變極化的無芯片rfid系統(tǒng)的制作方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及射頻通信與近程探測技術(shù)，特別是一種基于變極化方案的無芯片RFID系統(tǒng)?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]無線射頻識別技術(shù)(Rad1FrequencyIdentificat1n,RFID)是一種利用射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息，能同時識別多個高速運(yùn)動的目標(biāo)，且識別過程無需人工干預(yù)。RFID技術(shù)在物流、航空、畜牧業(yè)、移動商務(wù)、票證管理、生產(chǎn)線自動化等各個行業(yè)被廣泛應(yīng)用，，被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的十項技術(shù)之一。隨著廣泛應(yīng)用，RFID技術(shù)日益強(qiáng)大，當(dāng)生產(chǎn)數(shù)量急劇增多時，降低RFID的成本的需求就愈加強(qiáng)烈，無芯片RFID在這種需求下浮出水面。[0003]越來越多的工程師開始轉(zhuǎn)向無芯片RFID標(biāo)簽設(shè)計，目前公開文獻(xiàn)所涉及到的無芯片RFID技術(shù)主要分為三大類:1、基于時域反射計(TDR)的無芯片標(biāo)簽，如基于聲表面波(SAW)的無源標(biāo)簽，但是SAW標(biāo)簽價格較高且難以彎曲。2、基于頻譜特征的無芯片標(biāo)簽，如基于多諧振器的無源標(biāo)簽，一般由一個接受天線，一個諧振電路和一個發(fā)射天線組成，需要發(fā)射寬頻譜的信號，編碼容量有限，尺寸比較大。3、基于幅度或相位反相散射調(diào)制的無芯片標(biāo)簽，標(biāo)簽作為微帶天線起作用，通過介質(zhì)板上設(shè)置多個特性不同的輻射貼片或者改變天線負(fù)載，使得天線反向散射信號的幅度和相位不同。Md.AminulIslam等結(jié)合了方法2和方法3在“CompactPrintableChiplessRFIDTagsUsingPolarizat1nDiversity"中利用極化特性設(shè)計一種開有水平縫隙和垂直縫隙的方形無芯片RFID標(biāo)簽天線，同時發(fā)射寬頻譜的水平極化和垂直極化的電磁波信號，通過綜合反射波的頻譜和幅度信息進(jìn)行編碼，但是寬頻譜的發(fā)射信號給信號發(fā)生電路和信號處理電路增加了難度，而且提高了成本。Balbin等在“Phase-EncodedChiplessRFIDTransponderforLarge-ScaleLow-CostApplicat1ns”中提出了一種由3個帶有開路短接線的貼片天線組成的電子標(biāo)簽，改變3個貼片天線的特性會使反射波的相位信息改變，從而形成編碼，但是這種方法的編碼容量有限，標(biāo)簽天線體積大。LiYang等在“ANovelConformalRFID-EnabledModuleUtilizingInkjet-PrintedAntennasandCarbonNanotubesforGas-Detect1nApplicat1ns”中設(shè)計一種用碳納米管開關(guān)加載的無芯片RFID標(biāo)簽，開關(guān)的阻抗會隨空間中有毒氣體的濃度變化而變化，可以用于檢測有毒氣體，但是應(yīng)用領(lǐng)域有限制。【
發(fā)明內(nèi)容】[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種變極化的無芯片RFID系統(tǒng)，包括雙路信號源，水平極化支路，垂直極化支路，信號處理及控制電路，本振，雙極化天線，標(biāo)簽天線，匹配負(fù)載。雙路信號源，產(chǎn)生兩路頻率相同、相位任意可控的射頻信號；水平極化支路，在信號發(fā)射過程中調(diào)整第一路射頻信號幅值，在接收反射信號時對反射信號與本振信號信號進(jìn)行混頻，取下變頻后濾波放大；垂直極化支路，在信號發(fā)射過程中調(diào)整第二路射頻信號幅值，在接收反射信號時對反射信號與本振信號信號進(jìn)行混頻，取下變頻后濾波放大；雙極化天線，發(fā)射兩路幅值和相位可調(diào)的射頻信號并激勵呈一對極化方向垂直的線極化電磁波，兩路線極化電磁波疊加呈任意極化的電磁波，且接收反射信號；信號處理及控制電路，用于調(diào)節(jié)雙路信號源的兩路射頻信號的相位差及用于反射信號的編碼。[0005]采用上述變極化的無芯片RFID系統(tǒng)，所述水平極化支路包括第一可調(diào)衰減器、第一環(huán)形器、第一混頻器、第一中頻濾波放大器。第一可調(diào)衰減器，對第一路射頻信號的信號大小進(jìn)行調(diào)整；第一環(huán)形器，將調(diào)整好的第一路射頻信號傳輸至雙極化天線并接收雙極化天線傳輸回的反射信號；第一混頻器，將反射信號和本振信號進(jìn)行混頻，取下變頻；第一中頻濾波放大器，對混頻后的信號進(jìn)行濾波和放大后將信號傳輸至信號處理及控制電路。[0006]采用上述變極化的無芯片RFID系統(tǒng)，所述垂直極化支路包括第二可調(diào)衰減器、第二環(huán)形器、第二混頻器、第二中頻濾波放大器。第二可調(diào)衰減器，對第一路射頻信號的信號大小進(jìn)行調(diào)整；第二環(huán)形器，將調(diào)整好的第一路射頻信號傳輸至雙極化天線(16)并接收雙極化天線傳輸回的反射信號；第二混頻器，將反射信號和本振信號進(jìn)行進(jìn)行混頻，取下變頻；第二中頻濾波放大器，對混頻后的信號進(jìn)行濾波和放大后將信號傳輸至信號處理及控制電路。