無芯片rfid電子標簽的設計論文[帶圖紙]

1、<p>　　本科畢業(yè)設計(論文)</p><p>　　題目：無芯片RFID電子標簽的設計</p><p>　　系 別： 電子信息系 </p><p>　　專 業(yè)： 通信工程 </p><p>　　班 級： <

2、;/p><p>　　學 生： </p><p>　　學 號： </p><p>　　指導教師： </p><p><b>　　2013年 6月</b></p><p>　　無芯片

3、RFID電子標簽的設計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　射頻識別（RFID）是一種自動識別技術，具有體積小、容量大、壽命長、可重復使用等特點，該技術與互聯(lián)網(wǎng)、通訊等技術相結(jié)合，可實現(xiàn)全球范圍內(nèi)物品的跟蹤與信息共享。標簽成本是RFID技術應用和發(fā)展的一大瓶頸?；谶@一背景，無芯片射頻識別以其遠距離、高速度和低成本等特點成為當前的熱點研究

4、領域。隨著技術的發(fā)展，射頻識別技術應用領域日益擴大，并將成為未來信息社會建設的一項基礎技術。本文針對射頻識別標簽的應用需求，對無芯片射頻識別標簽進行了研究。</p><p>　　首先，論述了RFID系統(tǒng)的技術原理，并對無芯片RFID標簽的工作原理進行了分析。</p><p>　　其次，本文對無芯片RFID標簽的整體結(jié)構(gòu)做了介紹。同時闡述了螺旋諧振器的基本原理。</p><

5、;p>　　最后，利用Ansoft HFSS對所建模型進行了仿真，并分析了仿真結(jié)果。</p><p>　　關鍵詞：射頻識別；電子標簽；螺旋諧振器；微帶線</p><p>　　The Circuit Design of Chipless RFID Tag</p><p><b>　　Abstract</b></p><p

6、>　　Radio Frequency Identification (RFID) is all automatic identification technology, which has the character of small volume,high capacity,long life, reusability and so on. When combining with internet and communicati

7、on technology,RFID can realize object tracing and information sharing on a global scale.However,the cost of transponder is a major boaleneck in the application and development of RFID technology.For its chipless long—dis

8、tance,high-speed and low—cost,chipless RFID technology has become </p><p>　　At first,discusses the RFID technology and principle,and chipless RFID tag of principle is analyzed.</p><p>　　Secondly

9、,the article chipless RFID tag the overall structure are introduced，Also expounds the basic principle of spiral resonator.</p><p>　　Finally,using Ansoft HFSS to the model simulation,and analysis of the simu

10、lation results.</p><p>　　Key Words：RFID;tag;spiral resonator;microstrip line</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p><b>　　1.1題

11、目背景1</b></p><p><b>　　1.2研究意義1</b></p><p>　　1.3國內(nèi)外相關研究情況2</p><p>　　1.4課題研究的主要內(nèi)容3</p><p>　　1.5課題擬采用的研究方案4</p><p>　　1.6課題研究的重點與難點4<

12、/p><p>　　1.7論文的組織結(jié)構(gòu)4</p><p>　　2 RFID技術的基本原理5</p><p>　　2.1 RFID系統(tǒng)的組成5</p><p>　　2.1.1 標簽5</p><p>　　2.1.2閱讀器7</p><p>　　2.1.3計算機處理系統(tǒng)7</p>

13、;<p>　　2.2無芯片RFID標簽的工作原理7</p><p>　　2.2.1電磁場基本原理和天線輻射理論7</p><p>　　2.2.2 RFID的數(shù)據(jù)傳輸原理與信道研究10</p><p>　　2.2.3無芯片RFID標簽的工作原理與識別距離12</p><p>　　3 螺旋諧振器的設計13</p&g

14、t;<p>　　3.1螺旋諧振器的工作原理15</p><p>　　3.2諧振器的設計思路16</p><p>　　4 仿真結(jié)果與結(jié)論分析18</p><p>　　4.1單一螺旋諧振器的仿真18</p><p>　　4.2 3個螺旋諧振器級聯(lián)的仿真22</p><p>　　4.2.1編碼值為“

15、000”的諧振器結(jié)構(gòu)與仿真結(jié)果21</p><p>　　4.2.2編碼值為“010”的諧振器結(jié)構(gòu)與仿真結(jié)果22</p><p>　　4.2.3編碼值為“101”的諧振器結(jié)構(gòu)與仿真結(jié)果23</p><p><b>　　5 結(jié)論25</b></p><p>　　5.1設計結(jié)論25</p><p

16、>　　5.2收獲與體會25</p><p>　　5.3不足之處25</p><p><b>　　參考文獻27</b></p><p><b>　　致 謝27</b></p><p>　　附錄1 硬件實物圖31</p><p>　　附錄2 硬件實測環(huán)境

17、及結(jié)果32</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1題目背景</b></p><p>　　隨著社會現(xiàn)代化進程的加快，信息技術正迅速改變我們的生活。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，自動識別技術已經(jīng)在貨物銷售、物流分配、商品流通和生產(chǎn)制造等諸多領域得到了快速的普及和應用，初步形成了一個包括條形碼技

18、術、磁卡技術、系統(tǒng)集成化、聲音視覺識別等計算機、電子、通信技術為一體的高新科技學科?，F(xiàn)在，射頻識別技術（Radio Frequency Identification 簡稱 RFID）已經(jīng)走進人們的生活，它不僅是條形碼的簡單替代品，更能綜合無線通訊、微電子、互聯(lián)網(wǎng)等最新信息技術，對所有社會產(chǎn)品進行從生產(chǎn)、銷售、使用甚至回收處理進行全過程監(jiān)控管理，極大地提高整個社會的運轉(zhuǎn)效率[1]。</p><p>　　在過去的半個

19、多世紀里，RFID技術的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個階段：20世紀50年代是RFID技術和應用的探索階段；60到80年代期間，RFID變成現(xiàn)實，反向散射理論以及其他電子技術的發(fā)展為RFID技術的商業(yè)應用奠定了基礎。同時第一個RFID商業(yè)應用系統(tǒng)——商業(yè)電子防盜系統(tǒng)出現(xiàn)；九十年代末，隨著RFID應用的擴大，為了保證RFID設備和系統(tǒng)之間的相互兼容，RFID技術的標準化不斷得到發(fā)展，同時人們也意識到統(tǒng)一的RFID技術標準化的必然性，EPC Globa

