無芯片RFID電子標(biāo)簽的設(shè)計(jì)開題報(bào)告.doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告題目：無芯片RFID電子標(biāo)簽的設(shè)計(jì)系別電子信息系專業(yè)通信工程班級(jí)姓名學(xué)號(hào)導(dǎo)師2012年12月17日11題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況1.1題目背景自動(dòng)識(shí)別技術(shù)在人們生活中已經(jīng)無處不在。條形碼憑借其簡(jiǎn)單、便宜的優(yōu)點(diǎn)在商場(chǎng)被廣泛使用；人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫男庞每?、電話卡等運(yùn)用了智能卡技術(shù)。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(shè)備傳遞信息，存在卡片磨損、接觸點(diǎn)污染等問題。傳統(tǒng)的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)逐漸無法滿足新興的應(yīng)用要求。射頻識(shí)別技術(shù)（RFID，RadioFrequencyIdentification）是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)通過空間耦合進(jìn)行雙向信息傳輸?shù)淖詣?dòng)識(shí)別技術(shù)。它是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過射頻信號(hào)能夠自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象來獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作不需要人工干預(yù)，具有防磁、防水、耐高溫、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量大等優(yōu)點(diǎn)，能夠廣泛應(yīng)用于例如不停車收費(fèi)系統(tǒng)、火車運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)、商品物流管理、流水線制造自動(dòng)化、門禁安全管理、畜牧管理等要收集和處理數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域。1.2研究意義相對(duì)于條形碼等技術(shù)，RFID標(biāo)簽和閱讀設(shè)備的價(jià)格過高。而價(jià)格與規(guī)模是矛盾的，生產(chǎn)商希望通過擴(kuò)大規(guī)模以降低成本，而更多的用戶則在等價(jià)格降低后再使用。雖然業(yè)界普遍對(duì)RFID技術(shù)的前景看好，但真正實(shí)際投入運(yùn)行的系統(tǒng)卻不多。其中標(biāo)簽的成本是限制RFID技術(shù)商業(yè)應(yīng)用能否取得成功的關(guān)鍵。雖然大量的研究工作使芯片RFID標(biāo)簽的成本有所降低，但是普通的芯片RFID標(biāo)簽主要由IC芯片、天線和封裝等幾部分構(gòu)成，由于芯片的存在，它的成本還是無法跟自動(dòng)識(shí)別領(lǐng)域的老大哥條形碼相競(jìng)爭(zhēng)。無芯片RFID標(biāo)簽的出現(xiàn)，使標(biāo)簽的批量生產(chǎn)和進(jìn)一步降低價(jià)格成為可能。UHFRFID技術(shù)無疑是RFID技術(shù)所有頻段應(yīng)用最為廣泛、用量最大的領(lǐng)域。本文對(duì)UHF頻段無芯片RFID標(biāo)簽的研究和設(shè)計(jì)即是基于這一研究背景。1.3國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況任何新技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展都源于實(shí)際的應(yīng)用，RFID技術(shù)也不例外。RFID技術(shù)是無線電廣播技術(shù)和雷達(dá)技術(shù)的結(jié)合。無線電廣播技術(shù)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(hào)的技術(shù)，而雷達(dá)技術(shù)是一種采用無線電波的反射理論的技術(shù)。HarryStockman發(fā)表了題為“利用反射功率進(jìn)行通信一文，奠定了2RFID系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。在過去的半個(gè)多世紀(jì)里，RFID技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：20世紀(jì)50年代是RFID技術(shù)和應(yīng)用的探索階段；60到80年代期間，RFID變成現(xiàn)實(shí)，反向散射理論以及其他電子技術(shù)的發(fā)展為RFID技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)第一個(gè)RFID商業(yè)應(yīng)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(yīng)用的擴(kuò)大，為了保證RFID設(shè)備和系統(tǒng)之間的相互兼容，RFID技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化不斷得到發(fā)展，同時(shí)人們也意識(shí)到統(tǒng)一的RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的必然性，EPCGlobal（全球電子產(chǎn)品代碼協(xié)會(huì)）就應(yīng)運(yùn)而生了；進(jìn)入21世紀(jì)初，RFID標(biāo)準(zhǔn)己經(jīng)初步形成。有源電子標(biāo)簽、無源電子標(biāo)簽及半無源電子標(biāo)簽均得到發(fā)展。