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声表面波射频标签的分析设计

张瑞  
【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。


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