柔性Co_(2)Z铁氧体基板对UHF-RFID标签天线抗金属特性的影响

针对UHF-RFID标签天线在金属环境下镜像电流产生的电磁场与入射波相消,导致天线谐振频点偏移而无法正常读取的问题,利用Co_(2)Z铁氧体在UHF频段高磁导率、低介电/磁损耗的特性,采用在柔性天线基板中填充Co_(2)Z铁氧体的方法设计抗金属天线。通过改变电磁场传播方向的方式以削减金属表面反射波与入射波的相消作用,进而减小天线回波S_(11)参数吸收峰频率偏移。仿真结果表明:采用Co_(2)Z铁氧体作为天线柔性基板的填充材料,天线谐振频点移至904 MHz,并提升工作带宽至350 MHz,有效消除金属环境对天线的不利影响。

用于银行纸币管理系统的UHF-RFID标签天线设计

提出了一种特高频段的用于银行纸币管理系统的小型化标签天线。天线采用折叠偶极子结构,可有效地减小天线的尺寸,实现小型化的设计。通过附加横条和T型阻抗匹配结构,实现了天线与芯片之间良好的阻抗匹配。天线贴附在纸基材料上,一方面纸基材料柔软可弯折,利于对纸币进行捆绑;另一方面,纸基材料可回收利用,减少环境污染。针对Impinj的Gen2芯片,芯片的阻抗为33-j112Ω,天线在915 MHz工作频率下的输入阻抗为32.5+j110Ω,两者实现了较好的阻抗匹配。仿真结果表明:天线具有很好的全向性,并且在915 MHz时的最大增益为2.33 d Bi,最大理论读取距离约为10 m,可以有效地应用到实际生活中。

基于改进粒子群算法的标签天线结构参数多目标优化设计

为了解决天线设计人员应用电磁仿真软件优化天线结构时存在的优化方向不明确和优化速度慢的问题,文中以干式水表的嵌入式射频识别标签天线设计为例,提出了基于改进粒子群算法的标签天线结构参数多目标寻优方法。首先,根据干式水表产品追溯需求,提出了中心频点尽可能接近理想中心频点、回波损耗尽可能低、带宽尽可能宽、面积尽可能小的四个目标函数。其次,为避免粒子群算法陷入局部最优,采用多维均匀拉丁超立方初始化、Logistic混沌映射非线性变化惯性权重、网格划分变化学习因子、高斯扰动策略等方法对算法进行改进,并应用于标签天线结构参数多目标优化中。最后,进行了实例验证。验证结果表明:利用改进后的粒子群算法得到的标签天线结构参数优化结果可更大程度满足优化目标需求,优化耗时仅为电磁仿真软件的40.1%。

基于方形螺旋谐振器的紧凑型RFID标签天线

设计了一种小型化超高频(UHF,ultra-high frequency)射频识别(RFID,radio frequency identification)标签天线。该天线由内外两个方形螺旋谐振器短接构成,通过改变外圈螺旋谐振器的边长和内外圈螺旋谐振器的间距,可以有效调节标签天线的谐振频率。仿真结果表明,标签天线阻抗匹配良好,频带范围覆盖整个超高频频段(840~960 MHz),总尺寸为7.60 mm×7.60 mm×0.05 mm,比传统螺旋谐振器(SR,spiral resonator)天线小96%。测试结果表明,在4 W有效全向辐射功率条件下,标签天线在910 MHz处读取距离达到最大。所提小型化超高频射频识别标签天线具有尺寸小、频带宽、成本低和易于批量制作的特点,适用于对尺寸要求较小的应用环境。

用于水电机组螺栓松动检测的无源RFID标签天线模型优化

为辅助螺栓松动检测管理,应用射频识别技术(radio frequency identification,RFID),设计了用于螺栓松动检测的无源RFID标签天线模型。首先,采用弯折偶极子和末端短路设计,使天线达到目标中心谐振频率;其次,在标签天线结构下方增加类似于匹配环结构的矩形环馈设计,使标签天线与目标芯片实现阻抗匹配。通过高频结构仿真(high frequency structural simulator,HFSS)软件对标签天线结构参数进行仿真优化,确定标签天线的最终尺寸为60.0 mm×60.0 mm×1.6 mm。Farsens Rocky100芯片在915 MHz时的阻抗为51-j460Ω,仿真结果表明标签天线的阻抗为46.7+j461.4Ω,与芯片匹配良好;标签天线的中心频率为915 MHz,得到的回波损耗小于-10 dB带宽的范围为840~970 MHz,增益最大为0.8 dB,能满足螺栓松动检测的距离要求。该研究在螺栓松动检测方面具有一定的应用价值。

一种圆柱形滚动抗金属RFID标签天线的设计

设计了一种可以在金属表面上任意滚动的超高频射频识别(RFID)标签天线。标签天线基于倒F天线,采用呈圆柱状布局的六个曲面臂,其中三个曲面臂通过馈电面与标签芯片的一端相连,另外三个曲面臂通过接地面与标签芯片的另一端相连,天线圆形短路面连接着六个曲面臂。标签天线在金属面上任意滚动时,都具有稳定的工作性能。标签天线直径为12 mm,长度为67 mm,在有效全向辐射功率为3.28 W条件下,实测最大识别距离达到6.2 m。所提出的标签天线具有紧凑的尺寸、良好的读取范围以及可以在金属表面上滚动工作的优势,适合应用于复杂工业物联网环境下的RFID系统中。

