用微带贴片空间角度信息编码的无芯片电子标签及其识别技术研究

The internet of things is one of the national strategic domains. One of its core is the radio frequency identification(RFID).The chipless tag provides a new solution for decreasing the cost and can be used in bad environments where the silicon chip can't work. At present, the chipless tag are based on time- or frequency-domain signature (amplitude,phase). The major problems are that the tags have a lower coding capacity and are sensitive to polarization and muilti-path interference..This project will study the chipless tag using space-angle information of microstrip patch and its identifying technology. By measuring the complex scattered field in two orthogonal polarization directions, the angle can be identified. The project has three innovations.First, the space-angle is used to encode. The coding capacity of 3-4bit for one unit can be achieved.Thus the encodeing capacity of one unit is increased largely and the encodeing efficiency is improved. In this case，the coding capacity in unit area can be improved. Second, the tag is identified by measuring the complex scattered field in two orthogonal polarization directions. For different coding state of one unit, the same spectrum is used, that the efficiency of spectrum can be improved.Third, the angle used to coding is independent on the polarization direction of reader antenna and the placing style of the tag, that the encoding error caused by leaning the tag can be decreased.

物联网是国家战略性产业之一，其核心技术之一是射频识别(RFID)技术。无芯片标签为降低RFID标签的成本提供了新的解决方案，还可用于硅芯片不适应的极端环境。目前的无芯片标签主要是用时域、频域信号(幅度、相位)编码，编码容量低，对极化方向敏感，频谱利用率低。.本项目将研究用微带贴片的空间角度信息编码的无芯片标签及其识别技术，通过测量复散射场在互相垂直的两个极化方向的分量，实现对角度的识别。项目的创新点主要有：1、提出了利用空间角度信息编码的标签，单元编码容量可以达到3-4bit，提高了单元的编码容量和编码效率，从而可提高单位面积的编码容量；2、利用复散射场在水平和垂直两个极化方向的分量来识别标签,标签各单元在不同编码状态占用相同频谱，可提高频谱效率；3、空间角度信息不会随着阅读器天线极化方向或标签的放置角度而改变，从而降低了标签对二者的敏感性，可避免由于标签放置角度不同而导致的误码。

物联网是国家战略性产业之一，其核心技术之一是射频识别(RFID)技术。无芯片标签为降低RFID标签的成本提供了新的解决方案，还可用于硅芯片不适应的极端环境。目前的无芯片标签主要是用时域、频域信号(幅度、相位)编码，编码容量低，对极化方向敏感，频谱利用率低。.本项目研究了用空间角度信息编码的无芯片标签及其识别技术.具体的研究内容有:1)研究在不同极化方向平面波的激励下，用角度信息编码的无芯片标签的背向复散射场的特性及其识别理论；2)，建立识别系统的神经网络模型并实现对标签的识别；3) 研究并设计用于识别系统的双线极化宽带天线；4)研究加封装层及倾斜放置时，标签的散射特性及其识别方法。.项目取得的重要结果如下： .1) 设计并实现了基于UIR和SIR的 V形标签和缝隙标签，单元编码容量可以达到3-4bits，识别误差小于3.9度，SIR标签还可以抑制谐波的辐射，提高频谱利用率；.2) 提出并实现了编码容量高的Y形无芯片标签，该标签只占用两个很窄的频段，每个单元可编码8.1 bits，大大提高了单位面积上的编码容量；.3) 研究了柔性无芯片标签的散射特性及其识别方法，结果表明：曲率半径不小于20 mm，相对介电常数在1-9之间时，识别误差都在2度以内；.4) 研究了在标签上加封装介质时，介质的介电常数和厚度对标签散射电场影响，得到了减小识别误差的方法，结果表明，当封装介质厚度为1.5mm时，最大误差由原来的2.9度降为1.3度；.5) 研究了标签倾斜放置时的识别，结果表明：如果要将识别误差控制在2度范围内，收发装置之间的最大夹角为10度；.项目组圆满完成了计划书规定的研究内容，取得如下成果：1) 发表论文34篇，其中期刊论文23篇，会议论文11篇，被SCI收录15篇；被EI收录8篇；2)获得授权发明专利6项；转化一项；3) 培养博士生8名，硕士生13人；4) 获山西省高等学校科技进步一等奖一项；山西省科技进步三等奖一项；5) 参加国际会议19人次，国内会议7人次，邀请国内外学者讲学9次。.项目提出的用空间角度信息编码的标签，单元编码容量高；可提高单位面积的编码容量；利用复散射场在两个极化方向的分量来识别标签,在不同编码状态占用相同频谱，提高了频谱效率；空间角度信息不会随着阅读器天线极化方向或标签的放置角度而改变，可避免由于标签放置角度