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《天津理工大学》 2011年
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基于射频识别的声表面波标签设计

孙瑞璞  
【摘要】:现阶段存在的识别技术包括条码、光学字符、话音识别、生物识别、磁卡、IC卡等技术。射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)是基于射频微波原理通过无线射频方式进行非接触式系统数据通信的自动识别系统。声表面波(Surface Acoustic Wave,SAW)标签是采用声表面波技术制作的射频识别标签,与上述技术相比具有诸多优势。 与应用最广泛的条形码相比,不受辨识对象尺寸和形状的限制,不受视野可见的必须性限制,较纸张类条形码不易损坏等优点。与另一种常见的IC标签相比,可以用于金属和液体物体上,在高温(-100℃~300℃)环境中可以使用,强电磁干扰影响小,只需要一次光刻刻蚀技术,加工过程所需步骤少,精确性要求不是很高,制造成本低。 本文内容包括RFID和SAW的基本理论、SAW标签各部分组成与工作原理、ZnO/金刚石多层膜构成的SAW标签的仿真设计、标签天线理论研究与仿真设计、SAW标签与天线之间的匹配等内容。主要工作包括: 在充分研究了SAW标签工作原理的基础上,采用δ函数模型和等效电路模型对标签分析,使用Matlab软件对标签的叉指换能器(IDT)的频率响应、插入损耗进行了讨论分析。并讨论了IDT的叉指对数N、声孔径W变化时标签系统性能的影响。 ZnO/金刚石多层膜单端口谐振器的SAW标签四种不同结构:(a)ZnO/IDT/金刚石结构;(b)短路金属层/ZnO/IDT/金刚石结构;(c) IDT/ZnO/金刚石结构;(d) IDT/ZnO/短路金属层/金刚石结构。设计的四种SAW标签工作在2.5GHz频率上,端口阻抗接近纯电阻50?,均采用均匀叉指换能器结构。 由于SAW标签是无线无源工作,需要接50?标签天线进行无线通信。首先考虑的是标签与天线的阻抗匹配问题,以达到最大功率传输的目的。设计了两种匹配网络:LC谐振电路匹配网络和等效微带线匹配网络。 使用ADS(Advanced Desiner System)软件设计了一款中心频率为2.5GHz印刷偶极子天线,采用弯曲振子臂方法使天线小型化,天线尺寸大约为33mm×30mm,输入阻抗接近50?,回波损耗S11=-24.371dB,驻波比为1.146,增益为1.448dB,阻抗带宽为22.6%,满足RFID通信系统要求。
【学位授予单位】:天津理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP391.44;TN821.4

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