《集成感測器的無晶片RFID標籤研究》是依託華南理工大學，由賴曉錚擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：集成感測器的無晶片RFID標籤研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：賴曉錚
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
集成感測器的無晶片RFID標籤是目前無線感測器網路領域的研究熱點。本課題採用創新性的天線結構，把SAW感測器集成到無晶片RFID標籤上。提出一種諧振型SAW感測器的反向散射信號幅值檢測方法，以及一種延遲線型SAW感測器的反向散射信號相位檢測方法，解決了使用統一的連續載波反向散射工作原理實現無晶片RFID標籤ID識別和感測功能的問題。課題預期實現一種諧振型的無晶片感測器標籤，採用頻率編碼工作在超寬頻頻譜上；預期實現一種延遲線型的無晶片感測器標籤，採用頻率/相位聯合編碼工作在窄帶ISM頻段上；並給出上述兩種無晶片感測器標籤配套的閱讀器系統電路設計。本課題的研究在無晶片RFID標籤領域尚屬首創，預期研究成果將成為現有感測器節點和矽晶片感測器標籤技術的一種重要補充，套用前景廣闊。
結題摘要
本項目順利實施完成，共取得了3篇專利，4篇SCI檢索期刊論文和2篇EI檢索期刊論文。其取得的成果包括以下幾個方面：無晶片RFID標籤設計，RFID閱讀器天線系統研究，以及基於連續載波後向散射的感測方法研究。首先,我們提出了兩種類型的無晶片RFID標籤。一種採用了在微帶線上的多個諧振單元形成的帶阻結構，另一個則是使用了具有雙極化特性的正交十字結構。這兩種無晶片RFID標籤都是通過信號頻率編碼的形式在超寬頻頻譜上實現識別功能。其次,我們提出了近場RFID閱讀器架構和具有高度收發隔離的雙圓極化RFID閱讀器前端設計。我們實現了帶有寄生單元的摺疊偶極子近場閱讀器天線結構。寄生單元的尺寸可以用來調節天線工作在不同的超高頻RFID頻段上，例如樣品頻寬約為13.5MHz。另一種近場閱讀器天線架構則是由兩個SRR組成。樣品頻寬約為13MHz。我們提出了一個創新的雙圓極化閱讀器天線：由一條在地板下方的環形微帶線連線著天線的兩個連線埠，在地平面上方的輻射狀縫隙則提供了電磁場從微帶線耦合到輻射面的路徑。我們可以通過調節輻射縫隙的尺寸來調節天線匹配不同地區的RFID頻譜。最後，樣品顯示-10dB匹配頻寬達到18%,-3dB軸向比率(AR)頻寬達到11%,-25dB隔離頻寬達到11MHz。另一種提出的方案則是由輻射面，地面以及帶有獨立收發兩個連線埠的分支線耦合器(BLC)組成。分支線耦合器通過地面上的兩個H型縫隙提供了雙極化的輻射，而兩個收發連線埠之間的-25dB隔離頻寬達到65MHz(864-929MHz)。還有一種更創新的基於倒F天線（PIFA）的寬頻帶雙圓極化閱讀器系統也被提出。帶有箭狀縫隙的矩形邊角突起的地板缺陷結構（DGS）賦予了PIFA寬圓極化特性。而兩個圓極化PIFA天線沿著DGS地板的對角線呈對稱分布，同時在對角線的兩端都放置了矩形邊角突起，可以使得這兩個PIFA的匹配頻寬達到16.3%,-3dB軸向比率(AR)頻寬達到15.5%,以及-25dB隔離頻寬達到12.4%。最後,我們提出一個新穎的感測方法,利用連續載波反向散射實現遠距離的位移和角度感測。原理是用圓極化載波去激勵標籤，然後基於標籤回響的接收信號相位來分析物體的相對位移和相對角度。實驗結果顯示，在載波半波長範圍內，標籤返回信號的相位分別與物體的相對位移和相對傾角呈現線性關聯。
