无芯片RFID标签天线的研究与设计

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1、ResearchandDesignofChiplessRFIDTagAntennaADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterofEngineeringCandidate：SuLiSupervisor：Prof.HuangHui-fenSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TN822学校代号：10561学号：201521009750华南理工大学硕士学位论文无芯片RFID标签天线的研究与设计作者姓名

2、：苏丽指导教师姓名、职称：黄惠芬教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：电子与通信工程论文形式：应用研究研究方向：天线与射频技术论文提交日期：2018年4月10日论文答辩日期：2018年6月6日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：胡斌杰委员：章秀银、黄惠芬、潘咏梅、宋海娜摘要射频识别技术是一种通过射频信号实现信息双向传输的自动识别技术。该技术和传统的磁卡相比，具有非接触，抗污染，耐久性，阅读速度快，阅读距离远，样式多变，可重复擦写，可以同时识别多个射频卡，无磨损等多个

3、优点。无芯片RFID标签具有潜在的代替条形码的市场前景，近年来一直是专家学者们研究的重点。本文首先从RFID系统以及无芯片标签的发展历史及现状分析了各类无芯片标签的特点，然后研究了电磁散射理论和标签天线谐振机理。接着设计了三款高容量无芯片RFID标签天线，每一种天线结构都具有各自的特点。本文主要完成以下工作：1.研究了单开口‘U’型环结构的工作原理。基于后向散射原理和雷达散射截面，以‘U’型环为天线基本结构单元设计了一款双频点工作无芯片RFID标签天线。该天线通过短接线将每两个相邻单开口‘U’型环连

4、接起来，实现了单开口环个数n与谐振频点个数m的表达式：mn2(1)1。标签编码容量大于14.66bits/cm2。该天线设计仿真结果良好。2.基于后向散射原理和雷达散射截面，根据双频、双极化的应用需求，设计了一款基于同轴矩形环的双极化标签天线，该天线设计在实现双频点工作的同时不产生寄生谐振。实现矩形环个数n与谐振频点个数m的表达式：mn2(1)。同时闭合的电流环结构使标签天线具有磁性特性，对粘附的不同介质基板不敏感。然后通过移动短接线，移除短接线和矩形环等方式对标签进行ID编码技术研究

5、。最后根据天线的线极化特性设计了一款双极化RFID标签天线。该标签具有19bits/cm2的编码容量，是目前为止最高的。并且对天线进行了加工和测试。测试数据与仿真结果基本吻合。3.以频域编码理论为基础，根据后向散射原理和雷达散射截面，设计了一款三频点工作无芯片标签天线，该天线设计结合了矩形环和单开口‘U’型环的工作原理。实现开口环个数n与谐振频点个数m的表达式：mn3(1)。每个编码单元编码容量大于3bits。具有三个‘U’型环的标签结构编码容量大于12.62bits/cm2。通过HFSS对天

6、线在弯曲表面的特性进行仿真分析可知，该天线可以很好的工作于弯曲的物体表面。并且对天线进行了加工和测试。测试结果与仿真结果基本吻合。关键词：RFID；无芯片标签；双极化；编码容量IABSTRACTRadio-frequencyidentification(RFID)technologyisanautomaticidentificationtechnologywhichusingradiofrequencysignaltoachievetwo-wayinformationtransmission.RFI

7、Dhastheadvantagesofnon-contact,anti-pollution,durability,fastreadingspeed,highreadingspeedmovinglongreadingrange,variousstructure,rewritable,objectidentifiabilityandnon-abrasion,comparedtotraditionalmagneticcard.BecauseofthepotentialmarketofchiplessRFI

8、Dtagforreplacingbarcodes,ithasbeenthefocusofresearchbyexpertsandscholarsinrecentyears.ThispaperresearchesthebasicpropertiesofallkindsofchiplesstagthroughRFIDsystemandthedevelopmentandcurrentsituationofchiplesstagfirstly.Thenweresearchth