《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置：首頁 > 通信與網(wǎng)絡(luò) > 設(shè)計應(yīng)用 > 折疊偶極子陣列無芯標簽及其識別
折疊偶極子陣列無芯標簽及其識別
來源：電子技術(shù)應(yīng)用2012年第11期
徐 利，鄒傳云，謝朝臣，張 昭
西南科技大學(xué) 信息工程學(xué)院，四川 綿陽 621010
摘要： 針對傳統(tǒng)電子標簽的單片價格高、功率需求大等問題，在具體分析了基本諧振單元的基礎(chǔ)上提出了一種折疊偶極子陣列無芯標簽。該類標簽是不包含任何其他組件的散射體結(jié)構(gòu)，利用諧振體在特定頻點上的諧振特性，以不同物理參數(shù)諧振單元組合的方式產(chǎn)生特定的散射場頻域特性。對多個標簽結(jié)構(gòu)的極點參數(shù)進行了分析和仿真，結(jié)果表明，基于標簽極點的識別方式具有可行性。
中圖分類號： TN99
文獻標識碼: A
文章編號： 0258-7998(2012)11-0126-03
Folded dipole array-based chip-less tags and its identification
Xu Li, Zou Chuanyun, Xie Chaochen, Zhang Zhao
Information Engineering School of South-West University of Technology and Science, Mianyang 621010, China
Abstract： To overcome issues of traditional chipped tags in terms of high unit cost as well as lager power demand, a folded dipole array based chip-less tags is proposed on the basis of concrete analyzing to fundamental resonant cell. The chip-less tags is, in essence, a scattering structure contained no any other components. With the knowledge that particular characteristic of a resonance occurring in knowing frequency point, specific frequency-domain characteristic of scattering field is obtained by combination the resonant unit with different physical parameter. Due to the nature of pole, toughly associated with target shape and material, different tag structure generates various poles distribution. Through accurate analysis to the pole parameters of multiple structure tags, simulation results show that the target pole based identification method is feasibility.
Key words : Folded dipole; chip-less tag; matrix pencil method; pole

    射頻識別(RFID)是一種通過使用無線電波實現(xiàn)遠程標簽的識別和身份驗證的技術(shù)手段。目前，RFID的應(yīng)用已經(jīng)深入到日常生活的各個角落，典型應(yīng)用集中在檢票、 道路收費、物流、畜牧業(yè)和庫存管理等方面[1]。市場上應(yīng)用最廣、銷售量最大的標簽是工作在各種頻段的被動式標簽。這種系列的標簽雖然其銷量取得了巨大的增長，但是由于讀寫距離、功率需求及單位成本的限制，阻礙了它們的進一步發(fā)展[2]。傳統(tǒng)標簽的單位價格除了內(nèi)置集成芯片和天線外,還取決于天線與內(nèi)置芯片的連接封裝工藝水平。即使是使用由廉價基質(zhì)和噴墨打印技術(shù)制造的低成本天線,天線與RFID標簽內(nèi)置芯片的可靠連接以及封裝仍然是制約標簽單位價格降低的瓶頸所在。

     一種有效降低標簽成本的方法是考慮無芯RFID標簽[3-5]。該類標簽除了散射體結(jié)構(gòu)外不使用任何中間件及額外組件，標簽編碼數(shù)據(jù)存儲在導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，因此不需要硅芯片存儲數(shù)據(jù)。同時減少了因芯片與接收天線的組裝帶來的成本問題，與傳統(tǒng)標簽相比，其價格能大幅降低。 
    國內(nèi)外已有很多對無芯標簽的研究，參考文獻[6]中介紹了具有陷波頻率的橢圓偶極子標簽的多比特散射特性，通過在橢圓偶極子標簽上人為地引入凹槽，改變導(dǎo)體散射場頻域特性，實現(xiàn)無芯標簽的識別。參考文獻[7]介紹了4 bit電磁編碼的可打印微型無芯標簽，用于以紙質(zhì)和塑料為依托的物品。Jalaly等[8]提出了具有帶通和帶阻效應(yīng)的微帶偶極子諧振體陣列作為射頻條形碼標簽，通過改變諧振體的諧振頻率并觀察特定頻率點上諧振的有無進行數(shù)據(jù)編碼。
     結(jié)合以上分析，本文提出了一種基于目標極點識別的折疊偶極子陣列無芯標簽。這類標簽結(jié)構(gòu)簡單，除了散射體結(jié)構(gòu)外不含其他組件。通過對標簽結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)響應(yīng)進行極點提取，并根據(jù)極點分布規(guī)律進行數(shù)據(jù)編、解碼，實現(xiàn)標簽識別。
1 基本諧振單元
    任何金屬結(jié)構(gòu)都能以獨特的方式對入射平面波發(fā)生散射。無芯標簽本質(zhì)上是一種金屬散射體結(jié)構(gòu)，當受到源激勵時，能散射出與自身結(jié)構(gòu)有關(guān)的特定頻率特性。因此，數(shù)據(jù)可以編碼在標簽結(jié)構(gòu)中，并從其后向散射場中恢復(fù)出來。
 

