应用于声表面波标签的正交频率及其衍生编码的研究

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1、应用于声表面波标签的正交频率及其衍生编码的研究ResearchoftheOFCandits'derivativecodingforSAWtag学科专业：微电子学与固体电子学研究生：袁庆指导教师：肖夏教授天津大学电子信息工程学院二零一五年十二月摘要近年来，声表面波射频标签（SAWRFIDtag）作为物联网技术的“神经末梢”，以其独到的技术优势引起了广大研究者的兴趣。许多研究组织（NASA、欧洲宇航局、中电集团等）投入大量的人力物力，对SAWRFID进行基础和应用研究。目前通用的射频标签主要是基于IC的，但其使用

2、具有局限性，这主要与其数据存储的结构、Si基材料的性质有关。而表面波标签采用机械结构存储信息，而其较宽的温度容限使得它在一些特殊场合（太空、高温、高压、复杂电磁环境）与基于IC的RFID相比，具有独特优势。SAWRFID的存在正好弥补了IC基射频标签的缺陷，是整个射频标签体系的有利补充。本文从压电材料的基础理论和基础参数入手，介绍了压电器件的基本结构及用于分析压电器件的基础理论，主要对δ函数模型、耦合模（COM）模型、P矩阵模型及相关二阶效应进行了介绍。对于编码方式，主要介绍了正交频率编码（OFC）及相关衍生

3、编码方式。对其基本理论、传输函数、频率间隔等进行了推导，并通过在时域和频域上的分析，直观的体现出各编码方式的特点。在以上分析的基础上，使用相关模型和理论对提出的OFC结构进行理论分析，以P矩阵的各参量表征表面波器件的性质，包括反射系数、穿通系数、压电耦合系数、中心频率分布等，通过对这些参数的分析，验证系统设计的要求满足与否。对于POFC编码方式，提出了一种可行的频率间隔因子（S因子）的计算方法，用于指导如何兼顾频带消耗和相邻中心频率耦合的问题，并完成对S=1.5的POFC系统进行分析。本文尝试对OFC声表面波

4、射频标签进行有限元分析。使用三维周期模型分析IDT中心频率，使用单个反射栅模型的方法测量反射栅中心频率，对简易OFC标签进行有限元时序仿真。通过时域反射栅反射信号，提取频率信息。关键词：声表面波射频标签正交频率编码频率间隔因子耦合模模型P矩阵模型有限元分析ABSTRACTInrecentyears,asthe“nerveendings”ofthenetworkingtechnology,surfaceacousticwaveRFtaghasattractedtheinterestsofmanyresearch

5、erswithitsuniqueadvantages.VariousorganizationslikeNASA,EuropeanSpaceAgencyandCETChaveinvestedlotsofresourcesfortheresearchofSAWRFID.ThemostcommonusedRFIDisinbaseofIC.ButbecauseoftheshortcomingofitsarchitectureofthedatastorageandthecharacterofSi,theusingfie

6、ldofIC-basedRFIDislimited.SAWRFIDwithawidetemperaturelimitationandaphysicalstructuretostoretheinformationmakeitpossibletousetheRFIDinsomespecialfieldsuchasouterspace,hightemperatureorhighpressureenvironment,complicatedelectromagneticsurroundings.SoSAWRFIDco

7、vertheshortcomingofIC-basedRFIDandmaketheRFIDsystemenvironmentmoreperfect.Inthispaper,thebasictheoryandparameterofpiezoelectricmaterialarecalculated.Thebasicstructureandthetheorytoanalysisthepiezoelectricdevicesareintroducedwiththestepsofδmodel,COMmodel,Pma

8、trixmodelandtheparasiticeffects.ThreecorrelatedcodingwaysonthebasisofOFCtheoryareintroduced.Thebasictheory,transferfunctions,spaceofadjacentfrequenciesandsomeotherfunctionsarederivedforthosecodingways.