高敏感度無(wú)源RFID傳感標(biāo)簽的設(shè)計(jì)研究.pdf

1、近年來(lái)，無(wú)源射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification，RFID)技術(shù)與傳感器功能相結(jié)合形成的無(wú)源RFID傳感技術(shù)，引起了人們的廣泛關(guān)注。無(wú)源RFID技術(shù)與傳感器的結(jié)合方式通常是RFID標(biāo)簽與傳感器結(jié)合，即無(wú)源RFID傳感標(biāo)簽。無(wú)源RFID傳感標(biāo)簽具有成本低、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但其設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)在于如何實(shí)現(xiàn)盡可能高的傳感敏感度，以精確地感知細(xì)微的環(huán)境變化。現(xiàn)有的無(wú)源RFID傳感標(biāo)簽設(shè)計(jì)通過(guò)特別地選定標(biāo)簽天線拓?fù)?、并?yōu)化

2、天線尺寸來(lái)提高標(biāo)簽的傳感敏感度。無(wú)論無(wú)源RFID傳感標(biāo)簽的天線采用何種拓?fù)湟约笆欠駜?yōu)化，本文將在傳感標(biāo)簽的RFID芯片和天線之間設(shè)計(jì)插入一個(gè)無(wú)源的敏化電路，以大幅度提高無(wú)源RFID傳感標(biāo)簽的傳感敏感度。圍繞敏化電路，本論文的研究?jī)?nèi)容包括:
　　1.建立了匹配網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)敏感度理論。在微波網(wǎng)絡(luò)和匹配網(wǎng)絡(luò)理論的基礎(chǔ)上，提出了匹配網(wǎng)絡(luò)對(duì)負(fù)載變化的網(wǎng)絡(luò)敏感度定義，并分析了完全匹配、小失配匹配網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)敏感度。通過(guò)設(shè)計(jì)、制作和測(cè)試多個(gè)匹配電路

3、，驗(yàn)證了網(wǎng)絡(luò)敏感度的定義和分析的有效性;
　　2.提出了敏化電路的設(shè)計(jì)理論及方法。鑒于環(huán)境變化決定了傳感標(biāo)簽天線或負(fù)載的阻抗變化路徑，匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)于路徑上不同負(fù)載阻抗時(shí)，在全路徑上產(chǎn)生的總體敏感度不同。選定在全路徑上具有最大總體敏感度的網(wǎng)絡(luò)作為敏化電路。給出了決定敏化電路的散射參數(shù)和最佳負(fù)載的設(shè)計(jì)原則，以及敏化電路的集總、分布參數(shù)電路實(shí)現(xiàn)方式;
　　3.研究了基于敏化電路的高敏感度無(wú)源RFID傳感標(biāo)簽設(shè)計(jì)技術(shù)?，F(xiàn)有的無(wú)源RF

4、ID傳感標(biāo)簽設(shè)計(jì)通過(guò)優(yōu)化選定拓?fù)涞臉?biāo)簽天線尺寸來(lái)提高傳感敏感度。而設(shè)計(jì)實(shí)例證明:將敏化電路加入已優(yōu)化的傳感標(biāo)簽中，傳感標(biāo)簽的敏感度仍可以大幅度提高?？紤]到天線優(yōu)化一般是盲目、耗時(shí)的，設(shè)計(jì)實(shí)例證明:敏化電路可以結(jié)合未經(jīng)優(yōu)化的標(biāo)簽天線，以高效地設(shè)計(jì)高敏感度無(wú)源RFID傳感標(biāo)簽。鑒于傳感器在天線上的加載位置是影響傳感標(biāo)簽敏感度的重要因素，優(yōu)化了傳感器的加載位置以最大化由敏化電路帶來(lái)的傳感敏感度的提升。
　　4.開(kāi)展了敏化電路和標(biāo)簽天線的

5、聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。首先，為了實(shí)現(xiàn)更高的敏感度，通過(guò)采用基于MOEA/D-DE(multi-objective evolutionary algorithmbased on decomposition combined with differential evolution)算法的標(biāo)簽天線優(yōu)化方法，提出了最適合敏化電路的標(biāo)簽天線優(yōu)化目標(biāo)。其次，為了實(shí)現(xiàn)更緊湊的高敏感度傳感標(biāo)簽結(jié)構(gòu)，將敏化電路和標(biāo)簽天線一體化設(shè)計(jì)。通過(guò)分析敏化電路和天線拓?fù)?/p>