超高频RFID天线设计技术研究

在RFID系统中,一个很重要的指标就是读写距离,影响读写距离的重要参数则是读写器天线和标签天线的设计。天线设计是RFID无线射频识别系统设计的关键部分,设计出合适的天线是确保系统正常通信的前提。从近场耦合天线的理论分析着手,通过实际RFID项目中的总结,结合实际RFID系统天线设计所需主要考虑的物理参量,并根据这些参量确定设计步骤。     

一种基于RFID技术的室内定位系统设计

针对室内无线区域定位的需求,设计了基于有源RFID(Radio Frequency Identification)技术的无线定位系统。RFID读写器和标签系统均采用低功耗MCU芯片PIC16F877A作为核心控制单元,以低功耗无线射频收发器芯片CC2500为核心配合外围滤波器和天线等构成系统的通信单元。在读写器与标签进行数据通信的过程中,通过获取RSSI(Received Signal Strength Indicator,接收信号强度指示)信号推测出读写器与标签之间的距离,在获得来自于多个具有固定位置信息的标签的RSSI信号后,可以实现对读写器的无线定位。实验结果表明,该系统在室内环境中能够实现较高精度的无线区域定位。     

基于RFID技术的智能档案管理研究

需要人工扫描标签的操作一直制约着无线射频识别(RFID)技术在档案管理中的应用。在RFID射频系统中加入工作频率为902~928 MHz的智能天线分支器,通过主分支器和子分支器的四级级联,系统最多支持256路天线切换。再通过Visual Studio上位机编程控制读写器的连接和读取,以及天线分支器查询级联和切换天线,就可以将档案标签和天线位置准确匹配,实现了档案的快速盘点、定位查找和错位提醒。该方法避免布置多个读写器,也不需要人工扫描标签,使得档案管理更加智能快捷。     

RFID与相控阵雷达

在RFID标签和读写器进行通信的过程中,天线起到了重要的作用。天线技术决定无限设备的发展模式,而自适应天线,包括相控阵天线,具有无线数目的、随时间调整的方向图,该技术是目前最先进的智能天线方法。     

用于短距离通信的超高频射频识别系统，其标签带有片上天线

本文设计了一款基于0.18微米CMOS工艺,用于短距离通信的超高频射频识别系统。该系统包含带有片上天线的标签以及对应的读写器。整个标签的面积为0.36平方毫米,小于其他已发表的基于标准CMOS工艺的带有片上天线的标签。为了尽可能降低标签的面积与功耗,简化了传统的ISO 18000-6C协议。读写器部分包含射频收发机、数字基带、MCU和相关通信接口,其系统功耗为500mW。测试结果表明,在读写器输出功率为20dBm时,系统的通信距离为2mm。当采用磁耦合天线环绕在标签周围时,根据不同的耦合天线形状与尺寸,通信距离可以达到厘米级甚至米级。     

液体对超高频RFID标签性能影响研究

超高频RFID标签受环境,尤其是液体的影响很大.通过理论分析结合实验测试,研究了液体对超高频RFID标签的影响.使用RFID系统测试平台测试了液体环境下标签性能参数的变化,并基于电磁场仿真软件HF-SS Ansoft做了仿真研究.结果表明,RFID系统附近的液体能吸收电磁波,使标签天线辐射效率降低,同时引起天线失谐.     

无源UHF RFID标签的低成本阻抗匹配网络设计

提出了一种符合ISO/IEC18000-6C标准的无源RFID(射频识别)标签的低成本阻抗匹配网络。该设计基于复功率波反射系数的概念,修正芯片输入阻抗,在片内添加阻抗匹配电路。通过变化芯片阻抗和天线共轭匹配及失配间切换,有效完成信号的调制反射。提出的电路结构简单,易于实现,在读写器、标签天线和芯片之间实现了功率传输的最大化,提高了芯片输入电压以及读写器对标签反射信号的识别率。采用该阻抗匹配网络的芯片基于chartered 0.35μm CMOS工艺实现。测试结果表明,在923MHz频带下,倍压电路输出可达1.47V,标签满足系统设计要求。     