一种无源螺栓连接结构松动失效RFID监测的标签天线设计

为辅助水力发电机组关键位置螺栓连接结构松动失效预警、动态监测,实现水力发电机组关键位置螺栓松动检测智能化,设计了一款用于螺栓松动检测的无源RFID标签天线。首先,采用弯折偶极子和末端短路设计,使天线达到了目标中心谐振频率;其次,在天线下方增加横线,类似于匹配环结构,实现了标签天线与目标芯片之间的阻抗匹配。通过HFSS软件对标签天线结构参数进行仿真优化,从而确定标签天线结构参数的最终取值为60 mm×60 mm×1.6 mm。仿真表明标签天线的中心频率为915 MHz,得到回波损耗小于-10 dB的频率范围为840~980 MHz,增益最大达到0.9 dB,满足水力发电机组关键位置螺栓松动检测的距离要求,在螺栓松动检测方面具有一定的应用价值。

一种基于多种群遗传算法的双频RFID标签天线设计方法

高频和超高频双频RFID标签既能完成近场(13.56MHz)数据交换,又能实现远场(860~960MHz)通信,具有巨大的市场潜力。本研究利用改进的惠勒公式设计了双频标签天线中的高频天线,以新型偶极子天线为原型,通过添加电感环结构来产生超高频信号,完成了双频标签天线的初始结构设计;针对传统仿真调参试验无法高效地确定双频天线的最佳尺寸参数问题,提出基于多种群遗传算法的双频标签天线优化设计方法。仿真结果表明:优化后的超高频天线在915MHz时的输入阻抗为(16.75+j349.9Ω)较为接近理想值(22.5+j349Ω),实现了与芯片良好的阻抗匹配;优化后的双频标签天线的尺寸为42mm×42mm×0.075mm,最大增益为1.4dB,与现有的双频标签天线尺寸相比,在小型化方面也有很大的提高。

小型化折叠型RFID抗金属标签天线的设计

设计一种小型化折叠型超高频射频识别标签天线.天线由开槽的辐射贴片、 4个感性短接面和两片金属接地板组成.通过改变短接面尺寸及右侧短接面与接地面的距离,可以有效地调谐标签天线的谐振频率及其阻抗,总尺寸(L×W×h)为40 mm×40 mm×1.5 mm.实验结果表明:标签天线阻抗匹配良好,|S_(11)|<﹣10dB带宽为880~930 MHz.将标签天线放置于200 mm×200 mm的金属板上,4 W有效全向辐射功率条件下的最大实测阅读距离可达到11.2 m.该标签天线通过适当的开槽实现小型化,同时具有抗金属、识别距离远等优点,可较好地应用于工业物联网相关测量领域中.

一种滚动型抗金属超高频RFID标签天线的设计

提出一种滚动型抗金属超高频RFID标签天线。标签天线为正八边形柱状结构,四个天线辐射臂设计在正八边形的拐角处,其中一组相邻两臂通过馈电面与同轴线内导体相连,另一组相邻两臂通过接地面与同轴线外导体相连,标签天线芯片连接于同轴线的另一端。标签天线体积为76 mm×13 mm×13 mm。在金属面上滚动至各种放置状态时,天线中心频率变化范围为900~923 MHz,|S11|≤-10 dB的带宽为9~14 MHz,天线辐射效率均超过80%。该标签天线具有可以在金属背景环境中任意面滚动以及小型化、高效率等优势,适用于复杂工业物联网环境的RFID系统中。

基于改进GA-BP算法的RFID天线参数优化方法

为了提高算法对天线参数的预测精度,提出了一种基于Adagrad优化器的改进遗传算法-反向传播(GA-BP)算法。通过在迭代过程中引入Adagrad优化器与阈值策略,对发生退化的种群最优个体的位置信息进行重新引导,解决了GA-BP算法局部寻优能力不足等问题,大幅度减小了误差损失并且加快了收敛速度。利用该方法对射频识别(RFID)标签天线的印刷品质和电磁参数进行了建模与分析。结果表明,改进GA-BP算法在稳步搜索极值的同时可以避免陷入局部极值陷阱,在误差和收敛效率方面均优于传统的反向传播(BP)算法与GA-BP算法,能够得到较高的预测精度,实现了RFID标签天线印刷品质的优化控制以及S_(11)特征曲线的预测。相比于BP算法与GA-BP算法,改进GA-BP算法在用于优化RFID标签天线的印刷品质时,平均绝对误差分别降低了91.92%和85.64%。在电磁参数预测应用时,分别降低了13.77%和13.19%。

基于缝隙的射频识别标签天线设计

为了将缝隙天线应用于射频识别标签中,提出了一种新的设计标签用缝隙天线的方法.基于互补天线的阻抗关系式,由待设计缝隙天线的阻抗推算出互补电振子的阻抗,得到电振子的几何结构,设计出两款(偶对称和奇对称)超高频段(UHF)射频识别标签用缝隙天线.通过仿真给出了所设计天线的阻抗、反射系数(S11)随频率变化的曲线和辐射方向图,制作了相应的实物天线.设计、仿真与测试结果表明,整个设计过程简洁、清晰,设计效率较高,奇对称弯折缝隙天线的性能优于偶对称天线,仿真与测试结果吻合得较好.