20、l(全球電子產(chǎn)品代碼協(xié)會)就應運而生了；進入2l世紀初，RFID標準己經(jīng)初步形成。有源電子標簽、無源電子標簽及半無源電子標簽均得到發(fā)展。電子標簽成本不斷降低，應用規(guī)模和行業(yè)不斷擴大。無源電子標簽的遠距離、高速移動物體的識別成為需要并不斷成為現(xiàn)實。2003年11月4日，世界零售業(yè)巨頭沃爾瑪公司宣布，它將采用RFID技術追蹤其供應鏈系統(tǒng)中的商品，并要求其前100大供應商從2005年月起將所有發(fā)運到沃爾瑪?shù)呢洷P和外包裝箱貼上射頻標簽。沃爾瑪這

21、巨大的舉動揭開了RFID在開放系統(tǒng)中運用的序幕[2]。</p><p>　　作為21世紀十大重要技術之一，RFID在國外的應用已經(jīng)越來越普及，新加坡、韓國等國家都明確指出要重點發(fā)展射頻識別技術及其應用。中國是世界生產(chǎn)中心之一和最具潛力的消費市場，對RFID的應用需求也將越來越強烈。</p><p><b>　　1.2研究意義</b></p><p

22、>　　射頻識別標簽具有遠距離、高速傳輸、信息收集處理迅速、較好的應用環(huán)境適應性等特點，在近幾年來獲得極為迅速的發(fā)展。RFID技術用于物流、制造、公共信息服務等行業(yè)，可大幅提高管理與運作效率。隨著相關技術的不斷完善和成熟，RFID技術顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿εc應用空間。無芯片RFID電子標簽由于沒有芯片，所以成本大大低于傳統(tǒng)電子標簽，這樣就使無芯片RFID電子標簽可以大量生產(chǎn)，最終大規(guī)模應用于射頻識別市場。</p><

23、;p>　　現(xiàn)今唯一RFID標簽沒能取代條形碼的原因就是RFID標簽的成本相對條形碼來說仍然很高。無芯片RFID標簽由于沒有IC芯片，成本通常大大低于芯片RFID。利用印刷技術，無芯片RFID可以批量生產(chǎn)，更加降低了成本，大規(guī)模應用于射頻識別市場已經(jīng)指日可待。射頻識別技術于條形碼技術在物品識別的功能上有些類似，兩種技術之間的差異在于以下幾個方面[3]：第一，成本。條形碼技術的應用已經(jīng)十分廣泛，條形碼能夠印刷在物品表面，制作非常方便，

24、成本極低。條形碼掃描儀的成本也很低；而基于EPC的射頻識別技術是近年來的新技術，應用才剛剛開始，電子標簽包括芯片和印刷天線兩個部分，制作比較復雜，目前成本較高，而射頻識別閱讀器的成本很高，因此，單從成本方面來講，目前條形碼占有優(yōu)勢。第二，包含的信息。條形碼能夠包含的信息十分有限，而目前電子標簽的存儲的數(shù)據(jù)為64位，96位，或者更多位，而且這些數(shù)據(jù)能夠多次重復讀寫，因此在包含的信息方面，射頻識別技術占有優(yōu)勢。第三，自動化。條形碼掃描儀必須

25、正對條形碼才能閱讀中間不能有不透光的阻擋，而電子標簽和閱讀器之間只要中間的阻擋物能夠被電磁波穿透就可以讀?。毫硗?，條形碼閱讀器在某段時間</p><p>　　1.3國內(nèi)外相關研究情況</p><p>　　在RFID技術研究及產(chǎn)品開發(fā)方面，國外要比國內(nèi)領先很多，像美國、德國、英國、瑞典等日前均有較為成熟且先進的RFID系統(tǒng)。讀卡器方面的供應商有Symbol、Intermec、Alien、SA

26、VI等，芯片的供應商有Philips、TI和ST等。在閱讀器的芯片設計方面，目前已有少數(shù)廠家開始計劃設計閱讀器的專門芯片，目前還未見到有單芯片的射頻識別閱讀器產(chǎn)品。WJ Communications是一家射頻器件供應商，目前提供固定式閱讀器和手持閱讀器的產(chǎn)品，并且已經(jīng)開始設計單芯片的閱讀器射頻前端。</p><p>　　與發(fā)達國家相比，中國在RFID技術和應用上還只是處于發(fā)展初期。在硬件方面，國內(nèi)已具有了自主開發(fā)

27、低頻(LF)、高頻(HF)電子標簽芯片與讀寫器的技術能力，其中在HF頻段方面的設計技術接近洲際先進水平，已經(jīng)自主開發(fā)出符合應國際標準的芯片，并成功地實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，如我國居民第二代身份證的使用，一些城市公交射頻卡付費系統(tǒng)，校園一卡通以及北京2008年奧運會門票等。</p><p>　　根據(jù)應用場合的限制RFID標簽通常需要貼在不同類型、不同形狀的物體表面，甚至需要直接嵌入到物體內(nèi)部。由于標簽無線與閱讀器天線分別承擔

28、著接收能量和發(fā)射能量的作用，這些因素對天線的設計提出了嚴格要求。當前對RFID天線的研究主要集中在天線結(jié)構(gòu)和環(huán)境因素對天線性能影響以及減小天線尺寸上，出現(xiàn)了分型天線、片上天線等研究方向。</p><p>　　降低標簽成本和標簽芯片功耗是RFID電子標簽設計所解決的兩個問題。</p><p>　　a. 標簽成本 標簽成本是RFID技術商業(yè)應用能否取得成功的關鍵。RFID標簽的成本主要由IC芯

29、片、天線和封裝等幾部分構(gòu)成，芯片是其中的主要部分，大約占50％。由于現(xiàn)有的很多RFID標簽芯片設計都是基于特殊工藝(鍺硅、BiCMOS等)，因此成本很高。這樣高的成本顯然無法應用于價值較低的單件商品，應用范圍受到了很大限制，根據(jù)Auto-ID中心的預測，只有當RFID標簽生產(chǎn)成本降低到5美分時， RFID才可能得到大規(guī)模的應用。隨著微電子技術的飛速發(fā)展，CMOS工藝己能制造應用于微波波段的芯片，射頻電路能集成到大規(guī)模數(shù)字電路的芯片上，而

30、以CMOS工藝制造的無線系統(tǒng)將會有更低的制造成本，因此如何設計出與低成本CMOS工藝兼容的RFID標簽是現(xiàn)在研究的熱點。</p><p>　　b. 低功耗設計 標簽芯片所能獲得能量的大小和其自身功耗大小直接影響到標簽的識別距離。RFID作為被動式、遠距離的非接觸識別技術，其標簽芯片的工作能量全部來自于內(nèi)部電路對輸入射頻信號的整流和放大，因此標簽的內(nèi)部電路必須具有較高的轉(zhuǎn)換效率，可以把微弱的輸入信號轉(zhuǎn)換成芯片工作的

