無(wú)線射頻辨識(shí)

無(wú)線射頻辨識(shí)第一頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日摘要本專題是進(jìn)行無(wú)線射頻辨識(shí)(RFID)天線之研究，RFID之架構(gòu)主要包括前端的標(biāo)籤、讀取器及後端應(yīng)用管系統(tǒng)等，其中天線為標(biāo)籤及讀取器中不可或缺之關(guān)鍵。先是以理論分析模擬軟體進(jìn)行RFID天線之設(shè)計(jì)。天線耦合、阻抗匹配、基板介電材料之選用等進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。為了驗(yàn)證模擬與實(shí)作之正確及一致性，進(jìn)行RFID天線之製作及功能測(cè)試驗(yàn)證。無(wú)線射頻辨識(shí)(RFID)天線設(shè)計(jì)第二頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日研究背景與動(dòng)機(jī)第一個(gè)RFID產(chǎn)品出現(xiàn)於1980年代並僅運(yùn)用於資產(chǎn)之追蹤，未來(lái)RFID還將被用在如地方公共交通、汽車遙控鑰匙、傳送輪胎氣壓以及在行動(dòng)電話等領(lǐng)域內(nèi)?？焖俚淖R(shí)別對(duì)於公司的物流程式、大型倉(cāng)庫(kù)、診所或者貨物的運(yùn)輸以及在商業(yè)中都很重要。RFID技術(shù)可以基本分為頻率為13.56MHz的高頻(HF)系統(tǒng)以及頻段在900MHz左右的超高頻系統(tǒng)(UHF)，還有工作在2.4GHz或者5.8GHz微波頻段的系統(tǒng)。除了頻率範(fàn)圍外的另外一個(gè)分類是取決於電源，分為被動(dòng)式及主動(dòng)式，被動(dòng)式RFID主要用在物流和目標(biāo)追蹤，此類RFID之標(biāo)籤本身並沒(méi)有電源，而是從讀取器的RF電場(chǎng)獲得能量，而主動(dòng)式RFID之標(biāo)籤本身是由電池供應(yīng)電源，因此體積較大及價(jià)格較貴，多於貴重物品及特殊應(yīng)用上（例如病人追蹤及老人看護(hù)管理)。無(wú)線射頻辨識(shí)(RFID)天線設(shè)計(jì)第三頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日研究背景與動(dòng)機(jī)目前在RFID天線研究發(fā)展趨勢(shì)上，除了性能及品質(zhì)之提昇外，並朝向?qū)掝l及多頻應(yīng)用上發(fā)展，另外在製作技術(shù)上則是朝向小型化、平面化及易製化方面發(fā)展。無(wú)線射頻辨識(shí)(RFID)天線設(shè)計(jì)第四頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日研究方法本專題之研究方法首先是以理論分析模擬軟體進(jìn)行RFID天線之設(shè)計(jì)，主要是以915MHz及2.45GHz之讀取器天線(ReaderAntenna)為設(shè)計(jì)之標(biāo)的，由於讀取器天線要能讀取各種不同極化方向之標(biāo)籤天線(TagAntenna)信號(hào)，所以一般是以圓形極化為設(shè)計(jì)考量。在本專題中將採(cǎi)用IE3D電磁模擬軟體(EMSimulationSoftware)來(lái)設(shè)計(jì)分析RFID天線，將對(duì)天線之形狀及尺寸、介電材料之選擇、信號(hào)饋入方式、阻抗匹配及天線之場(chǎng)型(包括增益、波束寬度、極化方向及軸長(zhǎng)比等)進(jìn)行設(shè)計(jì)與模擬。另外，將嘗試製作915MHz之讀取器微帶天線並進(jìn)行功能之測(cè)試及驗(yàn)證。無(wú)線射頻辨識(shí)(RFID)天線設(shè)計(jì)第五頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日研究步驟

一、RFID天線之原理及應(yīng)用研究本專題研究之RFID天線是屬微帶天線，此類天線一般是用一個(gè)兩面鍍銅箔之介電材料平板製作，平板之上表面(正面)之銅箔是以蝕刻或雕銑方式形成所需要之天線形狀及尺寸，而介電材料平板之下表面(底面)銅箔則作為形成迴路通道之接地平面(GroundPlane)，例如一矩形微帶天線之基本構(gòu)型如圖2所示。無(wú)線射頻辨識(shí)(RFID)天線設(shè)計(jì)圖2矩形微帶天線結(jié)構(gòu)圖

第六頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日研究步驟當(dāng)天線之形狀及尺寸初步?jīng)Q定後，其次要考量天線信號(hào)之饋入方式，可利用同軸探針(CoaxialProbe)

饋入方式如圖3a，或可利用槽孔耦合(CouplingAperture)

饋入方式如圖3b。不論選擇何種饋入方式，但均要以能達(dá)到線形極化要求來(lái)設(shè)計(jì)饋入點(diǎn)及耦合器之形狀及尺寸。無(wú)線射頻辨識(shí)(RFID)天線設(shè)計(jì)圖3a

同軸探針饋入方式圖3b槽孔耦合饋入方式第七頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日研究步驟二、電磁分析軟體選擇及理論模式研究

本專題研究擬採(cǎi)用IE3D

電磁模擬軟體進(jìn)行RFID天線之設(shè)計(jì)分析及模擬，此軟體之理論模式是以Maxwell積分式為基礎(chǔ)，再用矩量法(MethodofMoment)及等效電流與邊界條件代入求解。由圖4中之比較，可知IE3D