基于Hilbert分形结构的RFID标签天线

提出了一种基于H ilbert分形结构的射频识别(RFID)标签天线的尺寸缩减设计.通过矩量法仿真,给出了H ilbert标签天线的谐振频率、方向图以及天线效率,并制作了一维H ilbert标签天线实物进行测试.仿真和实测结果表明,H ilbert分形结构天线的空间填充特性可有效转化为标签天线的尺寸缩减特性,而且一维H ilbert标签天线具有更高的天线效率.

RFID标签天线的研究现状及热点问题探讨

本文从介绍RFID系统的基本原理开始,分析了RFID标签天线对于整个RFID系统的重要性,总结了RFID标签天线的设计要求以及近期国内外对各类别标签天线的研究状况,根据其设计原理提出改进思想,最后探讨并分析了近期标签天线的设计热点。

RFID标签天线的丝网印刷

RFID标签天线的直接印刷是一种很有前景的生产方式,利用PF-050银浆进行的相关实验,可以分析印刷压力、印刷速度、固化温度与固化时间对标签天线的电感、电容、电阻及标签谐振频率与品质因子的影响.试验结果表明,印刷标签天线的电感主要取决于天线的结构,电阻则受印刷工艺与固化条件影响较大,而生产工艺导致的耦合电容变化并不影响整体性能.印刷工艺与固化条件对天线电阻的影响主要表现在:较高的印刷速度与印刷压力会使银浆转移不充分,并导致天线电阻增加;而较低的固化温度、较短的固化时间也会使银浆中的有机载体不能充分燃烧,从而增加天线电阻.当天线电阻增加后,会引起标签谐振频率与品质因子下降.

应用于RFID标签的纸基微带寄生单元天线

为了使RFID标签天线与标签IC阻抗匹配,提出一种基于微带寄生单元天线结构的纸基RFID标签天线设计方案.通过矩量法仿真,给出了微带寄生单元天线阵列结构变化对天线匹配阻抗和方向图的影响,并制作了一款具有弯折线特征的微带寄生单元RFID标签天线.仿真和实测结果表明,同时采用弯折线和寄生单元天线结构可以获得匹配阻抗实部较小、虚部较大的RFID标签天线.

一种平面倒F纸基RFID标签天线

设计和实现了基于平面倒F天线(PIFA)结构的双频段RFID标签天线.标签天线采用纸质材料作为标签基材,天线结构为PIFA结构.设计时在天线辐射面上开槽和小环,以实现天线双频段特性;采用了地面开缝隙技术,可获得比普通PIFA天线更宽的带宽.仿真结果表明:该RFID标签天线有2个谐振频率(870和915MHz),带宽30MHz.测试结果表明:此RFID标签天线可以很好地工作在867和915MHz频率上.

RFID标签用缝隙天线分析与设计

分析了缝隙弯折次数、高度、位置、宽度和缝隙平片大小对缝隙天线谐振特性的影响.仿真结果显示,缝隙的弯折次数和高度对其谐振频率影响显著.最后,提出了一款UHF射频识别标签用的缝隙天线,制作了相应的实物天线.仿真与测试结果说明所设计的天线基本满足RFID标签应用要求.

UHF RFID图书标签天线分析与设计

针对基于RFID技术的智能图书馆的管理模式,通过分析得到图书标签天线的方便、耐用、隐蔽的设计要求,提出并设计一款适用于图书馆管理的UHF射频识别（RFID）标签天线,其天线尺寸为90mm×3mm.采用T型匹配有利于天线的阻抗匹配的调节,在应用环境下仿真中心频率为918 MHz,在860～960 MHz频率回波损耗S11都小于-10dB,最小值为-24.4dB.

基于镓基液态金属的高带宽柔性NFC标签天线设计及特性测试

利用镓基液态金属作为柔性导电材料,制备基于NFC的可穿戴柔性标签天线。通过理论、仿真和实验分析,设计的NFC标签天线具有良好的柔性特点和较高的带宽,其在较大拉伸和弯曲变形下的电感变化和谐振偏移程度不大,具有较好的工作稳定性。与传统的NFC天线不同,设计的天线具有较好的柔性和可拉伸性,可以柔和地贴合在人体皮肤表面,利用该天线制备的NFC标签能够在13.56 MHz工作频率下进行无线通信,最大通信距离约为3.36 cm,与人体手腕处皮肤接触后的最大通信距离约为3.12 cm。制备的柔性NFC标签天线以其独特的优点,在信息交换、个人健康数据监测和可穿戴生物传感等领域有着较大的潜在应用。