一本小说l字超宽带无屑的射频识别标签

文摘

小说紧凑dual-polarized-spectral-signature-based无屑的射频识别(RFID)标签。具体地说,一个l字resonator-based结构优化有不同的光谱特征在两个水平和垂直的偏振光,为了编码容量的两倍。谐振器的齿缝宽度和间距紧密放置谐振器也优化提高相互耦合,从而帮助实现高数据密度编码。拟议中的RFID标签操作/ 5 GHz 10 GHz频段。作为一个概念证明,三个不同的是18位双极化模拟射频识别标签,捏造,在消声室和测试环境。测量数据显示,与仿真结果合理的协议,对谐振器的频率位置、零深度和操作频谱带宽。

1。介绍

无屑的射频识别(RFID)技术已经广泛使用在几个应用程序,包括识别、跟踪和传感(1- - - - - -4]。无屑的RFID标签没有电子元件的功能,和这样的标签需要的发展成就的关键特性,包括(i)高数据编码能力,(2)高数据编码密度,(3)至少标签的方向敏感性,(iv)最低读者结构复杂性,(v)廉价的印刷适性5,6]。然而,可用的无屑的RFID标签不同时满足所有这些需求。

无屑的射频识别标签设计使用的频率、时间、阶段、混合和image-domain-based编码技术(3- - - - - -8]。频域(FD)标签编码成光谱的数据域。共振频率的存在与否(等级或null)与高阻抗电路称为谐振器或频率选择表面(FSS)是一个代码。

优先于其他FD标记由于其简单的设计,高数据密度,和简单的读者架构。到目前为止,数量的配置提出了FD标签(6,9- - - - - -13]。在几个关键性能参数,FD标签的设计被认为是提高数据编码密度(单位面积上的编码比特数)。FD标签分为两种类型:(i)频率选择滤波器传输标签,和(2)频率选择表面(FSS)或谐振器标记直接编码背散射信号。后来的设计类型是相对简单和紧凑的可提供更多的数据编码比特。无屑的RFID标签的设计,以回应询问波,这可能垂直,水平,圆形或椭圆极化。根据所需的应用程序中,可以使用一个特定的极化。注意,双极化标签可以更高的密度(比特/厘米²)比标记对极化(14]。然而,这种标签的读者需要双极化天线和同轴度对标签的方向(14]。一个增强的编码能力可以实现通过使用两个正交偏振标记审讯。数据编码能力主要由谐振器的类型,这是由于不同形状不同于对方。无屑的标签有圆形、矩形磁滞回线- U - I -, V-patch-based谐振器设计和演示了FD标签6,9- - - - - -15]。

两种类型的审讯技术用于FSS-based无屑的标签允许标识或编码的数据的阅读。第一个是基于阅读器天线和询问机天线(收发分置的测量方法)。第二个技术是基于单个天线读取和查询(单站测量方法),它发送一个宽带审讯信号读取信息的代码。第二个技术,是我们研究的重点,提出了优于第一种技术的低成本和最小设置的复杂性。

在这篇文章中,一个超宽频(超宽带)无屑的RFID FD标签,包括小说l字multiresonator结构增加编码密度的目的。根据作者的最好的知识,8位/厘米²编码密度呈现在15是最大的单站数据编码密度报道到目前为止FD标签。被提议的l字标记,另一方面,有12位元/厘米²数据编码密度,也就是说,它有18位生成电路的总面积1.5厘米²对于单站测量设置。的l字也一个内在的灵活性,允许不同的谐振器的长度在水平和垂直方向得到一个独立在每个偏振光谱特征。此外,可以产生不同的代码优化的一个代码,只需设置两个相邻谐振器长度相等,稍后将显示。

拟议的标签是模拟和兴奋无限使用弗洛凯港口CST仿真程序结构。制作标签截断在有限的3×3开发概念验证电路结构。制作电路显示性能优良有9位提出的深深度(最大和最小值之间的差异的null)值可能达到18.15 dB在考虑频谱。消声室的测量是由高增益喇叭天线。

2。提出无屑的标签

提出的无屑的RFID标签显示在图中1。设计标签由l字谐振器。关键设计参数 W, 和分别是,地面长度和宽度,长度吗我谐振器在垂直和水平方向上 槽宽度和垂直和水平间距。

的重复l字谐振器是有很深的共振级由于互动元件间的相互耦合。本质上,提出设计、水平/垂直片的长度减少数量从1增加到N。这本质上导致的第一个获得频率零(或一些),主要但不限于,对应于第一和第二谐振器之间的共振。这个频率是最低的共振频率,也就是最接近5 GHz,代表了最低有效位代码。提出的无屑的标签设计使用单层覆铜罗格的介质衬底,RT /特耐用®5880,损耗角正切的 的介电常数 和一个厚度 毫米。

3所示。设计和优化

主要步骤总结提出的设计方法标记下面列出。(1)确定的长度我谐振器在垂直和水平方向上 根据公式(13]: 在哪里的共振频率是我th谐振器在垂直方向(水平)c和光的速度和相对介电常数的衬底,分别。在提出的设计中,和由至少50 MHz达到不同垂直和水平偏振编码。最初,共振频率间隔在感兴趣的频段(5 - 10 GHz)这样

