畢業(yè)設計(論文)開題報告題目：無芯片RFID電子標簽的設計系別電子信息系專業(yè)通信工程班級姓名學號導師2012年12月17日11題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關研究情況1.1題目背景自動識別技術在人們生活中已經(jīng)無處不在。條形碼憑借其簡單、便宜的優(yōu)點在商場被廣泛使用；人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫男庞每?、電話卡等運用了智能卡技術。但是條形碼存在信息容量小，需要人工操作，安全性不高等不足；而智能卡要依靠電接觸與讀寫設備傳遞信息，存在卡片磨損、接觸點污染等問題。傳統(tǒng)的自動識別技術逐漸無法滿足新興的應用要求。射頻識別技術（RFID，RadioFrequencyIdentification）是一項利用射頻信號通過空間耦合進行雙向信息傳輸?shù)淖詣幼R別技術。它是一種非接觸式自動識別技術，通過射頻信號能夠自動識別目標對象來獲取相關數(shù)據(jù)，識別工作不需要人工干預，具有防磁、防水、耐高溫、存儲數(shù)據(jù)容量大等優(yōu)點，能夠廣泛應用于例如不停車收費系統(tǒng)、火車運輸監(jiān)控系統(tǒng)、商品物流管理、流水線制造自動化、門禁安全管理、畜牧管理等要收集和處理數(shù)據(jù)的應用領域。1.2研究意義相對于條形碼等技術，RFID標簽和閱讀設備的價格過高。而價格與規(guī)模是矛盾的，生產(chǎn)商希望通過擴大規(guī)模以降低成本，而更多的用戶則在等價格降低后再使用。雖然業(yè)界普遍對RFID技術的前景看好，但真正實際投入運行的系統(tǒng)卻不多。其中標簽的成本是限制RFID技術商業(yè)應用能否取得成功的關鍵。雖然大量的研究工作使芯片RFID標簽的成本有所降低，但是普通的芯片RFID標簽主要由IC芯片、天線和封裝等幾部分構成，由于芯片的存在，它的成本還是無法跟自動識別領域的老大哥條形碼相競爭。無芯片RFID標簽的出現(xiàn)，使標簽的批量生產(chǎn)和進一步降低價格成為可能。UHFRFID技術無疑是RFID技術所有頻段應用最為廣泛、用量最大的領域。本文對UHF頻段無芯片RFID標簽的研究和設計即是基于這一研究背景。1.3國內(nèi)外相關研究情況任何新技術的產(chǎn)生和發(fā)展都源于實際的應用，RFID技術也不例外。RFID技術是無線電廣播技術和雷達技術的結合。無線電廣播技術是一種使用無線電波發(fā)射、傳播和接收語音、圖像、數(shù)字、符號的技術，而雷達技術是一種采用無線電波的反射理論的技術。HarryStockman發(fā)表了題為“利用反射功率進行通信一文，奠定了2RFID系統(tǒng)的理論基礎。在過去的半個多世紀里，RFID技術的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個階段：20世紀50年代是RFID技術和應用的探索階段；60到80年代期間，RFID變成現(xiàn)實，反向散射理論以及其他電子技術的發(fā)展為RFID技術的商業(yè)應用奠定了基礎。同時第一個RFID商業(yè)應用系統(tǒng)商業(yè)電子防盜系統(tǒng)出現(xiàn)；九十年代末，隨著RFID應用的擴大，為了保證RFID設備和系統(tǒng)之間的相互兼容，RFID技術的標準化不斷得到發(fā)展，同時人們也意識到統(tǒng)一的RFID技術標準化的必然性，EPCGlobal（全球電子產(chǎn)品代碼協(xié)會）就應運而生了；進入21世紀初，RFID標準己經(jīng)初步形成。有源電子標簽、無源電子標簽及半無源電子標簽均得到發(fā)展。電子標簽成本不斷降低，應用規(guī)模和行業(yè)不斷擴大。2003年11月4日，世界零售業(yè)巨頭沃爾瑪公司宣布，它將采用RFID技術追蹤其供應鏈系統(tǒng)中的商品，并要求其前100大供應商從2005年月起將所有發(fā)運到沃爾瑪?shù)呢洷P和外包裝箱貼上射頻標簽。