31、直流電壓，同時芯片本身要以極低的功耗正常運作[4]。</p><p>　　國外的RFID標簽芯片研究中采用了一些電路設計技術來降低標簽芯片各模塊電路功耗，如亞閾值電路、異步電路、絕熱電路、高效率整流電路、低功耗非易失存儲器設計等，取得了較好的效果。如何設計出功耗低，適用于RFID標簽芯片應用的單元電路是決定標簽芯片設計成功與否的關鍵。</p><p>　　1.4課題研究的主要內(nèi)容</

32、p><p>　　首先需要了解一些基本的知識，例如：射頻識別的概念以及工作原理、無</p><p>　　芯片電子標簽的基本組成、微帶線的結(jié)構(gòu)與應用背景、電路設計核心——諧振器的相關參數(shù)等。其中微帶線是無芯片電子標簽中最具特點的一種結(jié)構(gòu)。微帶線是指適合制作微波集成電路的平面結(jié)構(gòu)傳輸線，它具有兩方面的作用：1.高頻信號進行有效地傳輸；2.它能與其他固體器件如電感、電容等構(gòu)成一個匹配網(wǎng)絡，使信號輸出端

33、與負載很好的匹配。其次就是利用Ansoft HFSS軟件進行設計與仿真。其仿真的核心就是微波諧振器。微波諧振器是在微波領域具有儲能和選頻特性的元件，它相當于低頻電路中的振蕩回路。 </p><p>　　1.5課題擬采用的研究方案</p><p>　　根據(jù)題目要求，首先應確定的是微波諧振器的種類。微波諧振器一般有傳輸線性諧振器和非傳輸線性諧振器。在本題目中，應選擇的諧振器是傳輸線性諧振器。當

34、確定了諧振器的種類后，再要考慮的就是諧振器的耦合器件—線圈的繞制方法。只有自己認真的了解各種線圈繞制的優(yōu)缺點，才能找到最適合題目要求的繞制方法。最后，就是將設計好的諧振器級聯(lián)起來。此時需要考慮的問題就是消除互耦干擾，以便使整個系統(tǒng)能正常的工作。</p><p>　　1.6課題研究的重點與難點</p><p>　　重點在于諧振器的設計。如何設計出滿足于要求的諧振單元并能使其穩(wěn)定的工作是這次設

35、計的重中之重。難點在于消除諧振器之間的互耦干擾。由于設計初步的要求是具有3個諧振器，單元之間的干擾在所難免。怎樣才能將互耦干擾降到最低是必須要認真思考才能解決好的。</p><p>　　1.7論文的組織結(jié)構(gòu)</p><p>　　論文共有5個章節(jié)構(gòu)成，主要內(nèi)容及機構(gòu)安排如下：</p><p>　　第一章是緒論。簡要的論述課題的背景，說明課題的研究意義，并分析了課題研究

36、技術的相關情況。</p><p>　　第二章是RFID技術的組成原理的敘述。主要對RFID系統(tǒng)的組成以及其工作的基本原理做了介紹，另外，重點介紹了無芯片RFID的工作原理。</p><p>　　第三章是螺旋諧振器的設計理論。說明了螺旋諧振器的工作原理以及設計思路。</p><p>　　第四章是仿真結(jié)果與實驗分析。 包括了所有的仿真結(jié)果，并通過改變不同的參數(shù)來實現(xiàn)結(jié)果

37、的不同，以便得到最后的結(jié)論。</p><p>　　第五章是結(jié)論。主要包括最終結(jié)論，設計收獲與體會，設計不足以和需要改進的地方。</p><p>　　2 RFID技術的基本原理</p><p>　　2.1 RFID系統(tǒng)的組成</p><p>　　圖2.1為RFID系統(tǒng)組成原理圖，其中包括了標簽(Tag)、閱讀器(Reader)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

38、對整個RFID系統(tǒng)而言，閱讀器與標簽通過電磁波進行數(shù)據(jù)交換，其數(shù)據(jù)鏈路包含了數(shù)據(jù)的調(diào)制／解調(diào)、編碼／解碼、仿碰撞算法以及相關的協(xié)議標準等[5]。RFID技術的基本原理就是將RFID標簽安裝在被識別的物體上，當被標識的物體進入RFID系統(tǒng)的閱讀范圍時，利用空間電感耦合或者電磁耦合進行通訊，實現(xiàn)標簽和閱讀器之間的非接觸式信息通訊，標簽向閱讀器發(fā)送攜帶信息，閱讀器接收這些信息并進行解碼，通過串口RS232或RS485，將閱讀器采集到的數(shù)掘?qū)崟r

39、送入計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，并通過網(wǎng)絡傳輸給服務器，從而完成信息的全部采集與處理過程，以達到自動識別被標識物體的目的。</p><p>　　圖2.1 射頻識別系統(tǒng)框圖</p><p><b>　　2.1.1 標簽</b></p><p>　　標簽(tag)是RFID系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體，其主要作用是存儲唯一的數(shù)據(jù)信息（ID)，把自己與周圍其它標簽

40、區(qū)別開來，并與閱讀器之問實現(xiàn)通信[6]。它的最主要特征即是其工作頻率，它不僅決定了RFID系統(tǒng)的工作原理，還決定了閱讀器實現(xiàn)的難易程度和成本。一般意義上的標簽由天線和用于存儲有關標識信息電子芯片組成。其基本組成如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2 標簽的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　這里將RFID標簽分為有源、半有源、無源、無芯片四類[7]。</p><p&

41、gt;　　a. 有源標簽 內(nèi)部裝有電池，一般具有較遠的閱讀距離最遠甚至可以達到24m，不足之處是電池的壽命有限，大多為3—10年，在實際應用中需要不斷進行維護并且有一定的失效率，其成本也就相對較高，一旦電池失效，標簽即喪失功能，一般應用在對性能要求較高、讀寫距離要求較遠的場合。</p><p>　　b. 半有源標簽 與有源標簽類似，內(nèi)部設有電池，通常情況下可以作為有源標簽使用10年以上，在電池耗盡后可以繼續(xù)作為無

42、源電子標簽使用，從而進一步降低成本，延長了標簽的使用壽命，并節(jié)省了資源。有源工作條件下，其工作距離大于10m，在無源條件下，其距離為3-5m，可以有效替代有源標簽。</p><p>　　c. 無源標簽 內(nèi)部沒有電池，所需的工作能量需要從閱讀器發(fā)出的射頻波束中獲取，經(jīng)過整流、存儲后提供電子標簽所需的工作電壓，而標簽通過負載調(diào)制或反向散射的方式與閱讀器實現(xiàn)通信。盡管在閱讀距離等方面會受到一定的限制，但與有源標簽相比，

