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一種新型可打印無(wú)芯片RFID標(biāo)簽
時(shí)間:2018-06-25
提出了一種新型可打印無(wú)芯片RFID標(biāo)簽。標(biāo)簽由在矩形介質(zhì)板上蝕刻的多個(gè)按規(guī)律排列的直角型諧振器構(gòu)成,標(biāo)簽結(jié)構(gòu)對(duì)于多種極化方向的入射波都有著良好的穩(wěn)定性。同時(shí)提出了一種新的無(wú)芯片標(biāo)簽編碼方法,在不增加諧振器間相互耦合的前提下,使標(biāo)簽的編碼密度增加了一倍。標(biāo)簽工作在3.1~10.6 GHz的超寬帶頻率范圍內(nèi),在22 mm×11 mm的合理尺寸內(nèi)編碼密度高達(dá)3.3 bit/cm2。仿真給出了標(biāo)簽的雷達(dá)散射截面積曲線,仿真結(jié)果與理論分析一致,驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)的合理性。相比于傳統(tǒng)的無(wú)芯標(biāo)簽,該標(biāo)簽具有尺寸小和編碼密度高等優(yōu)點(diǎn),標(biāo)簽采用單層導(dǎo)體結(jié)構(gòu)能被直接印制在ID卡甚至紙張上。
射頻識(shí)別(RFID)系統(tǒng)是使用閱讀器從遠(yuǎn)程放置的標(biāo)簽提取信息的無(wú)線數(shù)據(jù)捕獲技術(shù)。該系統(tǒng)由兩個(gè)主要元件組成:數(shù)字編碼的RFID標(biāo)簽和用于從標(biāo)簽中提取編碼數(shù)據(jù)的RFID讀取器。對(duì)于不同的場(chǎng)合,需要使用特定的射頻識(shí)別系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的條形碼相比,RFID標(biāo)簽的優(yōu)點(diǎn)在于其較長(zhǎng)的讀取距離、穿透性和抗污染能力強(qiáng),因此它具有取代條形碼的潛在能力。但是目前的RFID標(biāo)簽相比于條形碼成本較高,所以它們?nèi)匀浑y以應(yīng)用于低成本領(lǐng)域。廣泛使用的無(wú)源有芯RFID標(biāo)簽的成本主要取決于其內(nèi)部使用的硅芯片。因此,目前的研究側(cè)重于研發(fā)可打印的無(wú)芯片RFID標(biāo)簽。如果標(biāo)簽的成本能夠降低到1美分,那么在低成本領(lǐng)域?qū)?huì)有數(shù)以十億計(jì)的標(biāo)簽需求量。
目前,相關(guān)文獻(xiàn)中提出了一些無(wú)芯片RFID標(biāo)簽。按照無(wú)芯片標(biāo)簽的檢測(cè)方法,它們被分為時(shí)域法、頻域法和相位域法。采用時(shí)域法的標(biāo)簽,根據(jù)一系列經(jīng)過(guò)時(shí)間延遲的脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽ID的檢測(cè)?;谙辔挥蚍ǖ臉?biāo)簽在文獻(xiàn)中被提出,是由枝節(jié)加載的多個(gè)貼片天線構(gòu)成的。文獻(xiàn)中提出了使用折疊偶極子諧振器構(gòu)造的無(wú)芯標(biāo)簽,但是標(biāo)簽對(duì)極化方向敏感。文獻(xiàn)中提出了一種在3.1 GHz~10.6 GHz的超寬帶(UWB)范圍內(nèi)最高可獲得35 bit的數(shù)據(jù)容量的頻域法標(biāo)簽,但其尺寸較大,難以被投入使用。相比于時(shí)域法和相位域法,基于頻域法構(gòu)造的無(wú)芯標(biāo)簽擁有更高的數(shù)據(jù)密度,通過(guò)標(biāo)簽在確定的頻點(diǎn)產(chǎn)生共振峰來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)芯標(biāo)簽的設(shè)計(jì)和編碼。因此,它們需要較寬的頻率范圍。
對(duì)于大多數(shù)文獻(xiàn)中提出的無(wú)芯標(biāo)簽,第一個(gè)要考慮的問(wèn)題來(lái)自于標(biāo)簽的尺寸和編碼容量之間的關(guān)系,現(xiàn)有的基于頻域法構(gòu)造的無(wú)芯標(biāo)簽,所采用的是在頻域的OOK(On Off Keying)編碼方式。所設(shè)計(jì)的無(wú)芯標(biāo)簽都需要特定的一個(gè)諧振單元來(lái)完成特定的一個(gè)比特的編碼,這使得標(biāo)簽的尺寸與數(shù)據(jù)的比特?cái)?shù)呈現(xiàn)出線性關(guān)系,想要獲取多比特的編碼數(shù)據(jù),標(biāo)簽尺寸也會(huì)隨之增大,這也使其失去了商業(yè)上的可行性。第二個(gè)需要考慮的問(wèn)題來(lái)自于諧振器之間的相互耦合。為了克服上述提到的無(wú)芯標(biāo)簽設(shè)計(jì)中所面臨的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種新型可打印無(wú)芯RFID標(biāo)簽,并提出了一種新的無(wú)芯標(biāo)簽編碼方法,能夠使無(wú)芯標(biāo)簽在減少諧振器數(shù)目的同時(shí),仍然可以獲得較高的編碼容量,同時(shí)減小了諧振器間的相互耦合,并提高了印刷公差。