汽车数字化标准信源系统识读距离仿真

为实现汽车数字化标准信源系统的采集基站建设和标签安装的最优配置,对无源射频识别（RFID）车辆身份管理系统的识读距离进行了仿真计算。在读写器天线与标签天线远场图确定的条件下,对采集基站的架设参数,例如天线的安装倾角,仿真计算得到目标车辆通过固定式龙门架无源RFID采集基站时的可识读距离,并进行比较分析。为汽车数字化标准信源系统不同车型的标签安装位置以及采集基站的架设提供了参考依据。     

UHF RFID读写器系统设计

为了分析UHF RFID读写器系统抗干扰性能,提出了基于ISO18000-6 type B 协议下UHF RFID读写器的设计方法,并对其通信过程进行了Simulink仿真,给出了曼彻斯特编解码以及2ASK调制解调的模型。结合实际中经常遇到的高斯白噪声信道分析了系统的信道抗干扰性能,给出了系统的误码率随信噪比变化曲线。仿真表明该UHF RFID读写器系统具有较高的抗干扰性能。     

基于对数谱射频指纹识别的RFID系统信息监控方法

针对常规RFID系统对信息控制的不足,提出了一种基于辐射源识别的无源RFID系统的信息监控方法。采集无源RFID标签的辐射射频信号,变换为新的对数谱射频指纹,并进行特征提取与识别,获得标签身份真伪结果;把射频指纹等集成到读写器应用层协议,实现标签与读写器之间信息的控制。建模、仿真与实验表明,对数谱射频指纹仅由标签的频偏与冲击响应决定,具有稳健性等;给出了融合提出指纹的RFID系统挑战——应答认证协议实例。提出方法不仅能增强标签与读写器的认证安全强度,而且能实现通信中标签的身份监控,对于解决密钥泄漏检测公开问题也有一定贡献。     

适用于IT设备资产管理的RFID标签天线设计

针对用于IT设备资产管理的RFID系统存在读取率低、读取范围小、易受干扰的问题,设计了一种具有抗金属、抗移动通信终端干扰、高增益的双频微带天线。HFSS仿真结果显示,标签天线在CDMA800和GSM的UHF频段 S11值大于-10 dB,天线最大增益为7.28 dBi,标签最大读取距离理论估值为17.66 m。设计的RFID标签天线适应IT设备资产管理环境特殊要求。     

基于领带结Sierpinski分形结构的RFID标签天线

基于三角形Sierpinski微带分形贴片,提出了一种新型的小尺寸领带结RFID标签天线设计。通过仿真,给出了该分形天线的端口特性,同时给出了该领带结型Sierpinski标签天线的谐振频率、方向图以及天线效率。结果表明,采用不同维数的分形结构,可以实现多频段的工作特性,因而该天线可以很方便地应用于RFID电子标签中。     

基于BiLSTM代理模型的RFID标签天线快速多目标设计

为快速完成超高频(UHF)标签天线多目标设计,构建了基于双向长短期记忆(BiLSTM)神经网络的新型天线性能预测代理模型,并使用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)配合静态惩罚对RFID标签天线进行多目标寻优。首先按照RFID标签天线延伸的趋势将天线结构序列化并依次输入BiLSTM网络结构,结合响应集训练出适用于RFID标签天线的代理模型。进一步地,为最大程度搜索可行域内,尤其是可行域边界的所有标签天线形式,在NSGA-II算法中引入静态惩罚,最终完成RFID标签天线低回波损耗、小型化、宽频带的多目标快速设计。设计实例表明,该方法在超高频RFID标签天线领域的预测精度、计算代价等方面综合表现优于现有天线设计方法,具有适用性和实用价值。     

基于多项式的弯折偶极子射频识别标签天线阻抗预测研究

在解决射频识别(RFID)标签天线设计中阻抗计算速度慢的问题的过程中,针对其中较为复杂的阻抗耦合情况,该文提出一种基于多项式的弯折偶极子RFID标签天线阻抗预测方法。首先使用基于天线尺寸的阻抗变换与线性化假设建立模型假设;然后在具体的天线结构中收集数据并进行相关性分析与回归拟合验证假设正确性;最后实验验证使用该方法进行的阻抗预测相对于计算机仿真的准确性、高效性与普适性。试验结果表明,使用该方法替代计算机进行弯折偶极子RFID标签天线阻抗计算时,其预测阻抗相对于计算机仿真结果在保持较高预测准确率的同时极大地缩短了阻抗计算时间,同时该方法在中国应用频段上针对不同弯折次数的弯折偶极子RFID标签天线仍然适用。     