[0007]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述水平極化支路還包括第一耦合器、第一泄露對消模塊。第一耦合器，用于將調(diào)整后的第一路射頻信號分為兩路，其中耦合后的第一路傳輸至第一環(huán)形器；第一泄露對消模塊，用于將第一耦合器耦合后的第二路信號與第一環(huán)行器泄漏的信號進(jìn)行對消。[0008]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述垂直極化支路還包括第二耦合器、第二泄露對消模塊。第二耦合器，用于將調(diào)整后的第二路射頻信號分為兩路，其中耦合后的第二路傳輸至第二環(huán)形器，第二泄露對消模塊，用于將第二耦合器耦合后的第二路信號與第一環(huán)行器泄漏的信號進(jìn)行對消。[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)在于:(I)本發(fā)明采用了改變發(fā)射信號極化和標(biāo)簽天線極化的方式對回波信號進(jìn)行編碼，編碼容量很大，同時還可提高系統(tǒng)抗干擾能力；(2)本發(fā)明采用的是點(diǎn)頻的發(fā)射信號，簡化了信號源的結(jié)構(gòu)和信號處理的結(jié)構(gòu)，降低了成本；(3)本發(fā)明采用了收發(fā)天線共用結(jié)構(gòu)，簡化了系統(tǒng)，降低系統(tǒng)成本；(4)本發(fā)明采用了無芯片標(biāo)簽天線，降低了制作成本；(5)本發(fā)明采用了泄露對消模塊，解決了單天線系統(tǒng)的信號泄露問題。[0010]下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步描述?！靖綀D說明】[0011]圖1是本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)示意圖。[0012]圖2是本發(fā)明雙路信號源的結(jié)構(gòu)示意圖。[0013]圖3是本發(fā)明雙極化天線的結(jié)構(gòu)示意圖，其中(a)為下層介質(zhì)板結(jié)構(gòu)圖，(b)為上層介質(zhì)板結(jié)構(gòu)圖，(C)為整體結(jié)構(gòu)圖。[0014]圖4是本發(fā)明的一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)示意圖。[0015]圖5是本發(fā)明泄露對消模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。[0016]圖6是本發(fā)明信號處理及控制電路結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】[0017]結(jié)合圖1，一種變極化的無芯片RFID系統(tǒng)，包括雙路信號源1，水平極化支路，垂直極化支路，信號處理及控制電路15，本振12，雙極化天線16，標(biāo)簽天線17，匹配負(fù)載18。雙路信號源I用于產(chǎn)生兩路頻率相同、相位任意可控的射頻信號；水平極化支路在信號發(fā)射過程中調(diào)整第一路射頻信號幅值，在接收反射信號時對反射信號與本振信號信號進(jìn)行混頻，取下變頻后濾波放大；垂直極化支路在信號發(fā)射過程中調(diào)整第二路射頻信號幅值，在接收反射信號時對反射信號與本振信號信號進(jìn)行混頻，取下變頻后濾波放大；雙極化天線16發(fā)射兩路幅值和相位可調(diào)的射頻信號并激勵呈一對極化方向垂直的線極化電磁波，兩路線極化電磁波疊加呈任意極化的電磁波，且接收反射信號；信號處理及控制電路15用于調(diào)節(jié)雙路信號源的兩路射頻信號的相位差及用于反射信號的編碼。[0018]當(dāng)水平極化支路調(diào)整第一路射頻信號的幅值為0，在雙極化天線16發(fā)射一極化方向為垂直的電磁波；同理，當(dāng)垂直極化支路調(diào)整第二路射頻信號的幅值為0，在雙極化天線16發(fā)射一極化方向為水平的電磁波；當(dāng)調(diào)整兩路支路的射頻信號的幅值和相位，雙極化天線16可以發(fā)射任意極化方向的電磁波。[0019]所述雙極化天線采用雙層疊放的介質(zhì)基板組成，包括:印制于上介質(zhì)基板下表面的印制頻率選擇表面陣列，印制于下介質(zhì)基板上表面的第一輻射單元和第二輻射單元，印制于下介質(zhì)基板下表面金屬地板；所述第一輻射單元與水平極化支路連接，第二輻射單元與垂直極化支路連接；所述第一輻射單元和第二輻射單元相同，第二輻射單元按照第一輻射單元輻射方向旋轉(zhuǎn)90°;所述第一輻射單元和第二輻射單元采用同軸饋電的方式；所述印制頻率選擇表面陣列用于水平極化和垂直極化的電磁波在諧振腔內(nèi)的反射。[0020]結(jié)合圖1，所述水平極化支路包括第一可調(diào)衰減器2、第一環(huán)形器6、第一混頻器10、第一中頻濾波放大器13。第一可調(diào)衰減器2，對第一路射頻信號的信號大小進(jìn)行調(diào)整；第一環(huán)形器6，將調(diào)整好的第一路射頻信號傳輸至雙極化天線并接收雙極化天線傳輸回的反射信號；第一混頻器10，將反射信號和本振信號進(jìn)行混頻，取下變頻；第一中頻濾波放大器13，對混頻后的信號進(jìn)行濾波和放大后將信號傳輸至信號處理及控制電路；[0021]結(jié)合圖1，所述垂直極化支路包括第一可調(diào)衰減器3、第一環(huán)形器7、第一混頻器11、第一中頻濾波放大器14。第二可調(diào)衰減器3對第一路射頻信號的信號大小進(jìn)行調(diào)整；第二環(huán)形器7將調(diào)整好的第一路射頻信號傳輸至雙極化天線(16)并接收雙極化天線傳輸回的反射信號；第二混頻器11將反射信號和本振信號進(jìn)行進(jìn)行混頻，取下變頻；第當(dāng)前第1頁1 2 3