《電子技術(shù)應(yīng)用》
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折疊偶極子陣列無(wú)芯標(biāo)簽及其識(shí)別
來(lái)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(yáng) 621010
摘要： 針對(duì)傳統(tǒng)電子標(biāo)簽的單片價(jià)格高、功率需求大等問(wèn)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(wú)芯標(biāo)簽。該類(lèi)標(biāo)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(diǎn)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(chǎng)頻域特性。對(duì)多個(gè)標(biāo)簽結(jié)構(gòu)的極點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行了分析和仿真，結(jié)果表明，基于標(biāo)簽極點(diǎn)的識(shí)別方式具有可行性。
中圖分類(lèi)號(hào)： TN99
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
文章編號(hào)： 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(shí)別(RFID)是一種通過(guò)使用無(wú)線電波實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程標(biāo)簽的識(shí)別和身份驗(yàn)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(gè)角落，典型應(yīng)用集中在檢票、 道路收費(fèi)、物流、畜牧業(yè)和庫(kù)存管理等方面[1]。市場(chǎng)上應(yīng)用最廣、銷(xiāo)售量最大的標(biāo)簽是工作在各種頻段的被動(dòng)式標(biāo)簽。這種系列的標(biāo)簽雖然其銷(xiāo)量取得了巨大的增長(zhǎng)，但是由于讀寫(xiě)距離、功率需求及單位成本的限制，阻礙了它們的進(jìn)一步發(fā)展[2]。傳統(tǒng)標(biāo)簽的單位價(jià)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(jià)基質(zhì)和噴墨打印技術(shù)制造的低成本天線,天線與RFID標(biāo)簽內(nèi)置芯片的可靠連接以及封裝仍然是制約標(biāo)簽單位價(jià)格降低的瓶頸所在。

     一種有效降低標(biāo)簽成本的方法是考慮無(wú)芯RFID標(biāo)簽[3-5]。該類(lèi)標(biāo)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(biāo)簽編碼數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，因此不需要硅芯片存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。同時(shí)減少了因芯片與接收天線的組裝帶來(lái)的成本問(wèn)題，與傳統(tǒng)標(biāo)簽相比，其價(jià)格能大幅降低。 
    國(guó)內(nèi)外已有很多對(duì)無(wú)芯標(biāo)簽的研究，參考文獻(xiàn)[6]中介紹了具有陷波頻率的橢圓偶極子標(biāo)簽的多比特散射特性，通過(guò)在橢圓偶極子標(biāo)簽上人為地引入凹槽，改變導(dǎo)體散射場(chǎng)頻域特性，實(shí)現(xiàn)無(wú)芯標(biāo)簽的識(shí)別。參考文獻(xiàn)[7]介紹了4 bit電磁編碼的可打印微型無(wú)芯標(biāo)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(biāo)簽，通過(guò)改變諧振體的諧振頻率并觀察特定頻率點(diǎn)上諧振的有無(wú)進(jìn)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(biāo)極點(diǎn)識(shí)別的折疊偶極子陣列無(wú)芯標(biāo)簽。這類(lèi)標(biāo)簽結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，除了散射體結(jié)構(gòu)外不含其他組件。通過(guò)對(duì)標(biāo)簽結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)響應(yīng)進(jìn)行極點(diǎn)提取，并根據(jù)極點(diǎn)分布規(guī)律進(jìn)行數(shù)據(jù)編、解碼，實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽識(shí)別。
1 基本諧振單元
    任何金屬結(jié)構(gòu)都能以獨(dú)特的方式對(duì)入射平面波發(fā)生散射。無(wú)芯標(biāo)簽本質(zhì)上是一種金屬散射體結(jié)構(gòu)，當(dāng)受到源激勵(lì)時(shí)，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(biāo)簽結(jié)構(gòu)中，并從其后向散射場(chǎng)中恢復(fù)出來(lái)。
 

 

     圖6中，極點(diǎn)個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)編碼組合中的1數(shù)目，亦即諧振單元個(gè)數(shù)；不同諧振單元構(gòu)成的標(biāo)簽結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)著不同的極點(diǎn)分布。因此，一旦獲得標(biāo)簽極點(diǎn)分布規(guī)律即可實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽的識(shí)別。

 

 

　  相同位置的極點(diǎn)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(dú)立性使得諧振中心頻率保持不變。表2給出了圖5中極點(diǎn)參數(shù)的數(shù)值分析。
    由于極點(diǎn)的特殊性，利用極點(diǎn)分布而非頻域響應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼，不僅方便對(duì)離散參數(shù)而非連續(xù)波形進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時(shí)保證了編碼數(shù)據(jù)對(duì)激勵(lì)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(wú)芯標(biāo)簽，并通過(guò)對(duì)極點(diǎn)參數(shù)的分析，論證了折疊偶極子陣列作為無(wú)芯標(biāo)簽及標(biāo)簽識(shí)別方式的可行性。無(wú)芯標(biāo)簽具有低功耗、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、單片價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，后續(xù)工作將著重研究環(huán)境因素尤其是附著物對(duì)標(biāo)簽散射的影響以及標(biāo)簽數(shù)據(jù)容量、數(shù)據(jù)安全等問(wèn)題。
參考文獻(xiàn)
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