[發明專利]一種用于改善RFID工作環境的超表面、陣列及系統

在審

• 申請號: 202211401558.1
• 申請日: 2022-11-10
• 公開（公告）號: CN115566436A
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 崔悅慧;張揚;李融林;薛泉
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;G06K7/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 王東東

本發明公開了一種用于改善RFID工作環境的超表面、陣列及系統，超表面包括第一超表面單元及第二超表面單元，兩個超表面單元的結構呈鏡像對稱，兩個超表面單元的共極化反射系數曲線和交叉極化反射曲線重合，反射相位差為π，上述超表面根據遺傳算法排布構成超表面陣列，實現對電磁波全方向的散射，解決封閉空間內場不均勻的問題。本發明提高密閉腔體內電子標簽的識別率，實現對內部空間的高效利用，解決RFID目前所存在的問題。

技術領域

本發明涉及人工電磁材料及射頻識別領域，特別涉及一種用于改善RFID工作環境的超表面、陣列及系統。

背景技術

物聯網的高速發展使得RFID技術應用的領域和范圍越來越廣泛，在一個RFID系統中，讀寫器天線通過產生電磁場，利用無線電射頻方式無接觸地和電子標簽進行信息互換，以達到識別目的。然而，在RFID眾多應用領域里的特定應用環境中，RFID系統中讀寫器和電子標簽之間會存在無法識別的情況。例如在資產管理中，封閉的金屬保險柜內，受限于四周金屬壁的邊界條件，工作在特高頻(Ultra High Frequency，UHF)頻段的讀寫器天線在金屬柜內所產生的電場分布是不均勻的，即在該特定空間中某些位置的電場強度過小或者過大，這直接會導致處于電場強度過小位置的電子標簽無法被有效識別，處于電場強度過大位置的電子標簽有可能會被損壞。以上兩種情況都會影響金屬保險柜內電子標簽的識別率，使得金屬保險柜內的空間無法被高效利用。因此，為應對未來RFID技術更復雜的工作環境，在UHF頻段下改善封閉金屬柜內的場不均勻問題，提高其中電子標簽的識別率，對其中的空間進行高效利用，填補RFID技術在該特定環境下的空白是極有意義和價值的。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發明的目的在于提供一種用于改善RFID工作環境的超表面、陣列及系統。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種用于改善RFID工作環境的超表面，包括第一超表面單元及第二超表面單元，兩個超表面單元的結構呈鏡像對稱，兩個超表面單元的共極化反射系數曲線和交叉極化反射曲線重合，反射相位差為π，第一超表面單元及第二超表面單元分別用“0”元素和“1”元素來標識，對應1-bit編碼位。

進一步，所述第一超表面單元及第二超表面單元均包括介質層，所述介質層的底面設置金屬地板，頂面設置金屬貼片，所述金屬貼片包括九條等寬金屬條，所述九條等寬金屬條構成一個雙箭頭結構及兩個V字形結構。

進一步，所述九條等寬金屬條按照長度分為第一金屬條、第二金屬條及第三金屬條；

所述第一金屬條為一條，設置在介質層的一條對角線上；

所述第二金屬條為四條，兩兩一組分別設置在第一金屬條的兩端，形成雙箭頭；

所述第三金屬條為四條，兩兩一組形成V字形，兩個V字形對稱設置在第一金屬條的兩側，V字形的兩個頂點位于介質層的另一條對角線上，且開口相對。

進一步，所述介質層為立方體結構。

一種超表面陣列，包括呈陣列排布的N×M個超表面超級單元，所述超表面超級單元包括第一超表面超級單元及第二超表面超級單元，通過設置陣列中第一超表面超級單元及第二超表面超級單元的位置及數量實現電磁波平均分配到每一個反射方向，所述第一超表面超級單元由多個所述的超表面呈陣列排布構成，該超表面為第一超表面單元；所述第二超表面超級單元由多個所述的超表面呈陣列排布構成，該超表面為第二超表面單元，第一超表面超級單元及第二超表面超級單元反射相位相差π,兩個超表面超級單元分別用“0”元素和“1”元素來表示，對應1-bit編碼位。

進一步，通過遺傳算法計算得到超表面陣列中第一超表面超級單元及第二超表面超級單元的位置及數量。

一種系統，適用于封閉金屬腔內的RFID識別，包括超表面圓盤，所述超表面圓盤由所述超表面陣列裁切構成，所述超表面圓盤設置在封閉金屬腔內的頂面，所述超表面圓盤與頂面平行，通過順時針或逆時針旋轉擾動，使得封閉金屬腔內的電磁場均勻。