體邊界效應致使原射頻識別系統(tǒng)不能正常工作且識別范圍大幅縮小，因而需要設計能夠在金屬表面上使用的特殊標簽，即為抗金屬標簽。
　　抗金屬標簽的關鍵指標是最大識別范圍，由阻抗匹配性和標簽增益兩者共同決

2、定。當前，缺乏增益較高的抗金屬標簽，且測量芯片阻抗和天線阻抗在實際中也存在一定
　　問題，從而造成阻抗匹配的不確定性。因此，設計出一款高增益并且阻抗匹配性好的無源標簽具有一定挑戰(zhàn)和現(xiàn)實意義。此外，標簽成本是決定其能否商用的另一方面關鍵因素。當前的抗金屬標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，本論文尋求設計出一款高增益、高阻抗匹配性、較大識別范圍且成本低的抗金屬標簽，以解決上述問題。
　　本論文首先從基礎原理角

3、度入手分析了金屬平面對傳統(tǒng)標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)生了駐波效應和阻抗變換效果。上述二者又分別影響標簽增益和阻抗匹配，從而使標簽最大識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傳統(tǒng)標簽的影響。
　　其次，本論文利用基于符合國家標準且自行設計流片的無源芯片進行了抗金屬標簽設計。根據(jù)本文提出的一種新型無源芯片阻抗測量方法，測量出無源芯片阻抗并以此給出標簽天線的設計

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