43、無源標簽具有較為低廉的成本以及廣泛的適應性，使其在物流、車輛管理、倉儲管理、零售業(yè)等領域有著廣泛的應用，其工作距離一般不會超過10m。</p><p>　　d. 無芯片標簽(chipless tag) 它是無源標簽中的新成員，內(nèi)部沒有IC電路，每個無芯片標簽都會以反向散射方式反射回帶有不同特征的反向散射信號，此特征可作為唯一的ID由閱讀器解碼識別。它的特點是超薄、低成本，存貯數(shù)據(jù)量少。作為RFID標簽實現(xiàn)的一個新

44、領域，有很重要的研究價值。</p><p>　　根據(jù)標簽的工作頻率分為低頻、高頻、超高頻和微波系統(tǒng)。低頻系統(tǒng)一般指其工作頻率小于300kHz，典型的工作頻率有：125KHz，225KHz；高頻系統(tǒng)一般指其工作頻率在3-30MHz，典型的工作頻率有：13.56 MHz；超高頻系統(tǒng)一般指其工作頻率在300MHz以上，典型的工作頻段有：860-960MHz；微波系統(tǒng)一般指其工作頻率在2.45GHz以上的，典型的工作頻段

45、有：2.45GHz，5.8GHz等。射頻標簽的工作頻率是其最重要的特點之一。標簽的工作頻率不僅決定著射頻識別系統(tǒng)的工作原理和識別距離，而且還決定著射頻標簽和讀寫器實現(xiàn)的難易程度。</p><p>　　2.1.2 閱讀器</p><p>　　閱讀器(Reader)是整個RFID系統(tǒng)中重要的組成部分之一，它是讀寫電子標簽信息的設備，主要任務是控制射頻模塊向標簽發(fā)射讀取或?qū)懭胄盘?，并接收標簽?/p>

46、應答，對標簽的標志信息進行解碼，將標志信息傳輸?shù)接嬎銠C處理系統(tǒng)以供處理。閱讀器包括天線、射頻模塊和控制單元[8]。此外，閱讀器還應與有計算機連接的通信端口，一邊將讀取的信息送往計算機處理或者從計算機獲得要寫入電子標簽的數(shù)據(jù)。</p><p>　　閱讀器的控制單元的功能包括：與應用系統(tǒng)軟件進行通信，并執(zhí)行應用系統(tǒng)軟件發(fā)來的命令；控制與電子標簽的通信過程；信號的編解碼；為精簡電子標簽芯片控制電路設計還可以執(zhí)行防沖突算

47、法；對電子標簽和閱讀器問要傳送的數(shù)據(jù)進行加密和解密，以及進行電子標簽和閱讀器間的身份驗證等附加功能。射頻模塊主要通過無線射頻自動捕獲電子標簽中的數(shù)據(jù)，完成收發(fā)信號的調(diào)制與解調(diào)。根據(jù)所支持的標簽類型不同以及所完成功能的不同，閱讀器的復雜程度是顯著不同的。</p><p>　　通常，在閱讀器的響應范圍之外，應答器處于無源狀態(tài)(無源標簽)。應答器工作所需的能量，如同時鐘脈沖和數(shù)據(jù)一樣，是通過耦合(非接觸的)獲得的。&l

48、t;/p><p>　　RFID閱讀器設計將向多功能、多借口、多制式，并向模塊化、小型化、便攜式、嵌入式等方向發(fā)展。同時，多閱讀器協(xié)調(diào)與組網(wǎng)技術也將成為未來發(fā)展方向之一。未來閱讀器的價格將大幅降低，并支持多個頻點，能自動識別不同頻率的標簽信息。</p><p>　　2.1.3 計算機處理系統(tǒng)</p><p>　　在RFID系統(tǒng)中，計算機處理系統(tǒng)主要用于實現(xiàn)與閱讀器之問的

49、通信功能，閱讀器可以通過RS232／485等標準接口與計算機處理系統(tǒng)進行通信，進而通過有線或無線通信網(wǎng)絡與服務器進行連接，通過服務器對數(shù)據(jù)進行記錄并實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的管理，從而構(gòu)成一個完整的信息管理平臺[9]。</p><p>　　2.2 無芯片RFID標簽的工作原理</p><p>　　2.2.1 電磁場基本原理和天線輻射理論</p><p>　　RFID技術是通

50、過無線信號來對目標實現(xiàn)識別的。閱讀器和標簽通過各自的天線構(gòu)建起二者之間的空間信息傳輸通道。這種信息傳輸通道的性能完全由天線周圍電磁場特性決定的。RFID技術作為一種無線傳輸技術，其天線的電磁傳播特性是RFID技術的基本原理。</p><p>　　a. 電磁場基礎 無線通信中，信息通過電磁波進行傳輸，交變的電場產(chǎn)生磁場，交變的磁場產(chǎn)生電場，Maxwell方程描述了空間每一點上每個時刻的電場和磁場情況[10]。交變的

51、電磁場用頻率為∞的正弦形式來表示時，可以得到以下的關系：</p><p><b>　　(2.1)</b></p><p>　　其中E是電場強度(V／m)，H是磁場強度(A／m)，B是磁通量密度(T)，D是電位移矢量()，J是電流密度()，P是電荷密度()。電荷和電流的連續(xù)性方程為: </p><p><b>　　(2.2)</b

52、></p><p>　　單位平面上電場和磁場的發(fā)送的平均功率可以用Poynting矢量來表示。</p><p>　　真空中電磁波的波數(shù)定義為:</p><p><b>　　(2.3)</b></p><p>　　其中c是光速，3m／s，是真空的電導率，8.8542F／m，是真空的磁導率，4×H／m。電場強

53、度和電位移矢量的關系為，磁場強度和磁通量密度的關系為。真空的特征阻抗為:</p><p><b>　　(2.4)</b></p><p>　　b. 天線輻射理論 為了討論天線的輻射特性，首先假設其是理想偶極子天線，理想偶極子是指電尺寸的、輻射均勻的電流，其中、、和如圖2.3所示[11]。理想偶極子所產(chǎn)生的電場強度和磁場強度分別為：</p><p&g

54、t;<b>　　(2.5)</b></p><p><b>　　(2.6)</b></p><p>　　圖2.3 電偶極子輻射場</p><p>　　發(fā)射天線附近的電磁場可以分為兩個獨立的區(qū)域：電抗性近場(Reactive near field)和輻射場(Radiating field)，前者能量主要以存儲的形式存在，而

