[發明專利]一種應用于密集布放場景下的RFID標簽及其互阻設計方法

無效

• 申請號: 201410493935.8
• 申請日: 2014-09-24
• 公開（公告）號: CN104241829A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 孟春陽;彭昌友;任秀方;李帥;田海燕;陳文濤
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及無線射頻識別領域，特別是涉及一種應用于密集布放場景下的RFID標簽及其互阻設計方法。

背景技術

射頻識別技術（RFID）利用無線射頻傳輸方式，在閱讀器和標簽間建立非接觸式雙向通信。該系統主要由后端處理單元——閱讀器和前端響應單元——標簽共同組成。按供電方式，標簽可分為有源、無源、半有源三類；按天線設計方式，有偶極子天線、微帶天線、縫隙天線等；按系統工作模式，有適用于低頻、高頻的電磁耦合模式標簽和適用于超高頻、微波頻段的反向散射模式標簽兩類。

應用于超高頻（860M-960M）的?RFID系統通信鏈路，分為閱讀器天線到標簽的前向鏈路和標簽反向散射至閱讀器天線的后向鏈路。在前向鏈路中，閱讀器天線發出射頻信號，標簽天線接收能量，并根據天線和芯片的匹配關系，傳遞能量至芯片，從而激活芯片。在后向鏈路中，標簽通過改變芯片阻抗方式，調制射頻載波，將攜帶數據的電磁波反向散射回閱讀器天線。依據前后向鏈路通信距離的比較，可計算得出RFID標簽在讀取過程中的主要受限因素。

目前針對多標簽群讀的研究比較少，評判性能好壞的標準也不一，主要有多標簽下，標簽整體的讀取率和目標標簽所需的最小發射功率兩類。

目前商用的RFID標簽，在單枚應用下，可讀取距離能達到3米以上，相較于傳統的條形碼，應用性更強；但在標簽密集布放場景中，物品間間距只有幾厘米，甚至幾毫米。如檔案館和圖書館中，針對厚度薄、間距密的大量紙質材料，利用RFID系統實現遠距離無誤讀取時，往往發生嚴重的標簽漏讀現象，降低了系統工作效率。多標簽密集布放場景下，標簽的群讀成為了現今阻礙RFID技術不斷擴大的一個關鍵問題。因而，設計制作能準確無誤、并高效地讀取芯片信息的RFID標簽，將在今后的RFID領域中，有著不容忽視的意義。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有RFID技術存在的缺陷，提供一種應用于密集布放場景下的RFID標簽及其互阻設計方法。設計制作的RFID標簽工作于超高頻920MHz，不僅單枚時，最大讀取距離遠至10m；且在多枚RFID標簽密集布放下，RFID標簽間產生的互阻抗小，所需讀取功率低，提高了系統的可靠性。

本發明采用的技術方案如下：

一種應用于密集布放場景下的RFID標簽，包括介質基板、其上的金屬微帶天線和芯片，其特征在于：所述金屬微帶天線的結構是由一對輻射貼片、一對彎折輻射臂和一個諧振匹配環組成，通過調節整體長度提升天線的增益，獲得更多的電磁輻射能量；調節天線結構參數改變天線和芯片的匹配關系，提高RFID標簽傳輸系數，為芯片獲得更多的傳輸能量。所述的RFID標簽，介質基板為單面矩形結構，采用PET聚丙乙烯為材質。其上的金屬微帶天線使用導電材料銅，由激光在銅片上雕刻制成。所述的一對輻射貼片呈矩形狀，通過與彎折輻射臂相連，對稱設置在諧振匹配環兩側，為天線提供容性阻抗，改善天線諧振頻率；所述的一對彎折輻射臂，呈“弓”字形，兩邊各計10次彎折，將輻射貼片和諧振匹配環相連，長短不一的彎折線減小了天線的電長度，并提供容性和感性阻抗，可實現天線和芯片的阻抗匹配和RFID標簽的小型化；所述的諧振匹配環呈∏形，其中橫向臂和彎折輻射臂相連，兩條橫向臂和饋線相連，饋線焊接在芯片的正負兩極，采用單端口連接方式，諧振匹配環相當于一個阻抗變換器，可調整RFID標簽的阻抗匹配，其中橫向臂的長度還可改變天線的增益。

該RFID標簽設計方法，采用RFID標簽互阻設計方法，應用于對上述標簽進行設計，其特征在于：根據計算公式找出RFID標簽影響參數，通過Ansoft?HFSS仿真軟件實現參數的優化設計，使得RFID標簽密集布放時，產生的互阻抗小。具體操作步驟如下：

1)??????計算在多個RFID標簽密集布放下，此時所需識別的RFID標簽傳輸系數表達式，得出公式中的影響因素。并找出對應的RFID標簽影響參數。由二端口網絡模型和RFID標簽傳輸系數τ的計算公式，可推導出在多個RFID標簽密集布放下，此時所需識別的RFID標簽的傳輸系數???????????????????????????????????????????????表達式，如下所示：

式中，為第i個RFID標簽的傳輸系數，為RFID標簽的輸入阻抗的實部，為芯片的阻抗實部，為RFID標簽的輸入阻抗，為芯片阻抗，