標(biāo)簽密集環(huán)境下天線互偶效應(yīng)研究*

佐磊 何怡剛 李兵 朱彥卿 方葛豐

1)(湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院,長(zhǎng)沙 410082)

2)(合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院,合肥 230009)

3)(電子測(cè)試技術(shù)國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,青島 266555)

(2012年7月31日收到;2012年8月30日收到修改稿)

1 引言

無(wú)源超高頻(UHF)射頻識(shí)別(RFID)是一種基于天線散射理論的無(wú)線傳輸系統(tǒng).當(dāng)標(biāo)簽處于密集環(huán)境,即標(biāo)簽間距離小于若干系統(tǒng)工作頻率波長(zhǎng)時(shí),標(biāo)簽天線間的互偶效應(yīng)成為影響RFID系統(tǒng)性能的重要因素[1].文獻(xiàn)[2,3]結(jié)合UHF RFID工作原理及天線散射理論,給出了不同負(fù)載情況下標(biāo)簽雷達(dá)散射截面的計(jì)算及測(cè)量方法.文獻(xiàn)[4]討論了ISO/IEC 18000-6C部分參數(shù)設(shè)置對(duì)標(biāo)簽反向散射功率的影響,給出了參數(shù)最優(yōu)組合方案.文獻(xiàn)[5]討論了阻抗失配對(duì)系統(tǒng)反向鏈路調(diào)制系數(shù)的影響,給出了散射調(diào)制系數(shù)的最優(yōu)化區(qū)間.文獻(xiàn)[2—5]主要分析單閱讀器單標(biāo)簽情形下系統(tǒng)鏈路及協(xié)議參數(shù)對(duì)UHF RFID系統(tǒng)性能的影響,并未考慮標(biāo)簽密集環(huán)境時(shí)天線互偶效應(yīng)的影響.文獻(xiàn)[6,7]給出了偶極子天線互阻抗的普適計(jì)算方法,但計(jì)算量大且不針對(duì)RFID系統(tǒng).文獻(xiàn)[8]測(cè)試了標(biāo)簽密集面陣排列情形下的系統(tǒng)識(shí)別率,但未對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行理論分析.

目前對(duì)UHF RFID系統(tǒng)標(biāo)簽阻抗匹配特性的討論及分析只適用于閱讀器天線輻射場(chǎng)僅存在單個(gè)標(biāo)簽情形.在物流、倉(cāng)儲(chǔ)及設(shè)備管理等實(shí)際應(yīng)用中,UHF RFID系統(tǒng)多處于標(biāo)簽密集環(huán)境,標(biāo)簽天線間存在互阻抗,標(biāo)簽芯片及天線阻抗匹配條件發(fā)生變化,故天線互偶效應(yīng)成為制約系統(tǒng)性能的重要因素.本文結(jié)合單閱讀器單標(biāo)簽無(wú)源UHF RFID系統(tǒng)鏈路模型及二端口網(wǎng)絡(luò)分析方法,導(dǎo)出標(biāo)簽天線間互阻抗表達(dá)式;分析了互偶效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)性能的影響,并在開(kāi)闊室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行了測(cè)試.

2 典型無(wú)源UHF RFID系統(tǒng)鏈路模型

典型無(wú)源UHF RFID系統(tǒng)模型及標(biāo)簽等效電路如圖1所示,其中,標(biāo)簽天線阻抗Za=Ra+j Xa,標(biāo)簽負(fù)載阻抗ZL=RL+j XL,V,I為標(biāo)簽天線感應(yīng)電壓及感應(yīng)電流.RFID系統(tǒng)通信鏈路分為閱讀器至標(biāo)簽的前向鏈路及標(biāo)簽至閱讀器的反向鏈路.前向鏈路中,閱讀器天線發(fā)射攜帶指令數(shù)據(jù)的連續(xù)波信號(hào),標(biāo)簽天線接收信號(hào)后經(jīng)由整流器電路為標(biāo)簽芯片提供能量.反向鏈路中,標(biāo)簽通過(guò)改變ZL反向散射調(diào)制閱讀器天線發(fā)射的連續(xù)波信號(hào),將標(biāo)簽響應(yīng)數(shù)據(jù)傳送至閱讀器.