沃爾瑪這巨大的舉動揭開了RFID在開放系統(tǒng)中運用的序幕。作為21世紀十大重要技術之一，RFID在國外的應用已經(jīng)越來越普及，新加坡、韓國等國家都明確指出要重點發(fā)展射頻識別技術及其應用。中國是世界生產(chǎn)中心之一和最具潛力的消費市場，對RFID的應用需求也將越來越強烈。目前中國已經(jīng)開始嘗試在一些領域進行應用。比如佛山市政府安裝了RFID系統(tǒng)用于自動收取路橋費，明顯地提高了車輛通過率，緩解了公路瓶頸的擁堵。郵政行業(yè)正在進行物品傳輸方面的安全及整體數(shù)據(jù)模型的應用測試。2012年12月北京琛達射頻識別技術有限公司又順利完成一項遠距離RFID身份識別的系統(tǒng)應用。該“自動人員考勤管理系統(tǒng)”是北京琛達射頻識別技術有限公司自主設計、研發(fā)，旨在為中建鋼構某公司提供自動高效、便捷準確的員工出入考勤管理功能，以配合該公司的經(jīng)營理念，減輕行政部門的勞動強度并提高員工管理效率。當然，RFID技術的發(fā)展也面臨一些障礙，比如，未形成國內(nèi)的統(tǒng)一標準，相對于條形碼等技術，RFID標簽和識讀設備的價格過高等。其中最主要的障礙是電子標簽的價格。實現(xiàn)射頻識別技術在我國成熟、全面的應用將是一個長期的過程，需要我們共同努力。2本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施。2.1主要內(nèi)容1、設計一種基于相位編碼的無芯片RFID標簽。它由三個正方形的微帶貼片3天線構成，每個天線都加載了開路微帶傳輸線。三個天線有鄰近的諧振頻率，當受各自的諧振頻率激勵時，反射回帶有不同相位特性的反向散射信號，即完成了對反向散射信號的相位調(diào)制。根據(jù)反向散射信號不同的相位特性，每一個標簽可設計成一個唯一不可變的ID。2、設計一種基于多阻帶螺旋濾波器的無芯片RFID標簽。它包括一個接收天線，多阻帶濾波器和一個發(fā)送天線。閱讀器發(fā)射機發(fā)出一個多頻信號至標簽，無芯片標簽中的多阻帶濾波器把特定頻率的信號變?nèi)?，從而?chuàng)建了頻譜，每一個標簽擁有唯一的頻譜特性也就意味著擁有唯一的ID。3、設計一種基于多諧振偶極子天線的無芯片RFID標簽。該標簽簡化到只有兩個天線的結構，一個垂直極化的圓盤單極子天線連接到一個水平極化的多諧振偶極子天線。多諧振偶極子天線取代了3結構中多阻帶濾波器和發(fā)射天線的作用，使得標簽結構更緊湊。2.2課題擬采用的研究方案根據(jù)題目要求，首先應確定的是微波諧振器的種類。微波諧振器一般有傳輸線性諧振器和非傳輸線性諧振器。在本題目中，應選擇的諧振器是傳輸線性諧振器。當確定了諧振器的種類后，再要考慮的就是諧振器的耦合器件線圈的繞制方法。只有自己認真的了解各種線圈繞制的優(yōu)缺點，才能找到最適合題目要求的繞制方法。最后，就是將設計好的諧振器級聯(lián)起來。此時需要考慮的問題就是消除互耦干擾，以便使整個系統(tǒng)能正常的工作。3本課題研究的重點及難點，前期已開展工作。3.1重點及難點重點在于諧振器的設計。如何設計出滿足于要求的諧振單元并能使其穩(wěn)定的工作是這次設計的重中之重。難點在于消除諧振器之間的互耦干擾。由于設計初步的要求是具有2個諧振器，單元之間的干擾在所難免。怎樣才能將互耦干擾降到最低是必須要認真思考才能解決好的。3.2前期已展開工作(1)學習了RFID系統(tǒng)的基礎理論。如什么是射頻識別，其關鍵技術有哪些；(2)了解了無芯片RFID的特點，和有芯片RFID系統(tǒng)的區(qū)別；(3)了解了ANSOFTHFSS軟件的應用背景；4(4)下載安裝ANSOFTHFSS軟件并學習使用。4完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫）第一階段（1-3周）：畢業(yè)設計的前期。應對畢業(yè)設計題目的內(nèi)容有