为N谐振器的数量,会有N−1级。的jth切口( )将频率之间的谎言和 的N谐振器排列,这样他们的目的是终止垂直和水平在同一水平(见图1(一))。反过来,这将导致不同的谐振器之间的间距在垂直方向(水平)。接下来,这个词是用来表示之间的间距jth和(j+ 1)谐振器在垂直和水平方向上 (2)设置所有谐振器相同的槽宽度,W。同时,设置 为 然后每个谐振器的长度,以便调整 为 反过来,这将导致一个一个标签的设计。自的目标是有一个紧凑的大小无屑的RFID标签,要求槽宽、槽间距进行了优化,以便他们有最小可能值在不影响预期的结果。(3)设置的长度k谐振器的价值 (或垂直极化和) (或水平极化)( ),(k−1)/kth切口被删除,可以产生不同的代码优化的一个代码,只需设置两个相邻谐振器长度相等。例如,数据1 (b)和1 (c)显示标记的结构在水平和垂直偏振编码101010101和101010101,分别。

4所示。仿真结果

进行全波仿真设计三种不同的标签与8,9,10谐振器。这些标签和相应的反应7,8,分别和9 null。我们注意到槽间距的变化影响谐振频率和切口的深度。在降低槽间距,有一种普遍的行为上升更高的共振频率的变化,反之亦然。提出结构的这一特性可用于开发不同的标签展示不同的光谱特征。图2显示了三个谐振器的光谱响应/签名时,被认为是一个标签。由于图2,引入附加的谐振器结果的共振频率的变化各自部分由于相互耦合。切口以特定的频率带宽,然而,仍然几乎相同的谐振器的数量无关。

表1给出了设计参数的值的标签10谐振器,和图3(一个)介绍了背散射信号与频率的变化从5到10 GHz垂直和水平极化作用下的一个标签。

对于每一个极化,拟议中的标签展品偏振的九位深null所示。提出设计达到最小到最大零深度,为不同的部分,分别从9.6 dB变化到18.15 dB。此外,不同位不同的带宽0.5 GHz 0.98 GHz低和高阶位,分别。位之间的最小和最大频移的正交偏振范围12到200 MHz,分别。图3 (b)另一方面,显示了另一个标签的响应有交替0和1。图3 (c)还显示响应代码101101011。作为比较,表2报告编码数据密度(/区域(cm的比特数²)对各种无屑的RFID标签可在文学,也遵循同样的设计方法提出了这项工作。很明显,优于之前报道的结果,提出了设计数据的密度。这可能归因于谐振器的形状,它允许双偏振编码和提供灵活性以减少大小通过控制谐振器之间的间距。

5。实验结果

出于演示的目的,一个代码,代码101010101,和101101011选择制作和演示。捏造一个代码标记如图4(一),另外两个编码数据5 (d)和5 (e)。标签的响应一直是衡量使用超宽频天线角操作从1到18个GHz从7 dBi 12 dBi增益值。的测量进行了消声室环境中,标签被放置在距离从阅读天线(参见图10厘米4 (b))。

数据5(一个)- - - - - -5 (c)现在的测量响应l字无屑的RFID标签在垂直和水平极化作用所需的光谱。测量结果显示9个null的存在为每个极化在同一频带(4.8 - 10 GHz)。背散射信号演示了一个零深度不同11分贝至22.5 dB和7 dB为水平和垂直偏振16分贝,分别。此外,零带宽小于220 MHz的所有比特和它可以达到678 MHz的101101011代码。

数据6(一)和6 (b)描述了测量(虚线)和模拟(实线)标记反应在水平和垂直偏振,分别。测量与模拟结果表明合理的协议性能,除了一个小278 MHz的频率最大的转变。频率的变化可能是由于制造公差。

此外,仿真结果与无限的结构和测量响应对应于一个截断有限周期3×3单元表面细胞,这可能会带来一个频移19]。注意,测量响应的峰值小于模拟反应5 dB的偏振。图7显示标签的反应在不同的距离。注意,响应15厘米后恶化,由此我们可以推断,15厘米可以合理地被认为是一个阅读的距离在这个实验设置。

6。结论

在这项工作中,单层无屑的RFID标签操作从5到10 GHz。l字介绍了谐振器来增加一些编码容量单位面积。拟议的结构实现了12位元/厘米²我们所知,这是最大的一个编码密度FD RFID标签单站测量的文献报道。关键性能参数进行了优化与几个全波模拟,尖锐的共振级18分贝深度,最大200 MHz带宽。被提议的l字FD标签操作/ 5 GHz (4.8 -9.8 GHz)。研究了电路通过考虑无限周期结构进行了优化。然而,捏造电路截断3×3单元细胞,引起了一场小的转变频率响应的测量数据。仿真性能合理的根据测量性能。拟议的FD标签在两个水平和垂直偏振编码能力。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者扩展他们的感谢院长以来在沙特国王大学科学研究的资金通过没有这项工作。rg - 1438 - 092。

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