圖1 無(wú)源UHF RFID系統(tǒng)示意圖

假設(shè)自由空間下,前向鏈路中閱讀器及標(biāo)簽天線增益分別為 Gr(θ,φ),Gt(θ,φ),閱讀器發(fā)射功率為Pr-t,閱讀器天線與標(biāo)簽天線間距為d,則標(biāo)簽天線接收功率Pt-r為

其中 λ為系統(tǒng)工作頻率波長(zhǎng),Sr=Pr-tGr(θ,φ)/(4πd2) 為閱讀器天線輻射電磁波至標(biāo)簽天線處功率密度,Aet=Gt(θ,φ)λ2/(4π)為標(biāo)簽天線有效面積.定義反射系數(shù)ρ為[9]

其中功率傳輸系數(shù)τ為

假設(shè)標(biāo)簽芯片靈敏度為P ic-sen,則當(dāng)P ic-r≥P ic-sen時(shí)標(biāo)簽被激活.

反向鏈路中,標(biāo)簽天線反向散射功率Pt-b為

其中阻抗匹配因子K為

根據(jù)天線散射理論,標(biāo)簽天線阻抗的電抗部分不向空間輻射能量,故Pt-b可表示為

標(biāo)簽負(fù)載阻抗可分為三種狀態(tài):ZL=Z為阻抗匹配狀態(tài),有Km=1,ρm=0;ZL=0為阻抗短路狀態(tài),有 Ks=4R/(R+X,ρs= ?(Ra?j Xa)/Ra+j Xa;ZL=∞為阻抗開(kāi)路狀態(tài),有Ko=0,ρo=1.圖1中,標(biāo)簽負(fù)載阻抗在匹配 (“0”狀態(tài))及短路 (“1”狀態(tài))狀態(tài)間轉(zhuǎn)換,閱讀器天線接收的標(biāo)簽反向散射信號(hào)功率改變,從而完成信號(hào)調(diào)制[2,5].標(biāo)簽負(fù)載阻抗匹配及短路狀態(tài)時(shí),閱讀器天線接收功率P為

其中調(diào)制因子?ρ=|ρm?ρs|2.

目前商用UHF RFID標(biāo)簽天線一般為電小尺寸,即其天線口徑遠(yuǎn)小于λ[10].根據(jù)電小尺寸天線電磁波傳播特性,UHF RFID標(biāo)簽天線輻射場(chǎng)分為感應(yīng)近場(chǎng)區(qū)及輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū),假設(shè)觀測(cè)點(diǎn)O至天線距離為d,則兩場(chǎng)區(qū)邊界條件為d=λ/(2π).實(shí)際應(yīng)用中標(biāo)簽應(yīng)位于輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū),故本文假設(shè)標(biāo)簽間距d＞λ/(2π).

3 UHF RFID標(biāo)簽天線互偶效應(yīng)分析

當(dāng)閱讀器天線輻射場(chǎng)存在多個(gè)標(biāo)簽時(shí),目標(biāo)標(biāo)簽天線感應(yīng)電壓由閱讀器天線輻射電磁波及其他標(biāo)簽散射電磁波共同作用產(chǎn)生.

3.1 標(biāo)簽天線互阻抗

為簡(jiǎn)化分析,本文以雙標(biāo)簽為例推導(dǎo)標(biāo)簽天線互阻抗表達(dá)式.圖2為密集環(huán)境下的雙標(biāo)簽等效二端口網(wǎng)絡(luò).V1,V2為標(biāo)簽1,2單獨(dú)位于閱讀器天線輻射場(chǎng)時(shí)的標(biāo)簽天線感應(yīng)電壓.V12,V21為標(biāo)簽2,1天線散射電磁波在標(biāo)簽1,2天線上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓,Z12,Z21為標(biāo)簽天線1,2間的互阻抗,標(biāo)簽1,2的自阻抗分別為I1,I2為流經(jīng)Za11,Za22的感應(yīng)電流.

圖2 密集環(huán)境下標(biāo)簽等效二端口網(wǎng)絡(luò)

圖2 中,V12=Z12I2,V21=Z21I1,則有[11]

假設(shè)標(biāo)簽1,2相對(duì)方向天線增益分別為G1(θ12,φ12),G2(θ21,φ21),由 (7)式可得,標(biāo)簽 2 天線散射功率Pb2為

由(1)式可得,標(biāo)簽1天線對(duì)標(biāo)簽2天線散射電磁波接收功率Pr12為

其中S12為標(biāo)簽2天線散射電磁波至標(biāo)簽1天線處功率密度,Aet1為標(biāo)簽1天線有效面積,d12為標(biāo)簽1,2間距.由(5)式可得,標(biāo)簽1天線對(duì)標(biāo)簽2天線輻射電磁波的反向散射功率Pb12為