電子標(biāo)簽成本不斷降低，應(yīng)用規(guī)模和行業(yè)不斷擴(kuò)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(shù)追蹤其供應(yīng)鏈系統(tǒng)中的商品，并要求其前100大供應(yīng)商從2005年月起將所有發(fā)運(yùn)到沃爾瑪?shù)呢洷P和外包裝箱貼上射頻標(biāo)簽。沃爾瑪這巨大的舉動(dòng)揭開了RFID在開放系統(tǒng)中運(yùn)用的序幕。作為21世紀(jì)十大重要技術(shù)之一，RFID在國(guó)外的應(yīng)用已經(jīng)越來越普及，新加坡、韓國(guó)等國(guó)家都明確指出要重點(diǎn)發(fā)展射頻識(shí)別技術(shù)及其應(yīng)用。中國(guó)是世界生產(chǎn)中心之一和最具潛力的消費(fèi)市場(chǎng)，對(duì)RFID的應(yīng)用需求也將越來越強(qiáng)烈。目前中國(guó)已經(jīng)開始嘗試在一些領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。比如佛山市政府安裝了RFID系統(tǒng)用于自動(dòng)收取路橋費(fèi)，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(jìn)行物品傳輸方面的安全及整體數(shù)據(jù)模型的應(yīng)用測(cè)試。2012年12月北京琛達(dá)射頻識(shí)別技術(shù)有限公司又順利完成一項(xiàng)遠(yuǎn)距離RFID身份識(shí)別的系統(tǒng)應(yīng)用。該“自動(dòng)人員考勤管理系統(tǒng)”是北京琛達(dá)射頻識(shí)別技術(shù)有限公司自主設(shè)計(jì)、研發(fā)，旨在為中建鋼構(gòu)某公司提供自動(dòng)高效、便捷準(zhǔn)確的員工出入考勤管理功能，以配合該公司的經(jīng)營(yíng)理念，減輕行政部門的勞動(dòng)強(qiáng)度并提高員工管理效率。當(dāng)然，RFID技術(shù)的發(fā)展也面臨一些障礙，比如，未形成國(guó)內(nèi)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，相對(duì)于條形碼等技術(shù)，RFID標(biāo)簽和識(shí)讀設(shè)備的價(jià)格過高等。其中最主要的障礙是電子標(biāo)簽的價(jià)格。實(shí)現(xiàn)射頻識(shí)別技術(shù)在我國(guó)成熟、全面的應(yīng)用將是一個(gè)長(zhǎng)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(shè)計(jì)一種基于相位編碼的無芯片RFID標(biāo)簽。它由三個(gè)正方形的微帶貼片3天線構(gòu)成，每個(gè)天線都加載了開路微帶傳輸線。三個(gè)天線有鄰近的諧振頻率，當(dāng)受各自的諧振頻率激勵(lì)時(shí)，反射回帶有不同相位特性的反向散射信號(hào)，即完成了對(duì)反向散射信號(hào)的相位調(diào)制。根據(jù)反向散射信號(hào)不同的相位特性，每一個(gè)標(biāo)簽可設(shè)計(jì)成一個(gè)唯一不可變的ID。2、設(shè)計(jì)一種基于多阻帶螺旋濾波器的無芯片RFID標(biāo)簽。它包括一個(gè)接收天線，多阻帶濾波器和一個(gè)發(fā)送天線。閱讀器發(fā)射機(jī)發(fā)出一個(gè)多頻信號(hào)至標(biāo)簽，無芯片標(biāo)簽中的多阻帶濾波器把特定頻率的信號(hào)變?nèi)?，從而?chuàng)建了頻譜，每一個(gè)標(biāo)簽擁有唯一的頻譜特性也就意味著擁有唯一的ID。3、設(shè)計(jì)一種基于多諧振偶極子天線的無芯片RFID標(biāo)簽。該標(biāo)簽簡(jiǎn)化到只有兩個(gè)天線的結(jié)構(gòu)，一個(gè)垂直極化的圓盤單極子天線連接到一個(gè)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(jié)構(gòu)中多阻帶濾波器和發(fā)射天線的作用，使得標(biāo)簽結(jié)構(gòu)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(yīng)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(yīng)選擇的諧振器是傳輸線性諧振器。當(dāng)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(rèn)真的了解各種線圈繞制的優(yōu)缺點(diǎn)，才能找到最適合題目要求的繞制方法。最后，就是將設(shè)計(jì)好的諧振器級(jí)聯(lián)起來。此時(shí)需要考慮的問題就是消除互耦干擾，以便使整個(gè)系統(tǒng)能正常的工作。3本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作。3.1重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)在于諧振器的設(shè)計(jì)。如何設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的重中之重。難點(diǎn)在于消除諧振器之間的互耦干擾。由于設(shè)計(jì)初步的要求是具有2個(gè)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(rèn)真思考才能解決好的。3.2前期已展開工作(1)學(xué)習(xí)了RFID系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論。如什么是射頻識(shí)別，其關(guān)鍵技術(shù)有哪些；(2)了解了無芯片RFID的特點(diǎn)，和有芯片RFID系統(tǒng)的區(qū)別；(3)了解了ANSOFTHFSS軟件的應(yīng)用背景；4(4)下載安裝ANSOFTHFSS軟件并學(xué)習(xí)使用。4完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫）第一階段（1-3周）：畢業(yè)設(shè)計(jì)的前期。應(yīng)對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的內(nèi)容有