安全元件

UHF频段无源RFID传感器的研究与设计

图 1-1：物联网示意图 ................................................ . ................................................. ...................7 图 1-2：不同类型的条形码；一维或线性、堆叠线性和二维 [3]。................................................ . ................................................. ................................................. .....7 图 1-3：安全元件（智能卡、护照、重要卡）市场的全球预测（2010 年至 2018 年售出数百万件） – Eurosmart [4] .... ... ……………………………… ................................8 图 1-4：2017 年非接触式市场：销量（单位：百万台）[4] ……………………………… ......9 图1-5：战争期间利用反向散射原理与雷达操作员进行通信 [7]。................................................ . ................................................... 31 图 1-26：带有外力传感器进行跟踪的 RFID 标签食品 [25] ................................... 33 图 1-27：a) 使用基于石墨烯的外部功能化区域的 RFID 传感器b) 电阻随相对湿度变化而变化的结果 [22] ................................................... 33 图 1-28：通信 RFID 传感器系列模拟................................................ ................. 35 图 1-29：具有阈值检测功能的生物 RFID 传感器：a) RFID 传感器剖面图，b) 俯视图，c) 不可逆石蜡基底的影响：芯片最小激活功率随温度变化的变化[61]。................................................ . ................................................. ...................................................... 39 图1 -30：示例取自带有敏感天线的 RFID 传感器文献，左侧：完全由石墨烯制成的天线 [47]，右侧：由石墨烯精细部件组成的天线 [72]。...................................... 41 图 1-31：取自[76]的结果：a) 900 MHz 下蒸馏水的电特性 b ) RFID 传感器的最小激活功率，针对不同气温进行测量和平均。...................................... 43 图 1-32：结果取自[48]：a) 示意图由 Pt_rGO 实现功能化的射频识别 (RFID) 传感器标签。b) 柔性 RFID 传感器的照片。c) RFID 传感器的测量结果作为氢浓度的函数。................................................ . 43 图 2-1：无源 UHF RFID 传感器的天线功能化检测策略 ................................. ....... 56 图 2-2：无源 UHF RFID 标签的等效电路 [1] ........................................ ................................................ 57 图 2 -3: 辐射图偶极子与各向同性偶极子的比较 [5] ................................................ 59 图 2-4：极化电磁波的特征，a) 垂直极化，b) 水平极化和 c) 圆极化 [6] ........................................ . ................................................. ................................................. ....... 60 图 2-5：RFID 阅读器和标签之间的读取距离示意图 ................................ ................................................. 60 图 2-6：材料与电阻率的关系 [8] .... ................................................... ................................................... 62 图 2-7：法拉第实验：电枢电容器 [10] ................................ 62 图 2-8：电容器上电场感应的偶极矩原子 [10] ................................................ . .... 63 图 2-9：极化现象示意图 [10] ................................................ .. ................................... 64 图 2-10：复介电常数随频率的变化 [14] ................................................... 66 图2-11：实部和虚部复介电常数的计算....................................................... ................................. 66 图 2-12：介电常数和损耗对天线反射系数的影响....................... 67 图 2-13：小麦面筋的复介电常数与相对湿度 (RH) 的函数关系，频率为 868 MHz，温度为 25°C [13]。................................................ . ................................................. ................................................. ...................................... 68 图 2-14：拟议传感器天线的组成示意图。................................................ . ............ 69 图 2-15：用不同的方法对球体进行网格划分： (a) 球体的几何形状；使用 (b) 四面体 (FEM)、(c) 正交单元 (FDTD) 和 (d) 三角形 (MoM)[21]。...................................... 70