其中K1為標(biāo)簽1阻抗匹配因子.由(7)式可得,Pb12亦可表示為

結(jié)合(13),(14)式可得

其中波長(zhǎng)數(shù)dλ12=d12/λ.Z12的相位由標(biāo)簽2天線入射波與反射波相位差?2及dλ12決定,Z12的相位∠(Z12)為[12]

不失一般性,當(dāng)閱讀器天線輻射場(chǎng)存在n個(gè)標(biāo)簽時(shí),由(10)式可得

其中標(biāo)簽自阻抗 Zii=Zaii+ZLii,(i∈ 1,2,···,n),Vi,Ii為標(biāo)簽i單獨(dú)位于閱讀器天線輻射場(chǎng)時(shí)標(biāo)簽天線的感應(yīng)電壓及感應(yīng)電流.由(15),(16)式可得標(biāo)簽互阻抗Zij為

3.2 互偶效應(yīng)影響分析

∝?ρ.當(dāng)閱讀器天線輻射場(chǎng)存在n個(gè)標(biāo)簽時(shí),標(biāo)簽i天線總阻抗Zai為

由(18),(19)式可得

其中Raij=Re(Zij),Xaij=Im(Zij).

前向鏈路中,對(duì)于單標(biāo)簽情形且標(biāo)簽處于負(fù)載匹配狀態(tài)時(shí),ZLi=Z=Raii?j Xaii,則τ=1.對(duì)于標(biāo)簽密集環(huán)境,標(biāo)簽i功率傳輸系數(shù)τi為

以雙標(biāo)簽為例,假設(shè)標(biāo)簽阻抗特性相同,且G1(θ1,φ1)G2(θ2,φ2)=1,則標(biāo)簽 1 功率傳輸系數(shù)τ1為

其中,η=2πdλ12.當(dāng)標(biāo)簽2天線入射波與反射波相位差?2=0,π時(shí),τ1隨dλ12∈(1/(2π),3)變化如圖3 所示.令 f(η)=4η2+4ηcos(?2+η),則 f′(η)為

當(dāng)dλ12≥1/(2π)時(shí),η≥1,f′(η)≥0,故 f(η)隨η增大單調(diào)遞增,即τ1隨η增大而增大;當(dāng)η=∞時(shí),τ1=1,故圖3中,τ1隨dλ12增大而增大,并趨向1.當(dāng) ?2=0時(shí),τ1變化范圍較大,當(dāng) ?2=π 時(shí),τ1變化范圍較小;二者在dλ12=1/(2π)時(shí)分別達(dá)到最小值0.86及0.65;當(dāng)dλ12＞1.5時(shí)τ1已接近1.相較于單標(biāo)簽情形,Z12減小Pic-r1,即降低系統(tǒng)性能,且其影響程度隨dλ12增大而減小.

圖3 不同?2值下τ1隨dλ12變化

反向鏈路中,標(biāo)簽負(fù)載阻抗在匹配及短路狀態(tài)間轉(zhuǎn)換.單標(biāo)簽情形下,?ρ=1.標(biāo)簽密集環(huán)境下,假設(shè)閱讀器天線輻射場(chǎng)存在n個(gè)標(biāo)簽,標(biāo)簽i負(fù)載阻抗匹配時(shí)ZLi=Z,負(fù)載阻抗短路時(shí)ZLi=0,則標(biāo)簽i調(diào)制因子?ρi為

雙標(biāo)簽情形下,假設(shè)標(biāo)簽阻抗特性相同,?2=0,G1(θ1,φ1)G2(θ2,φ2)=1. 令標(biāo)簽自阻抗歸一化系數(shù)m=Xa11/Ra11.由(9),(27)式可得

其中

當(dāng) m∈(0,4)且 dλ12∈ (1/(2π),4)時(shí),?ρ1隨 m 及dλ12變化如圖 4(a)所示;m=0,1,4 時(shí),?ρ1隨 dλ12變化如圖4(b)所示.由(28),(29)式可知a4=b4,故隨著dλ12增大,?ρ1漸近周期變化并趨于?ρ=1,漸近周期為 1;當(dāng) m=0,dλ12=0.48時(shí),?ρ1達(dá)到最大值 1.43;當(dāng) m=0.35,dλ12=0.48 時(shí),?ρ1達(dá)到最小值 0.39.當(dāng) m=0時(shí),dλ12為 ?ρ1的主要影響因素,?ρ1波動(dòng)幅度隨dλ12增大而減小,且有?ρ1∈(0.43,1.43);隨著m增大,其對(duì)?ρ1的影響增大,當(dāng) m=0.35時(shí),?ρ1∈(0.39,1.34);至 m=4時(shí),?ρ1變化范圍最小,為 ?ρ1∈(0.59,1.17).