基于多项式的弯折偶极子射频识别标签天线阻抗预测研究

在解决射频识别(RFID)标签天线设计中阻抗计算速度慢的问题的过程中,针对其中较为复杂的阻抗耦合情况,该文提出一种基于多项式的弯折偶极子RFID标签天线阻抗预测方法.首先使用基于天线尺寸的阻抗变换与线性化假设建立模型假设;然后在具体的天线结构中收集数据并进行相关性分析与回归拟合验证假设正确性;最后实验验证使用该方法进行的阻抗预测相对于计算机仿真的准确性、高效性与普适性.试验结果表明,使用该方法替代计算机进行弯折偶极子RFID标签天线阻抗计算时,其预测阻抗相对于计算机仿真结果在保持较高预测准确率的同时极大地缩短了阻抗计算时间,同时该方法在中国应用频段上针对不同弯折次数的弯折偶极子RFID标签天线仍然适用.     

Design of a RFID System for Real-Time Tracking of Laboratory Animals

In this paper, a real-time RFID system capable of tracking laboratory animals is designed and implemented. Four passive RFID tags based on low frequency are designed and implemented. The tags can be read by any RFID reader that operates on the low frequency range 125–134 kHz. The tags are designed through the investigation of various antenna, encoding, modulation, and energy harvesting techniques. The tag receives the electromagnetic signal via the antenna, and converts it to a DC signal that the microcontroller can use to manipulate the electromagnetic signal with the data such that the reader can decode the unique tag identifier. RFID sensors are designed and implemented to collect data from various monitored areas of a semi natural environment. The data is sent to a central data coordinator for pre-processing and middleware for data error checking, display and storage. The RFID system can successfully detect and store movement data in real time. A read range of 14.5 cm is achieved.     

Position Tracking for Passive UHF RFID Tags with the Aid of a Scanned Array

Thanks to the proliferation of radio frequency identification systems (RFID), applications have emerged concerning positioning techniques for inexpensive passive RFID tags. The most accurate approaches for tracking the tag’s position, deliver precision in the order of 20 cm over a range of a few meters and require moving parts in a predefined pattern (mechanical antenna steering), which limits their application. Herein, we introduce an RFID tag positioning system that utilizes an active electronically-steered array, based on the principles of modern radar systems. We thoroughly examine and present the main attributes of the system with the aid of an finite element method simulation model and investigate the system performance with far-field tests. The demonstrated positioning precision of 1.5°, which translates to under 1 cm laterally for a range of a few meters can be helpful in applications like mobile robot localization and the automated handling of packaged goods.     

一种低功耗智能传感主动式标签的设计

针对普通标签不能满足一些特定的场合应用需求的问题,提出一种低功耗单片智能传感标签的设计方案。详细阐述了主动式RFID标签的设计思想、硬件结构和软件的设计方法。智能传感标签基于MSP430系列超低功耗单片机进行控制,并结合nRF2401射频芯片以及温湿度传感器SHT21S,实现传感信号的调制解调。该智能传感标签可以定时采集和存储外部温度湿度数据,能够通过无线射频识别通信上传数据并对其进行相应的分析和处理。该标签具有较高的实用性和可靠性,成本低,功耗低,具有良好的应用前景。     

无源超高频抗金属标签天线设计方法综述

射频识别( RFID)技术的不断发展,对标签天线提出了更高的要求。普通标签天线直接应用于金属表面时,由于受到金属边界的影响,其性能会出现一定程度的下降。详细介绍了4种无源超高频抗金属标签天线的设计方法,包括调整天线与金属面的间距、采用吸波材料、引入高阻抗表面基板、采用平面倒F天线( PIFA)或微带天线结构,并分析了每种方法的优缺点及其对标签天线的阻抗匹配、带宽、尺寸、识别距离以及成本等方面的影响。微带贴片天线不仅具有低剖面、高方向性等优点,而且含有金属接地板,常用作抗金属标签天线的设计原型。在抗金属标签天线的设计与实际应用中,研究者可针对具体要求灵活运用这些设计方法。