55、后者能量主要以電磁波的形式進行傳播。兩者的邊界為</p><p><b>　　(2.7)</b></p><p>　　其中，到天線的距離，為電磁波的波長。 </p><p><b>　　當滿足下列條件時：</b></p><p><b>　　(2.8)</b></p>

56、;<p>　　該處的電磁場區(qū)域常常簡稱為近場，區(qū)域中的電磁場近似于靜態(tài)電流和電荷再分布產(chǎn)生的場強，因此也稱為準靜態(tài)場，場強隨時間的變化與天線的電流和電荷的分布成正比[12]。</p><p>　　當時為遠場，又稱輻射遠場區(qū)或夫朗費荷區(qū)。</p><p><b>　　近場與遠場的邊界為</b></p><p><b>　　

57、(2.9)</b></p><p>　　其中D為天線的最大尺寸。</p><p>　　對于RFID系統(tǒng)和電子標簽而言，一般情況下，由于電子標簽尺寸的限制，以及讀寫器天線應用時尺寸限制，絕大都數(shù)情況下，采用天線結(jié)構(gòu)模式。天線的無功近場區(qū)和遠場區(qū)的距離可以根據(jù)波長進行估算。</p><p>　　不同頻段的RFID系統(tǒng)采用不同的電磁場通信機制。目前RFID系統(tǒng)

58、采用的典型頻率有13.56MHz(HF頻段)和915MHz(UHF頻段)附近，分別工作于近場和遠場模式，近場模式采用磁場耦合的方式進行通信，分析比較復雜。由于超高頻射頻識別系統(tǒng)工作模式為遠場，因此本文主要分析遠場之間的電磁場傳播，在討論到近場耦合模式下的工作原理時，也會分析近場耦合的情況。</p><p>　　2.2.2 RFID的數(shù)據(jù)傳輸原理與信道研究</p><p>　　射頻識別系統(tǒng)

59、的通信過程有一定的特殊性，與一般的無線通信系統(tǒng)不同，如GSM。GSM工作于全雙工的模式，符合歐洲標準的GSM手機的發(fā)射頻率為890-915MHz，接收頻率為935-960MHz，兩者的間隔至少為20MHz，因此當GSM手機的接收機工作時，可以通過高頻濾波器抑制發(fā)射電路的耦合到接收電路的功率，減小發(fā)射電路對接收電路的影響。而射頻識別閱讀器雖然不是全雙工工作，但是當閱讀器的接收機工作時，發(fā)射電路同時也在發(fā)射一個大功率的無調(diào)制載波，而閱讀器接

60、收到的信號和發(fā)射的功率處于同一頻率，因此無法通過濾波器的方法來抑制[13]。</p><p>　　a. 數(shù)據(jù)傳輸原理 在RFID系統(tǒng)中，閱讀器與標簽之間的通信是通過天線利用電磁波來實現(xiàn)的。有關天線場區(qū)的劃分，一方面表明了天線周圍場的分布特點，即在輻射場中能量以電磁波的形式向外傳播，而在無功近場中，能量以電場、磁場的形式相互轉(zhuǎn)換，不向外傳播；另一方面則表明天線周圍場強的分布情況，距離天線越近，場強越強。因此，閱讀器

61、與標簽之間的數(shù)據(jù)交換方式也就相應劃分為負載調(diào)制和反向散射調(diào)制兩種方式。</p><p>　　通常而言，近距離RFID系統(tǒng)大多是通過準靜態(tài)場耦合來實現(xiàn)的。正如前面所提到的，此時閱讀器與標簽之間的能量交換方式類似于變壓器模型，即負載調(diào)制方式。這一方式實際是通過改變標簽天線上負載電阻的接通和斷開，使得閱讀器天線上的電壓發(fā)生改變，從而實現(xiàn)近距離標簽對天線電壓進行振幅調(diào)制。這種調(diào)制方式廣泛應用于125kHz與13.56MH

62、z的RFID系統(tǒng)中。</p><p>　　在915MHz、2.45GHz或者更高頻率的RFID系統(tǒng)而言，其工作在典型的遠場中，閱讀器與標簽之間的距離達幾米，甚至十幾米，而載波波長僅有幾厘米或十幾厘米，這使得閱讀器和標簽之間的能量傳遞方式只能是反向散射調(diào)制。</p><p>　　反向散射調(diào)制是指無源RFID系統(tǒng)中電子標簽將數(shù)據(jù)發(fā)送到讀寫器時所采用的通信方式。標簽一般包含天線和芯片，芯片中用一

63、個阻抗開關調(diào)整芯片自身的輸入阻抗[14]。 </p><p>　　假設要發(fā)送的數(shù)據(jù)信號是具有兩種電平的信號，通過一個邏輯門與中頻信號完成調(diào)制，調(diào)制后的信號控制阻抗開關的打開、閉合，從而改變芯片的輸入阻抗，即改變芯片和天線的阻抗匹配情況。標簽天線與相連的標簽芯片共軛匹配時，天線接收的能量將大部分傳遞到芯片，反射回閱讀器的能量較??；反之，芯片與天線不匹配時反射回閱讀器的能量較大，從而對反射的回波進行調(diào)制。這種調(diào)制方式

64、類似于ASK調(diào)制。</p><p>　　b. 信道研究 射頻識別系統(tǒng)的工作頻段一般選擇為ISM頻段(Industrial，Scientific，and Medical，工業(yè)，科學，醫(yī)學)，其主要原因是ISM頻段無需申請執(zhí)照。對所有無線電系統(tǒng)都開發(fā)，比較容易在全球使用統(tǒng)一的頻段。典型的射頻識別系統(tǒng)的工作頻率為125kHz，13.56MHz，915MHz，2.45GHz，5.8GHz等。</p><

65、;p>　　在低頻和高頻射頻識別系統(tǒng)(125kHz和13.56MHz系統(tǒng))中，主要是基于磁場耦合效應，因為歐洲允許的容性耦合場強非常小，所以采用磁場耦合的方式。在磁場耦合機制中，標簽靠磁場上電。和線圈直徑相垂直的磁場強度為：</p><p><b>　　(2.10)</b></p><p>　　其中，I為線圈中流過的電流，N為線圈的匝數(shù)，為閱讀器線圈的半徑，d為閱

66、讀器和電子標簽的距離[15]。從式中可以得到，當磁場強度達到最大時，</p><p>　　，因此在磁場系統(tǒng)中通過磁場耦合建立通信，為了保持通信進程，閱讀器和電子標簽之間的磁場耦合系數(shù)k必須大于0，耦合系數(shù)的定義為</p><p><b>　　(2.11)</b></p><p>　　其中和是線網(wǎng)的電感值，M為互感系數(shù)，</p>&