電磁模擬軟體在分析微帶天線上是一適用之選擇。無(wú)線射頻辨識(shí)(RFID)天線設(shè)計(jì)圖4電磁分析軟體之比較(摘自國(guó)立臺(tái)灣科技大學(xué)廖文照教授簡(jiǎn)報(bào))第八頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日研究步驟圖5a為散射參數(shù)(ScatteringParameters)及圖5b發(fā)射場(chǎng)型(radiationpattern)之模擬結(jié)果範(fàn)例。無(wú)線射頻辨識(shí)(RFID)天線設(shè)計(jì)圖5a

散射參數(shù)之模擬結(jié)果範(fàn)例圖5b發(fā)射場(chǎng)型之模擬結(jié)果範(fàn)例第九頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日研究步驟三、RFID微帶天線之設(shè)計(jì)分析及模擬與最佳化由IE3D

電磁模擬軟體獲得RFID天線之設(shè)計(jì)分析及模擬結(jié)果後，將針對(duì)一些設(shè)計(jì)參數(shù)如天線尺寸、介電平板之厚度及介電常數(shù)等進(jìn)行微調(diào)及取捨(trade-off)，以求得最佳化之設(shè)計(jì)。無(wú)線射頻辨識(shí)(RFID)天線設(shè)計(jì)第十頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日研究步驟四、RFID微帶天線製作及功能測(cè)試本專題中擬以蝕刻方式製作915MHz之RFID微帶天線，以此方式製作其設(shè)備較簡(jiǎn)易，但在蝕刻過(guò)程中要注意蝕刻液之濃度及溫度，以控制銅箔浸蝕之速度來(lái)獲得較佳之天線品質(zhì)。為了驗(yàn)證模擬與實(shí)作之正確及一致性，完成製作之天線要進(jìn)行功能測(cè)試，量測(cè)方式及項(xiàng)目可包括下列兩項(xiàng):RFID天線的反射及傳輸性能量測(cè):以網(wǎng)路分析儀量測(cè)天線的散射參數(shù)，此結(jié)果可用來(lái)研判天線之阻抗匹配是否良好及其反射及傳輸性能是否合乎需求。RFID天線的發(fā)射場(chǎng)型量測(cè)：天線之最終功能驗(yàn)證主要是測(cè)試天線之幅射場(chǎng)型，以確定實(shí)作天線之增益、波束寬度、極化方向及軸長(zhǎng)比等是否符合需求。此項(xiàng)量測(cè)最好是用天線測(cè)試平臺(tái)在微波暗室（AnechoicChamber）中執(zhí)行，不過(guò)由於此兩項(xiàng)設(shè)備均屬價(jià)格高之貴重精密儀具，獲得不易，本專題擬向長(zhǎng)庚大學(xué)借用器材。無(wú)線射頻辨識(shí)(RFID)天線設(shè)計(jì)第十一頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日預(yù)期成果學(xué)習(xí)RFID之基本原理及應(yīng)用學(xué)習(xí)天線基本理論獲得以電磁分析軟體設(shè)計(jì)及模擬RFID天線之基礎(chǔ)能力獲得RFID天線製作及測(cè)試之經(jīng)驗(yàn)完成RFID微帶天線之設(shè)計(jì)分析及模擬與最佳化完成RFID微帶天線製作及功能測(cè)試完成結(jié)果分析及報(bào)告撰寫無(wú)線射頻辨識(shí)(RFID)天線設(shè)計(jì)第十二頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日進(jìn)度表無(wú)線射頻辨識(shí)(RFID)天線設(shè)計(jì)

工作期程工作項(xiàng)目第1月第2月第3月第4月第5月第6月第7月第8月第9月第10月第11月第12月RFID天線之原理及應(yīng)用研究●●電磁分析軟體選擇及理論模式研究●●●●RFID微帶天線之計(jì)分析及模擬與最佳化●●●●RFID微帶天線製作及功能測(cè)試●●●●●結(jié)果分析及報(bào)告撰寫●●預(yù)定進(jìn)度累計(jì)百分比

(%)10%20%25%30%35%45%55%65%75%85%95%100%第十三頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日小組成員分工表

無(wú)線射頻辨識(shí)(RFID)天線設(shè)計(jì)呂宗益洪若鳳黃國(guó)峰龍柏村盧盈如收集文獻(xiàn)資料●●●●●研究分析及製作●●●●●計(jì)畫(huà)書(shū)及網(wǎng)頁(yè)●●第十四頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日參考文獻(xiàn)

Z.Chen,AcepD.GanjaraandX.Chen,”ADual-LAntennaWithaNovalTunningTechniqueforDualFrequencyApplications”,IEEE-AP,Vol.50,No.3,March2002,pp.402-403.H.Lee,T.KimandY.Lim,”DesignforWide-BandMicrostripPatchAntennaforLMDSBands”,ISAPE-2000,5thInternationalSymposium,pp.333-336.R.C.JohnsonandH.Jasik(eds.),“AntennaEngineeringHandbook”,McGraw-Hill,Inc.,1984D.K.Cheng,”FieldandWaveElectromagnetics”,Addison-WesleyCo.,1989,2ndEd.W.H.Hayt,Jr.andJ.A.Buck,”EngineeringElectromagnetics”,McGraw-Hill,Inc.,2006,7thEd.I.J.Bahl,P.Bhartia,”MicrostripAntennas”,ArtechHouse,Inc.,1980.蔡明哲,“射頻辨識(shí)系統(tǒng)被動(dòng)標(biāo)籤天線設(shè)計(jì)”,工業(yè)材料雜誌,2005年12月.林家平,“915MHz

射頻辨識(shí)系統(tǒng)天線設(shè)計(jì)”,北科大碩士論文,2006.謝仲啟,“射頻辨識(shí)系統(tǒng)圓極化讀碼天線設(shè)計(jì)”,交大碩士論文,2005.溫榮弘編譯,“無(wú)線通訊技術(shù)與