遠距離射頻識別系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、射頻識別(RFID)是一種非接觸自動識別技術(shù)，具有數(shù)據(jù)量大、保密性高、抗干擾能力強等特點，目前已廣泛應用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸管理等眾多領域。其中超高頻、微波遠距離射頻識別系統(tǒng)具有讀寫速度快、識別率高、識別距離遠等優(yōu)點，得到了世界各國的重視，成為RFID技術(shù)領域的重點。目前國內(nèi)的低頻近距離RFID技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但超高頻、微波遠距離RFID技術(shù)還處于實驗階段，僅僅在政府行業(yè)部門如鐵路、海關(guān)等得到了試點。
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2、主要研究了遠距離射頻識別系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，內(nèi)容可分為五個部分，具體來說：針對無源UHF RFID系統(tǒng)技術(shù)復雜，設備昂貴，目前在國內(nèi)處于發(fā)展初級階段的狀況，本文研發(fā)了低中頻結(jié)構(gòu)和零中頻結(jié)構(gòu)的無源UHF RFID系統(tǒng)，所設計的系統(tǒng)符合ISO18000-6B協(xié)議，性能穩(wěn)定，成本低廉，已通過國家相關(guān)部門的檢測，具有一定的推廣性。無源UHF RFID系統(tǒng)射頻收發(fā)電路同時同頻工作，收發(fā)隔離至今仍是很難攻克的難題。針對傳統(tǒng)收發(fā)隔離方法會導致硬件成本增

3、加問題，本文提出了兩種克服收發(fā)干擾的措施。首先在傳統(tǒng)定向耦合器的基礎上提出并設計了雙枝節(jié)耦合線定向耦合器。該耦合器能夠大大提高收發(fā)支路隔離度，降低閱讀器成本。同時將耦合線定向耦合器與缺陷地結(jié)構(gòu)(DGS)結(jié)合進一步減小尺寸，從而有效解決了雙枝節(jié)耦合線定向耦合器尺寸較大的問題。另外，從理論上詳細分析和推導了多載波無源UHF RFID系統(tǒng)的工作原理，為無源UHF RFID系統(tǒng)收發(fā)隔離的改善提供了新的思路，具有十分重要的意義。
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4、文研發(fā)了一套價格低廉的微波RFID系統(tǒng)，適用于專用短程通信，符合國內(nèi)最新的ETC標準-GB/T20851-2007。接著設計了兩款適用于微波RFID系統(tǒng)的平面天線。提出雙十字型縫隙并將其應用在微帶YAGI天線，從而解決傳統(tǒng)微帶YAGI天線尺寸較大的問題。結(jié)合新結(jié)構(gòu)--基片集成波導設計了SIW縫隙天線，該天線一方面繼承了傳統(tǒng)矩形波導縫隙天線增益高的優(yōu)點，同時也擁有微帶天線尺寸小的特點。超寬帶(UWB)RFID技術(shù)是近年來國內(nèi)外學者提出的一

5、種新的遠距離RFID技術(shù)，目前還處于理論研究階段。結(jié)合當前研究熱點--缺陷地結(jié)構(gòu)(DGS)，研究和設計了UWB RFID系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件：超寬帶帶通濾波器的設計。首先分析和仿真了傳統(tǒng)DGS單元、半圓型DGS單元和半圓型階梯阻抗并聯(lián)枝節(jié)的等效電路模型和傳輸特性。在此基礎上，結(jié)合三線微帶線結(jié)構(gòu)設計了具有寬阻帶特性的超寬帶帶通濾波器。最后結(jié)合開路負載和螺旋縫隙設計了帶有陷波特性和寬阻帶特性的超寬帶帶通濾波器。所設計的超寬帶帶通濾波器結(jié)構(gòu)緊湊，

6、成本低廉，可以有效抑制窄帶干擾和高次諧波。隨著RFID技術(shù)的不斷推廣，一個區(qū)域內(nèi)同時出現(xiàn)多個電子標簽或閱讀器的可能性越來越大，多個電子標簽和閱讀器之間的干擾會影響遠距離RFID系統(tǒng)的性能。本論文首先分析和仿真了各種常見的編碼方式，明確RFID系統(tǒng)選用編碼方式的條件。接著將二進制樹搜索算法應用在無源UHF RFID系統(tǒng)中成功實現(xiàn)多標簽防碰撞。最后針對閱讀器防碰撞問題至今還沒有得到很好解決的狀況，提出一種新的閱讀器防碰撞算法，可減少閱讀器沖