射頻識(shí)別(RFID)系統(tǒng)是使用閱讀器從遠(yuǎn)程放置的標(biāo)簽提取信息的無(wú)線數(shù)據(jù)捕獲技術(shù)。該系統(tǒng)由兩個(gè)主要元件組成:數(shù)字編碼的RFID標(biāo)簽和用于從標(biāo)簽中提取編碼數(shù)據(jù)的RFID讀取器。對(duì)于不同的場(chǎng)合,需要使用特定的射頻識(shí)別系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的條形碼相比,RFID標(biāo)簽的優(yōu)點(diǎn)在于其較長(zhǎng)的讀取距離、穿透性和抗污染能力強(qiáng),因此它具有取代條形碼的潛在能力。但是目前的RFID標(biāo)簽相比于條形碼成本較高,所以它們?nèi)匀浑y以應(yīng)用于低成本領(lǐng)域。廣泛使用的無(wú)源有芯RFID標(biāo)簽的成本主要取決于其內(nèi)部使用的硅芯片。因此,目前的研究側(cè)重于研發(fā)可打印的無(wú)芯片RFID標(biāo)簽。如果標(biāo)簽的成本能夠降低到1美分,那么在低成本領(lǐng)域?qū)?huì)有數(shù)以十億計(jì)的標(biāo)簽需求量。
目前,相關(guān)文獻(xiàn)中提出了一些無(wú)芯片RFID標(biāo)簽。按照無(wú)芯片標(biāo)簽的檢測(cè)方法,它們被分為時(shí)域法、頻域法和相位域法。采用時(shí)域法的標(biāo)簽,根據(jù)一系列經(jīng)過(guò)時(shí)間延遲的脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽ID的檢測(cè)?;谙辔挥蚍ǖ臉?biāo)簽在文獻(xiàn)中被提出,是由枝節(jié)加載的多個(gè)貼片天線構(gòu)成的。文獻(xiàn)中提出了使用折疊偶極子諧振器構(gòu)造的無(wú)芯標(biāo)簽,但是標(biāo)簽對(duì)極化方向敏感。文獻(xiàn)中提出了一種在3.1 GHz~10.6 GHz的超寬帶(UWB)范圍內(nèi)最高可獲得35 bit的數(shù)據(jù)容量的頻域法標(biāo)簽,但其尺寸較大,難以被投入使用。相比于時(shí)域法和相位域法,基于頻域法構(gòu)造的無(wú)芯標(biāo)簽擁有更高的數(shù)據(jù)密度,通過(guò)標(biāo)簽在確定的頻點(diǎn)產(chǎn)生共振峰來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)芯標(biāo)簽的設(shè)計(jì)和編碼。因此,它們需要較寬的頻率范圍。
對(duì)于大多數(shù)文獻(xiàn)中提出的無(wú)芯標(biāo)簽,第一個(gè)要考慮的問(wèn)題來(lái)自于標(biāo)簽的尺寸和編碼容量之間的關(guān)系,現(xiàn)有的基于頻域法構(gòu)造的無(wú)芯標(biāo)簽,所采用的是在頻域的OOK(On Off Keying)編碼方式。所設(shè)計(jì)的無(wú)芯標(biāo)簽都需要特定的一個(gè)諧振單元來(lái)完成特定的一個(gè)比特的編碼,這使得標(biāo)簽的尺寸與數(shù)據(jù)的比特?cái)?shù)呈現(xiàn)出線性關(guān)系,想要獲取多比特的編碼數(shù)據(jù),標(biāo)簽尺寸也會(huì)隨之增大,這也使其失去了商業(yè)上的可行性。第二個(gè)需要考慮的問(wèn)題來(lái)自于諧振器之間的相互耦合。為了克服上述提到的無(wú)芯標(biāo)簽設(shè)計(jì)中所面臨的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種新型可打印無(wú)芯RFID標(biāo)簽,并提出了一種新的無(wú)芯標(biāo)簽編碼方法,能夠使無(wú)芯標(biāo)簽在減少諧振器數(shù)目的同時(shí),仍然可以獲得較高的編碼容量,同時(shí)減小了諧振器間的相互耦合,并提高了印刷公差。