67、lt;p><b>　　(2.12)</b></p><p>　　其中A是線圈的匝積，B是磁通量密度，磁場耦合只在近場耦合時有效。在近場通信中，為了使得通信距離較大，閱讀器的天線也會較大，另一方面，如果標簽不在閱讀器天線的中軸線上，通信的性能也會降低很多。</p><p>　　后向散射的RFID系統(tǒng)則基于電場耦合方式，后向散射系統(tǒng)基于改變標簽天線和芯片之間的阻抗和

68、閱讀器建立通信，其工作距離也遠遠大于近場耦合的RFID系統(tǒng)。現(xiàn)有的超高頻射頻識別系統(tǒng)典型的工作距離約為幾十厘米以上，二十米以下，屬于無線短距通信，主要應用在室內(nèi)，因此超高頻射頻識別系統(tǒng)的通信機制又與室外的無線通信系統(tǒng)如GSM，CDMA等不相同[16]。</p><p>　　在無線通信中，影響電磁波傳播的三種最基本的機制是反射，繞射和散射。這三種機制不光描述了大尺度傳播模型預測，也描述了小尺度衰落和多徑傳播。<

69、;/p><p>　　當電磁波遇到比波長大得多的物體時發(fā)生反射，反射主要發(fā)生在地表，建筑物和墻壁表面。當接收機和發(fā)射機之間的無線路徑被尖利的邊緣阻擋時發(fā)生繞射。當波穿行的介質(zhì)中存在小于波長的物體并且單位體積內(nèi)阻擋體的個數(shù)非常巨大時，發(fā)生散射。</p><p>　　對于射頻識別系統(tǒng)來說，主要工作于室內(nèi)。電磁波的反射面非常多，會產(chǎn)生某些接收點上能量的增強與削弱，對接收功率產(chǎn)生重要的影響。電磁波的繞射

70、主要由電磁波在尖利邊緣上產(chǎn)生的二次源產(chǎn)生，當閱讀器和電子標簽之間存在阻擋時，二次源的能量較低，使得繞射的影響較低，類似地，電磁波的散射對射頻識別系統(tǒng)影響也較低。</p><p>　　當閱讀器和標簽進行通信時，標簽會反射閱讀器的電磁波，同時周圍環(huán)境的物體也會反射電磁波。此時，閱讀器到和電子標簽，接收到的電磁波是經(jīng)過不同路徑損耗后的電磁波總和。在某個位置上，電磁波的幅度可以看作是所有路徑電磁波的疊加(直接傳播的，標簽

71、后向散射的，地板或者墻壁反射的和人體反射的電磁波)。在一般的環(huán)境中，電磁波的到達時間依賴于路徑的長度，疊加后產(chǎn)生有益的或是負面的效應，其中負面的效應就是衰落效應或者是場區(qū)零點，有可能使得閱讀器和電子標簽之間無法建立正常的通信[17]。</p><p>　　當兩個天線之間的極化，方向等完全匹配時，天線之間的能量傳輸達到最大值。</p><p>　　路徑損耗可以用Friis公式來估算，F(xiàn)rii

72、s傳輸公式為</p><p><b>　　(2.13)</b></p><p>　　其中是電子標簽接收到的功率，是閱讀器功率放大器發(fā)送出去的功率，是閱讀器發(fā)射天線增益，是電子標簽天線的增益，d是閱讀器和電子標簽天線之間的距離，是電磁波的波長，是閱讀器發(fā)送的EIRP功率值。無線信道的路徑損耗為</p><p><b>　　(2.14)&

73、lt;/b></p><p>　　從計算結(jié)果來看，路徑損耗在100MHz的帶寬內(nèi)，路徑損耗的值偏差約為ldB，理想情況下，受頻率的影響較小，并且頻率越低，路徑損耗越小，在相同的功率條件下。頻率越低，工作距離越遠。因此，當都采用遠場通信機制時，工作頻率為915MHz附近的射頻識別系統(tǒng)。其工作距離比工作頻率為2.45GHz附近的射頻識別系統(tǒng)要遠[18]。</p><p>　　2.2.3

74、 無芯片RFID標簽的工作原理與識別距離</p><p>　　a. 無芯片RFID的工作原理 當電磁波照射目標時，電磁波會被反射，散射和吸收，目標特性信息會被調(diào)制到散射波上，這就是雷達的工作原理。當電磁波照射到天線時，電磁波會被接收，吸收和散射，當天線能夠?qū)Υ嫘畔⒎聪蛏⑸湔{(diào)制到散射波中，使得能夠被讀寫器讀取，這就是RFID的工作原理了。</p><p>　　普通的芯片RFID標簽，是通過

75、芯片存儲的數(shù)據(jù)流控制標簽天線的負載阻抗來對反射散射信號進行調(diào)制。無芯片RFID標簽沒有芯片，但也要完成數(shù)據(jù)保存功能以及將保存的標簽信息反射回閱讀器。這就需要對標簽結(jié)構(gòu)進行獨特的設計，每個標簽在結(jié)構(gòu)上有微小的差別，使得標簽的反向散射信號有自己的唯一性，并能夠被閱讀器獲取、識別并數(shù)字化成唯一的ID。這類似于雷達工作原理。不同的是，我們希望標簽的反向散射信號有一定的規(guī)律，便于閱讀器解調(diào)后數(shù)字化。</p><p>　　目

76、前出現(xiàn)的無芯片RFID標簽大致是基于兩種設計方法。(1) 標簽由微帶天線構(gòu)成，設置每個天線端口的特性不同，或者在端口加載微帶結(jié)構(gòu)的負載，使得天線反向散射信號的幅值或相位根據(jù)端口特性的不同而改變。(2) 標簽設計成一個簡化的射頻收發(fā)電路，由一個接收天線，諧振電路和一個發(fā)射天線組成。標簽的接收天線接收閱讀器發(fā)射的訪問信號，經(jīng)諧振電路后創(chuàng)建了頻譜，再經(jīng)發(fā)射天線將頻譜信號反射回閱讀器。則為該標簽唯一的ID[19]。</p><

77、;p>　　b. 無芯片RFID標簽的識別距離 普通的RFID系統(tǒng)識別距離受標簽方向性、標簽數(shù)目、標簽天線、發(fā)射功率及通信環(huán)境等影響。排除以上提到的不確定因素，無芯片標簽RFID系統(tǒng)的閱讀器讀寫距離主要由兩方面決定：</p><p>　　(1) 標簽激活功率—標簽能從入射電磁波中提取足夠的能量以供應其微芯片正常工作；</p><p>　　(2) 閱讀器的靈敏度—來自標簽的已調(diào)制后向散射

