声表面波射频标签的分析设计

【摘要】：RFID（射频识别）俗称电子标签，是一种非接触式的自动是识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象，并获取相关数据。射频识别卡可分为无源卡和有源卡两种，无源卡的特点是工作距离相对较短，但寿命长，对环境要求不高，有源卡的特点是体积较大、作用距离远，但成本较高，寿命有限，且对环境较为敏感。SAW（声表面波）标签是基于声表面波技术的射频识别标签，与传统的IC标签相比，具有多方面的独特优势。声表面波器件的工作频率f是由材料的声表面波传播速度v和波长决定的，即f v/。由于所采用的材料及光刻工艺的限制，目前的声表面波器件，其工作频率很难达到GHz。金刚石具有非常高的声表面波传播速度，以此作为衬底在现有的工艺条件下能制备出GHz的SAW器件，因此研究ZnO/金刚石多层膜的制备对高频SAW射频标签的发展有重要的实际意义。 本文内容包括RFID和SAW的基本理论，SAW标签的各部分组成及工作原理，适用于高频SAW射频标签的氧化锌/金刚石/硅多层膜的实验研究，标签天线尺寸小型化的问题等。主要工作包括： RFID的研究背景及其情况简介，阐述了现在国内外对SAW RFID的研究进展，介绍了SAW的工作原理，以及SAW射频标签的各个组成部分：IDT，反射栅，标签天线等的基本理论知识，接着讨论了SAW标签设计中的IDT及反射栅。之后重点分析了ZnO/金刚石多层膜结构，以及不同衬底上ZnO薄膜的制备，并对其进行了XRD和AFM表征，分析影响生成薄膜性能的实验参数，以及这些参数是如何影响压电薄膜性能的，最后介绍了标签的天线设计，讨论了在微带天线的基础上演变而来的平面倒F天线（PIFA），利用弯折减小长度，在保证天线频率等性能的前提下，使天线尺寸减小，达到标签小型化的目的。