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《南京航空航天大学》 2017年
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抗介质超高频RFID标签研究

杨紫园  
【摘要】:超高频射频识别(RFID)技术在物联网、供应链中有着广泛的应用,标签作为RFID系统非常重要的一部分,其发展目前主要受两个方面的制约:一是标签对环境介质材料的适应性不足,二是标签的成本问题。因此对低成本抗介质标签的研究具有重要的工程意义。本文围绕RFID标签的这两个核心问题,研究了介质材料对超高频RFID标签的具体影响,采用标签-材料的一体化设计方法,实现了三款抗介质超高频RFID Inlay标签的设计,满足了抗介质标签的各项使用场景需求以及低价要求。本文的研究内容包括:(1)通过理论、仿真、实测研究分析了材料对标签工作性能的具体影响,探讨了材料的介电常数、损耗正切及尺寸大小等对标签天线的S11参数、输入阻抗、增益及方向图、阅读距离的影响,得出了有价值的规律。研究发现介电常数大于3的材料对标签性能影响很大,导致标签匹配变差甚至不能工作。在此基础上,提出标签-材料一体化的抗介质标签设计思路。(2)设计了一款适用于玻璃表面的超高频抗介质标签。玻璃的介电常数为5.5,该款标签可以同时适用于塑料、橡胶等介电常数在3-10之间的材料表面,解决了普通RFID标签在此类材料表面性能变差的问题。该标签匹配良好,其-10dB阻抗带宽为438.8MHz,天线增益为2.46dBi,最大阅读距离为2.04m。(3)设计了一款适用于水表面的超高频抗介质标签。水作为一种特殊介质,介电常数为81,需要单独进行抗介质设计,通过标签-水一体化设计,解决了普通RFID标签不能工作在水表面的问题。标签匹配良好,在谐振处S11=-34.1d B,其-10dB阻抗带宽为226.8MHz,天线增益为3.77dBi,最大阅读距离为0.82m。(4)设计了一款抗金属Inlay标签。标签匹配良好,在谐振处S11=-22.03dB,其-10dB带宽为750MHz,标签天线增益为5.45dBi,最大阅读距离为0.65m。通过Inlay方式大大降低了抗金属标签的成本。通过以上三款标签的设计,基本解决了不同应用场景中标签的适应性问题。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP391.44

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