78、信號足夠強使得閱讀器解調(diào)出的信號能滿足用戶指定的信噪比的要求。</p><p>　　由于所設計的為無芯片RFID電子標簽，不需要從入射電磁波中提取能量供應芯片工作，所以無芯片RFID系統(tǒng)的識別距離取決閱讀器接收機的靈敏度。</p><p>　　與普通的RFID系統(tǒng)一樣，閱讀器發(fā)射天線的增益為，發(fā)射功率為時，在距離閱讀器R處的標簽接收到功率為：</p><p><

79、;b>　　(2.15)</b></p><p>　　其中GTag為標簽天線的增益，為自由空間信號的波長[20]。</p><p>　　根據(jù)雷達技術可知，體積超過電磁波長的一半的物體可對其進行反射，標簽反射回的能量與物體的反射截面積成正比，的計算公式為：</p><p><b>　　(2.16)</b></p>&

80、lt;p>　　若為閱讀器接收天線的增益，則返回到閱讀器接收天線的功率為： (2.17)</p><p>　　3 螺旋諧振器的設計</p><p>　　在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，諧振器已成為必不可少的器件。諧振器就是指產(chǎn)生諧振頻率的電子元件，具有簡單易制作、穩(wěn)定、方便集成、抗干擾性能良好的特點，廣泛應用于各種電子產(chǎn)品中，隨著各種新型微帶

81、諧振器出現(xiàn)，性能不斷改善，微帶線諧振器已經(jīng)體現(xiàn)了它強大的應用價值[21]。耦合諧振器的提出引起研究者注意和興趣，它設計簡單，易集成，高選擇性，而且損耗小，所以耦合諧振濾波器受到人們的青睞。研究者已提出了各種各樣的耦合諧振器，像馬蹄形耦合諧振器、矩形環(huán)繞耦合諧振器等。一些耦臺微帶諧振器已用在帶阻濾波器中，仿真與實際測量具有很好的一致性，說明了這種設計的可靠性、有效性。</p><p>　　3.1 螺旋諧振器的工作

82、原理</p><p>　　微帶螺旋的濾波特性可以通過分析微帶螺旋結(jié)構(gòu)的LC等效電路模型來獲知。當時變電磁場穿過螺旋結(jié)構(gòu)時，會有感應電流沿著螺旋諧振器的微帶線產(chǎn)生。從而螺旋微帶線產(chǎn)生了分布電容，其大小與螺旋線的長度成正比，并且螺旋微帶線相鄰的兩條邊還會產(chǎn)生互感。</p><p>　　當時變電場穿過螺旋結(jié)構(gòu)時，微帶線內(nèi)部與外部產(chǎn)生了分布電容，微帶線邊緣產(chǎn)生了色散電容，這些色散電容可以等效成串聯(lián)

83、形式。螺旋微帶線相鄰的兩條邊還會產(chǎn)生互感。因此，螺旋諧振器的等效電路模型如圖3.1。</p><p>　　圖3.1中等效電路中是分布電容，表示了色散電容，代表了螺旋線電阻，為分布電感[22]。</p><p>　　圖3.1 螺旋諧振器的等效電路</p><p>　　從圖中看出，該微帶螺旋諧振器的等效電路模型相當于一個阻帶濾波器的LC等效電路。它的諧振頻率可由以下公

84、式估算 </p><p><b>　　(3.1) </b></p><p>　　其中，表示分布電容和

85、色散電容的總和，是分布電感和耦合電感的總和。從以上的分析中，可以得出微帶螺旋諧振器相當于一個阻帶濾波器。而在此無芯片RFID標簽結(jié)構(gòu)中，需要多個工作于不同頻率阻帶濾波器對閱讀器發(fā)射機發(fā)射的多頻信號進行處理。下面分析一個螺旋諧振器的結(jié)構(gòu)[23]。</p><p>　　圖3.2 微帶螺旋諧振器耦合微帶線</p><p>　　圖3.2顯示了一個微帶螺旋諧振器耦合到微帶線的結(jié)構(gòu)。W為螺旋諧振器的

86、寬，L為螺旋諧振器的長度，gap為微帶線之間的間隙。這一結(jié)構(gòu)的等效電路如圖3.3所示。</p><p>　　如圖3.3所示，螺旋諧振器等效電路中電感的總和和電容的總和決定了螺旋諧振器的諧振頻率。所有這些值都有微帶螺旋諧振器的結(jié)構(gòu)決定，比如螺旋線的總長度L，微帶線的寬度W，螺旋微帶線之間的間隙gap。 代表了螺旋諧振器和微帶線之間的耦合電感，耦合系數(shù)主要取決于螺旋結(jié)構(gòu)的長度L和螺旋諧振器與微帶線之間的耦合縫隙d，由

87、傳輸線理論可知，d越小耦合越大。簡化后的圖如圖3.3右圖所示[24]。</p><p>　　圖3.3 微帶螺旋諧振器耦合到微帶線的等效電路</p><p>　　3.2 諧振器的設計思路</p><p>　　我首先確定的諧振器類型為螺旋諧振器。螺旋諧振器是同軸線型諧振器的變形。當時變電磁場穿過螺旋結(jié)構(gòu)時，會有感應電流沿著螺旋諧振器的微帶線產(chǎn)生。從而螺旋微帶線產(chǎn)生了

88、分布電容，其大小與螺旋線的長度成正比，并且螺旋微帶線相鄰的兩條邊還會產(chǎn)生互感。之所以選擇的是螺旋諧振器，是因為微帶線具有Q值較低的缺點，所以可以將微帶線枝節(jié)進行折疊，同時采用耦合微帶線結(jié)構(gòu)代替單根微帶線結(jié)構(gòu)，以減小輻射損耗。</p><p>　　由于在RFID系統(tǒng)中，閱讀器發(fā)射這3個諧振頻率，當某個頻點的螺旋諧振器存在時，就將訪問信號中此頻率的信號能量削弱后反射回閱讀器接收機，此頻率就編碼為“0”，反之為“1”。

89、而對于螺旋諧振器結(jié)構(gòu)的修改，就是在螺旋諧振器中加入短路節(jié)點，這樣就可以改變編碼的數(shù)值，以便確定不同物體的信息。</p><p>　　4 仿真結(jié)果與結(jié)論分析</p><p>　　我的仿真結(jié)果分為2部分，第一部分為單一螺旋諧振器的仿真，其中包括當改變諧振器不同參數(shù)時，對仿真結(jié)果所造成的影響，并分析了其所產(chǎn)生的原因。第二部分為3個諧振器級聯(lián)的仿真，這一部分主要就介紹了不同仿真結(jié)構(gòu)對仿真結(jié)果的