綜上所述,相較于單標(biāo)簽情形,雙標(biāo)簽密集環(huán)境下標(biāo)簽天線間互偶效應(yīng)使得τ1≤τ,?ρ1基于ρ波動(dòng)變化,并以dλ12=1為周期漸近趨于ρ;當(dāng)dλ12≥1.5,即標(biāo)簽間距大于1.5λ時(shí),互偶效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)性能的影響較小.

圖4 標(biāo)簽1調(diào)制因子?ρ1隨m及dλ12變化 (a)m∈(0,4);(b)m=0,1,4

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

實(shí)驗(yàn)采用臺(tái)灣FAVITE公司的UHF RFID設(shè)備,包括閱讀器FS-GM201,閱讀器天線FS-GA204及標(biāo)簽FT-G1205,其中FS-GA204為圓極化面天線,工作頻率為865—870 MHz和902—928 MHz,增益為8 dBi,駐波比為1.18.標(biāo)簽尺寸為10 cm×3 cm.實(shí)驗(yàn)在6.5 m×3.5 m×3 m的開(kāi)闊室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行,系統(tǒng)工作頻率為915 MHz.定義識(shí)別標(biāo)簽的閱讀器天線最小發(fā)射功率為Psen;系統(tǒng)識(shí)別率為R(Pr-t)=M/N,其中N為目標(biāo)標(biāo)簽數(shù),M為可識(shí)別標(biāo)簽數(shù).

4.1 雙標(biāo)簽情形互偶效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)性能影響的測(cè)試

實(shí)驗(yàn)布置如圖5所示.閱讀器天線及目標(biāo)標(biāo)簽位置固定,間距dr1=100 cm,干擾標(biāo)簽與目標(biāo)標(biāo)簽間距為 d12,標(biāo)簽夾角為 θ.θ=0°,30°,60°及 90°條件下,d12以5 cm步長(zhǎng)從10 cm增加至70 cm時(shí),目標(biāo)標(biāo)簽閱讀器天線最小發(fā)射功率Pseni(i=1,2,3,4)變化如圖6所示.

當(dāng)d12=∞,即閱讀器天線輻射場(chǎng)中只存在目標(biāo)標(biāo)簽時(shí),閱讀器天線最小發(fā)射功率Psen0=21.5 dBm.由圖6可見(jiàn),Pseni隨d12增大而漸近周期趨于Psen0.令變化率為由(25),(28)式可知,隨著 dλ12增大,τ1增大且趨于 1,?ρ1漸近周期變化且趨于?ρ,故|?Pni|漸近周期減小且趨于0,漸近周期約為λ=32 cm;當(dāng)d12≤45 cm時(shí),τ1及 ?ρ1變化較大,故 ?Pni變化較大;當(dāng) d12＞45 cm 時(shí),τ1及 ?ρ1變化較小,故 ?Pni變化較小;當(dāng)d12=10 cm時(shí),τ1較小,且目標(biāo)標(biāo)簽處閱讀器天線及干擾標(biāo)簽發(fā)射的電磁波反相,故|?Pni|達(dá)到最大值,分別為11.6%,11.6%,9.3%及7%.由(22),(23) 式可知,Ra12,Xa12隨 G1(θ12,φ12)G2(θ21,φ21)減小而減小,故d12一定時(shí),?Pni隨θ增大而減小;θ=90°且d12≥40 cm時(shí),?Pni=0,即此時(shí)互偶效應(yīng)對(duì)Pseni的影響可忽略.由(28),(29)式可知,?ρ1可大于或小于1,故?Pni可為正值或負(fù)值,?Pni變化范圍分別為(?7%,11.6%),(?4.7%,11.6%),(0%,9.3%)及(0%,7%),互偶效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)性能的影響非單調(diào)變化,可為增強(qiáng)或降低.實(shí)際應(yīng)用中,標(biāo)簽間距應(yīng)大于1.5λ,以減小互偶效應(yīng)的影響.