 

     圖6中，極點個數(shù)對應(yīng)編碼組合中的1數(shù)目，亦即諧振單元個數(shù)；不同諧振單元構(gòu)成的標簽結(jié)構(gòu)對應(yīng)著不同的極點分布。因此，一旦獲得標簽極點分布規(guī)律即可實現(xiàn)對標簽的識別。

 

 

　  相同位置的極點不能完全重合，這是由于諧振單元相鄰諧振臂之間的耦合作用引起的；而諧振單元之間的相互獨立性使得諧振中心頻率保持不變。表2給出了圖5中極點參數(shù)的數(shù)值分析。
    由于極點的特殊性，利用極點分布而非頻域響應(yīng)進行數(shù)據(jù)編碼，不僅方便對離散參數(shù)而非連續(xù)波形進行數(shù)據(jù)處理，同時保證了編碼數(shù)據(jù)對激勵源和觀察位置的不敏感性。
    本文提出了一種折疊偶極子陣列無芯標簽，并通過對極點參數(shù)的分析，論證了折疊偶極子陣列作為無芯標簽及標簽識別方式的可行性。無芯標簽具有低功耗、結(jié)構(gòu)簡單、單片價格低等優(yōu)點，后續(xù)工作將著重研究環(huán)境因素尤其是附著物對標簽散射的影響以及標簽數(shù)據(jù)容量、數(shù)據(jù)安全等問題。
參考文獻
[1] 周曉光, 王曉華, 王偉. 射頻識別(RFID)系統(tǒng)設(shè)計、仿真與應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2008.
[2] DAS R.(2005)Chip versus chipless for RFID applications[C]. ACM international conference proceeding series, Grenoble France, 2005(121):23-26.
[3] PRERADOVIC S. A novel chip-less RFID system based on planar multi-resonators for barcode replacement[C].in RFID, 2008 IEEE International Conference on, 2008:289-296.
[4] MUKHERJEE S. Chip-less radio frequency identification by remote measurement of complex impedance[C]. in Wire  less Technologies, 2007 European Conference on, 2007:249-252.
[5] LU Z. An innovative fully printable RFID technology based on high speed time-domain reflections[C].in Conference on High Density Microsystem Design and Packaging and Component Failure Analysis HDP'06., 2006:166-170.
[6] MANTEGHI M, Y. Rahmat-Samii. Frequency notched UWB elliptical dipole tag with multi-bit data scattering properties[C]. in Antennas and Propagation Society International Symposium,2007 IEEE,San Diego,CA,2007:789-792.
[7] JANG H S, LIM W G, OH K S, et al. Design of low-cost chipless system using printable chipless tag with electromagnetic Code[J]. in Microwave and Wireless Components, Noverber 2010 IEEE, 2010,20(11):640-642.
[8] JALALY I. Robertson ID(2005) RF barcodes using multiple frequency bands[C]. IEEE MTT-S  Digest, June 2005.
[9] CHAUVEAU J, BEAUCOUDREY N, SAILLARD J. Characterization of radar targets in resonance domain with a reduced number of natural poles[C]. European Radar Conf. 2005, (EURAD 2005), October 2005:85-88.
[10] WANG S, GAUN X, WANG D,et al. Application of matrix pencil method for estimating natural resonances of scatters[J]. Electronics Letters, 2007(43):3-5.

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng)，未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。