文獻標識碼: A
文章編號: 0258-7998(2013)05-0111-03
隨著射頻識別RFID(Radio Frequency Identification) 技術的發(fā)展及物聯(lián)網(wǎng)時代的到來,,射頻識別標簽在生活中的應用將越來越廣泛[1],。傳統(tǒng)電子標簽的功率需求大、單片價格高,、工作距離短等問題是制約電子標簽大力發(fā)展的瓶頸所在,。針對這些問題,國內外已有很多學者展開對無芯片射頻標簽的研究[2-4],。
目標極點是雷達系統(tǒng)中實現(xiàn)目標識別的重要參數(shù),。在諧振域,目標的瞬態(tài)電磁散射響應可以由其自然諧振極點以極點展開法SEM(Singularity Expansion Method)[5]的形式來表征,。無芯標簽內部不包含任何集成芯片及連接組件,,是一種特定的金屬結構,可以通過標簽結構對入射電磁波的散射特性提取標簽極點,,實現(xiàn)目標識別,。矩陣束算法有較強的數(shù)據(jù)擬合及噪聲抑制能力,在極點提取算法中得到廣泛應用[6-7],。
復平面(S平面)內的極點分布能提供目標的基本形狀,、尺寸,、組成材料等識別信息,因此,,極點特性的準確提取是目標識別的決定因素,。無芯片射頻標簽極點參數(shù)的準確提取一方面受算法精度的影響(這可通過優(yōu)化算法[6]的方法實現(xiàn));另一方面受到無耗電介質材料(介質厚度,、相對介電常數(shù))的影響,。本文以折疊偶極子陣列無芯標簽為研究對象,通過對導體結構的極點提取,,分析了電介質作為標簽襯底對極點分布特征的影響,。
圖3中的極點數(shù)目對應標簽結構中的諧振單元數(shù)目,每個極點參數(shù)取決于諧振單元的諧振特性,,不同標簽結構的極點分布狀態(tài)不同,。
2 標簽極點分布的影響因素
無芯標簽極點是實現(xiàn)標簽識別的重要參數(shù),本文探討了電介質材料(介質厚度,、相對介電常數(shù))對無芯標簽極點分布的影響,。
2.1介質厚度對極點分布的影響
對圖1所示的標簽結構加上無耗電介質襯底(如圖4),分析不同介質厚度d對極點分布的影響,。
由圖5可知,,隨著d的增加,標簽結構對應的極點分布以類S型曲線向坐標原點靠近,,其衰減因子?琢i和諧振頻率ωi呈現(xiàn)變小的趨勢,。
衰減因子αi是由目標表面及內部介質體的損耗引起的,導體表面越大,,衰減越大,。當為標簽加上無耗介質襯底后,由于金屬標簽相對表面減小,,加上介質體的低損耗特性,,使得衰減因子ωi變小。
圖5表明,,在本文的參數(shù)設置下,,為了獲得無芯標簽較為明確的極點分布,介質材料選定后,,介質厚度d可在0.1 mm~0.3 mm范圍內,。
2.2 相對介電常數(shù)對極點分布的影響
相對介電常數(shù)是介質體的重要參數(shù)之一,本節(jié)將在介質襯底厚度d一定時,,分析介質相對介電常數(shù)e對目標極點分布的影響,。設定d=3 mm,相對介電常數(shù)e從0~6以步長2遞增。對圖4所示的介質標簽施加相同的源激勵,,在相同的頻率范圍內,,圖6給出了相應的極點分布規(guī)律。
由6可以看出,,相對介電常數(shù)對標簽極點分布的影響與介質厚度的影響基本一致,。隨著相對介電常數(shù)的不斷增加,極點分布狀態(tài)仍以類S曲線向坐標原點靠近,,衰減因子ωi和諧振頻率?棕i也呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢,。
圖6表明,在介質體厚度不變的情況下,,相對介電常數(shù)e介于2~4之間,能得到較為明確的極點分布規(guī)律,。
以上結果表明,介質體厚度及相對介電常數(shù)對標簽極點分布均有影響,,后者較前者的影響更大,。需要指出的是,以上分析是以折疊偶極子陣列無芯標簽為載體進行的,,然而對其他目標結構[8-9] 的分析也能得到類似的結果。
極點特征是目標識別方式的重要參數(shù),,極點提取的準確性受到目標結構,、入射波頻率、提取算法,、使用環(huán)境等多種因素的影響,。本文以折疊偶極子陣列無芯標簽為依托,結合實際應用需求,,主要分析了無耗電介質參數(shù)對標簽結構極點分布的影響,。研究結果對通過目標極點分布規(guī)律選擇適當?shù)慕橘|載體材料具有重要指導意義,在某種程度上這將有助于推動無芯標簽在RFID系統(tǒng)中的應用,。
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