圖5 雙標(biāo)簽實(shí)驗(yàn)布置圖

圖6 閱讀器天線最小發(fā)射功率P sen i隨標(biāo)簽間距d12及夾角θ變化

4.2 標(biāo)簽單平面情形互偶效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)性能影響的測(cè)試

實(shí)驗(yàn)采用9個(gè)標(biāo)簽,布置如圖7所示.標(biāo)簽水平貼附于厚度為5 cm的薄木板,相鄰標(biāo)簽水平及垂直間距均為d2,標(biāo)簽5位置固定,閱讀器天線與標(biāo)簽貼附面平行,且與標(biāo)簽5中心水平等高,間距d1=60 cm.d2以2 cm步長(zhǎng)從10 cm增加至36 cm時(shí),標(biāo)簽閱讀器天線最小發(fā)射功率Pseni(i=1,2,···,9)變化如圖8(a)所示;d2以2 cm步長(zhǎng)從10 cm增加至36 cm且閱讀器天線發(fā)射功率Pr-t以0.5 dBm步長(zhǎng)從15 dBm增加至29 dBm時(shí),系統(tǒng)識(shí)別率R(Pr-t)變化如圖8(b)所示.

圖7 標(biāo)簽單平面實(shí)驗(yàn)布置示意圖

圖7 中,根據(jù)閱讀器天線及標(biāo)簽相對(duì)位置,9個(gè)標(biāo)簽可分為組一標(biāo)簽5;組二標(biāo)簽2,8;組三標(biāo)簽4,6;組四標(biāo)簽1,3,7,9.由圖8(a)可見(jiàn),Pseni隨d2增大呈波動(dòng)變化;組一至組四標(biāo)簽Pseni變化范圍分別為(16,28),(16,25.5),(18,25),(20,24.5).由(24),(27)式可知,互偶效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)性能的影響隨標(biāo)簽間距及夾角增大而減小;以標(biāo)簽i中心為圓心的1.5λ半徑范圍內(nèi),標(biāo)簽數(shù)量越多,目標(biāo)標(biāo)簽受互偶效應(yīng)影響越大.以標(biāo)簽1,5為例,圖7中以標(biāo)簽1,5中心為圓心的等半徑圓C1及C5,C5覆蓋全部標(biāo)簽,C1覆蓋標(biāo)簽1,2,4,5及7,且標(biāo)簽5與其他標(biāo)簽間距及夾角較小,故Psen5變化較大,Psen1變化較小.由圖8(b)可見(jiàn),當(dāng)d2一定時(shí),R隨Pr-t增大而增大;當(dāng)Pr-t＜19.5及Pr-t＞24時(shí),R波動(dòng)幅度較小,當(dāng)19.5≤Pr-t≤24時(shí),R波動(dòng)幅度較大,這是由于Pseni在(19.5,24)區(qū)間分布較為集中,使得此時(shí)R變化較大.當(dāng)Pr-t一定時(shí),R隨d2增大呈波動(dòng)變化;由(24),(27)式可知,當(dāng) d2＜16 時(shí),τi及 ?ρi變化較大,使得Preceived-i產(chǎn)生較大波動(dòng),故此時(shí)R隨Pr-t而增大的速度較慢.實(shí)際應(yīng)用中,在符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)條件下,增大Pr-t可以減小互偶效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)性能的影響.

圖8 閱讀器天線最小發(fā)射功率P sen i及系統(tǒng)識(shí)別率R隨d2變化 (a)P sen i;(b)R

4.3 標(biāo)簽雙平面情形互偶效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)性能影響的測(cè)試

實(shí)驗(yàn)采用18個(gè)標(biāo)簽,布置如圖9所示.標(biāo)簽對(duì)稱貼附于兩塊5 cm厚的薄木板,且與閱讀器天線底端水平對(duì)齊,相鄰標(biāo)簽水平間距8 cm,垂直間距16 cm.平面1位置固定,閱讀器與平面1間距d1=60 cm,平面1,2間距為d2.d2以2 cm步長(zhǎng)從10 cm增加至44 cm時(shí),平面1標(biāo)簽閱讀器天線最小發(fā)射功率 Pseni(i=1,2,···,9)變化如圖 10(a)所示;d2以2 cm步長(zhǎng)從10 cm增加至44 cm,且閱讀器天線發(fā)射功率Pr-t以0.5 dBm步長(zhǎng)從15 dBm增加至26 dBm時(shí),平面1系統(tǒng)識(shí)別率Ri(Pr-t)(i=1,2,···,9)變化如圖 10(b)所示.