90、影響。仿真軟件為Ansoft HFSS。</p><p>　　4.1 單一螺旋諧振器的仿真</p><p>　　螺旋諧振器結(jié)構(gòu)如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 螺旋諧振器結(jié)構(gòu)</p><p>　　初始數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果，如圖4.2所示。</p><p>　　其中螺旋諧振器的寬W=2.26mm，螺旋諧振器

91、的長L=6mm，微帶線之間的間隙gap=0.2mm。</p><p>　　圖4.2 初始數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果</p><p>　　當gap增大之后，數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果如圖4.3所示。</p><p>　　其中微帶線之間的間隙gap=0.5mm。</p><p>　　圖4.3 gap增大之后的數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果</p><p>　

92、　可見當gap由0.2mm增大到0.5mm后，螺旋諧振器中心頻率f變小，諧振點的插入損耗增大。其原因為，在傳輸線理論中gap越小耦合越大。</p><p>　　當gap減小之后，數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果如圖4.4所示。</p><p>　　其中gap=0.05mm。</p><p>　　圖4.4 gap減小之后的數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果</p><p>　　當

93、gap由0.2mm減小到0.05mm后，螺旋諧振器中心頻率f變大，諧振點的插入損耗減小。</p><p>　　再研究螺旋諧振器的寬度對于中心頻率的影響。當寬度增大時，仿真結(jié)果如圖4.5所示。</p><p>　　其中螺旋諧振器的長度L=12mm。</p><p>　　圖4.5 寬度增大時的數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果</p><p>　　可見將微波諧振器

94、的長度由6mm增加到12mm，螺旋諧振器的中心頻率增大，諧振點的插入損耗減小。</p><p>　　當寬度減小時，數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果如圖4.6所示。</p><p><b>　　其中L=2mm。</b></p><p>　　圖4.6 寬度減小時的數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果</p><p>　　經(jīng)過這兩次的仿真，就可以得到的結(jié)論是：螺旋

95、諧振器的中心頻率與諧振點的插入損耗與諧振器的寬度與高度有關。</p><p>　　4.2 3個螺旋諧振器級聯(lián)的仿真</p><p>　　4.2.1 編碼值為“000”的諧振器結(jié)構(gòu)與仿真結(jié)果</p><p>　　編碼值為“000”的諧振器結(jié)構(gòu)與仿真結(jié)果如圖4.7所示。</p><p>　　圖4.7 編碼值為“000”的諧振器結(jié)構(gòu)與仿真結(jié)果

96、</p><p>　　從圖中可以看出有3個諧振點，每個諧振點的插入損耗都在-5dB以下。</p><p>　　4.2.2 編碼值為“010”的諧振器結(jié)構(gòu)與仿真結(jié)果</p><p>　　編碼值為“010”的諧振器結(jié)構(gòu)與仿真結(jié)果如圖4.8所示。</p><p>　　圖4.8 編碼值為“010”的諧振器結(jié)構(gòu)與仿真結(jié)果</p>&l

97、t;p>　　4.2.3 編碼值為“101”的諧振器結(jié)構(gòu)與仿真結(jié)果</p><p>　　編碼值為“101”的諧振器結(jié)構(gòu)與仿真結(jié)果如圖4.9所示。</p><p>　　圖4.9 編碼值為“101”的諧振器結(jié)構(gòu)與仿真結(jié)果</p><p><b>　　5 結(jié)論</b></p><p><b>　　5.1

98、 設計結(jié)論</b></p><p>　　本次通過對無芯片射頻識別電子標簽電路進行設計，利用Ansoft HFSS進行建模并進行仿真，已達到設計要求。</p><p>　　通過這次設計，可以得到以下結(jié)論</p><p>　　(1) 對于微波諧振器，當gap增大后，螺旋諧振器中心頻率f變小，諧振點的插入損耗增大。</p><p>　　

99、(2) 對于微波諧振器，當長度增加后，螺旋諧振器的中心頻率f增大，諧振點的插入損耗減小。</p><p>　　(3) 對于微波器的級聯(lián)，不同的微波諧振器之間存在互耦干擾。</p><p>　　5.2 收獲與體會</p><p>　　對于自己第一次的畢業(yè)設計，自己還是有很多的體會與收獲，我覺得不僅是在知識上的一種提高，更是對自己實踐能力有了很大的提升。</p&

100、gt;<p>　　在最開始選課題的時候，可以說對自己所要設計的內(nèi)容并不是十分不了解，有很多的擔心。但隨著時間的推移，自己學習知識的增加以及老師的幫助，自己對所要研究的內(nèi)容逐漸熟悉起來，并有了一些自己的想法。但是掌握了一些知識并不能說就可以做出自己想要的結(jié)果，這之中還有很多的工作要去完成。因為自己的結(jié)果是使用軟件進行建模與仿真，所以對于仿真軟件Ansoft HFSS的使用就顯得十分重要。學習這個軟件的使用確實下了一番功夫，但

101、是當自己做出了仿真圖之后，心里還是十分高興的。</p><p>　　至于收獲，最重要的應該還是能夠?qū)⒆约涸谡n本上所學的知識靈活運用到實踐當中。雖然說自己剛開始的并不了解自己所設計的目標，可是，關于電磁場、微波與天線的基礎知識，自己還是有所掌握的。但即使這樣，自己在熟悉了關于自己論文題目的相關知識后，依然不能很快的將微波等這些基礎知識應用于自己的畢業(yè)設計中，還是自己的實踐能力不足所造成的。另外，自己對于一些軟件的熟

102、練程度也有所提高。這些都將在我未來的人生道路上帶來很大的幫助。</p><p><b>　　5.3不足之處</b></p><p>　　自己認為這次畢業(yè)設計的不足之處在于，因為利用電腦進行諧振器模型仿真的時候，比較慢，導致自己不能對參數(shù)進行更好的優(yōu)化，只是停留在了滿足設計要求的基礎上，自己還是有一些遺憾的。另外就是諧振器基本參考了原有的模型，少了一些自己的改動，原創(chuàng)性

103、不夠。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 徐林玉.無源UHF RFID標簽芯片射頻前端設計實現(xiàn)[D].碩士學位論文.西安:西安電子科技大學,2010.13-15.</p><p>　　[2] 木霄易.超高頻射頻識別電子標簽芯片模擬前端分析與設計[D].碩士學位論文.上海:復旦大學,2007.23-25.&

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