圖9 標(biāo)簽雙平面實(shí)驗(yàn)布置示意圖

圖10 (a)測(cè)試結(jié)果如表1所示,其中Pseni(i=1,2,···,9)為平面1單獨(dú)位于閱讀器天線輻射場(chǎng)時(shí)閱讀器天線最小發(fā)射功率,為Pseni變化率.由圖10(a)及表1可見(jiàn),Pseni隨d2增大呈波動(dòng)變化;同行3個(gè)標(biāo)簽中,中間列標(biāo)簽?較大;同列3個(gè)標(biāo)簽中,中間行?較大.這是由于相較于同行及同列中兩端的標(biāo)簽,中間位置標(biāo)簽與其他標(biāo)簽距離及夾角較小,由(24),(27)式可知,其受互偶效應(yīng)影響較大,即?P較大.由圖8(b)可見(jiàn),當(dāng)d2一定時(shí)R隨Pr-t增大而增大;當(dāng)Pr-t一定時(shí),R隨d2增大呈正弦波形式波動(dòng)變化,且變化周期約為32 cm.這是由于d2增大時(shí),?變化由平面2標(biāo)簽共同作用產(chǎn)生.考慮平面1標(biāo)簽i(i=1,2,···,9)與平面2標(biāo)簽 j(j=10,11,···,18)的雙標(biāo)簽互偶效應(yīng),由(25)式可知,標(biāo)簽i調(diào)制因子?ρij隨dij增大呈漸近周期變化并趨于?ρi,故R隨d2增大呈波動(dòng)變化;同時(shí),相較于平面2其他標(biāo)簽,與i位置相對(duì)的標(biāo)簽 j(j?i=9)與i距離及夾角最小,二者互偶效應(yīng)對(duì)i影響最大,且此時(shí)?ρij關(guān)于d2的漸近周期為λ,故R隨d2增大的變化周期約為32 cm.測(cè)試結(jié)果表明,對(duì)于標(biāo)簽雙平面情形,干擾平面標(biāo)簽對(duì)目標(biāo)平面標(biāo)簽的影響與金屬平面相似.

圖10 閱讀器靈敏度及系統(tǒng)識(shí)別率R隨d2變化 (a)標(biāo)簽閱讀器靈敏度;(b)R

表1 標(biāo)簽雙平面布置P sen i測(cè)試結(jié)果

5 結(jié)論

結(jié)合單閱讀器單標(biāo)簽情形的UHF RFID鏈路預(yù)算模型及二端口網(wǎng)絡(luò)分析方法,推導(dǎo)得到了密集環(huán)境下標(biāo)簽天線互阻抗表達(dá)式;基于功率傳輸系數(shù)及標(biāo)簽調(diào)制因子,分析了互偶效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)性能的影響.理論分析及測(cè)試結(jié)果表明:當(dāng)標(biāo)簽間距小于1.5倍系統(tǒng)工作頻率波長(zhǎng)時(shí),互偶效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)性能影響較大;互偶效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)性能影響非單調(diào)變化,可為增強(qiáng)或降低;對(duì)于雙標(biāo)簽情形,閱讀器天線最小發(fā)射功率變化率范圍為(?7%,11.6%);增大閱讀器天線發(fā)射功率,可以減小互偶效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)性能的影響;對(duì)于標(biāo)簽雙平面情形,目標(biāo)平面標(biāo)簽閱讀器天線最小發(fā)射功率變化率范圍為(?10%,12.5%),干擾平面標(biāo)簽對(duì)目標(biāo)平面標(biāo)簽系統(tǒng)識(shí)別率的影響與金屬平面相似.本文提出的標(biāo)簽天線間互阻抗計(jì)算表達(dá)式及互偶效應(yīng)對(duì)RFID系統(tǒng)性能影響分析方法只適用于標(biāo)簽位于天線輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)條件,下一步研究工作結(jié)合變壓器模型,研究標(biāo)簽位于天線感應(yīng)近場(chǎng)區(qū)時(shí)的UHF RFID標(biāo)簽天線間互阻抗表達(dá)式,提出適應(yīng)范圍更廣的互偶效應(yīng)對(duì)RFID系統(tǒng)性能影響分析方法.

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