文獻標識碼: A
文章編號： 0258-7998(2013)05-0111-03
隨著射頻識別RFID(Radio Frequency Identification) 技術的發展及物聯網時代的到來，射頻識別標簽在生活中的應用將越來越廣泛[1]。傳統電子標簽的功率需求大、單片價格高、工作距離短等問題是制約電子標簽大力發展的瓶頸所在。針對這些問題，國內外已有很多學者展開對無芯片射頻標簽的研究[2-4]。
目標極點是雷達系統中實現目標識別的重要參數。在諧振域，目標的瞬態電磁散射響應可以由其自然諧振極點以極點展開法SEM(Singularity Expansion Method)[5]的形式來表征。無芯標簽內部不包含任何集成芯片及連接組件，是一種特定的金屬結構，可以通過標簽結構對入射電磁波的散射特性提取標簽極點，實現目標識別。矩陣束算法有較強的數據擬合及噪聲抑制能力，在極點提取算法中得到廣泛應用[6-7]。
復平面(S平面)內的極點分布能提供目標的基本形狀、尺寸、組成材料等識別信息，因此，極點特性的準確提取是目標識別的決定因素。無芯片射頻標簽極點參數的準確提取一方面受算法精度的影響(這可通過優化算法[6]的方法實現)；另一方面受到無耗電介質材料(介質厚度、相對介電常數)的影響。本文以折疊偶極子陣列無芯標簽為研究對象，通過對導體結構的極點提取，分析了電介質作為標簽襯底對極點分布特征的影響。
圖3中的極點數目對應標簽結構中的諧振單元數目，每個極點參數取決于諧振單元的諧振特性，不同標簽結構的極點分布狀態不同。
2 標簽極點分布的影響因素
無芯標簽極點是實現標簽識別的重要參數，本文探討了電介質材料（介質厚度、相對介電常數）對無芯標簽極點分布的影響。
2.1介質厚度對極點分布的影響
對圖1所示的標簽結構加上無耗電介質襯底(如圖4)，分析不同介質厚度d對極點分布的影響。
由圖5可知，隨著d的增加，標簽結構對應的極點分布以類S型曲線向坐標原點靠近，其衰減因子?琢i和諧振頻率ωi呈現變小的趨勢。
衰減因子αi是由目標表面及內部介質體的損耗引起的，導體表面越大，衰減越大。當為標簽加上無耗介質襯底后，由于金屬標簽相對表面減小，加上介質體的低損耗特性，使得衰減因子ωi變小。
圖5表明，在本文的參數設置下，為了獲得無芯標簽較為明確的極點分布，介質材料選定后，介質厚度d可在0.1 mm~0.3 mm范圍內。
2.2 相對介電常數對極點分布的影響
相對介電常數是介質體的重要參數之一，本節將在介質襯底厚度d一定時，分析介質相對介電常數e對目標極點分布的影響。設定d=3 mm，相對介電常數e從0~6以步長2遞增。對圖4所示的介質標簽施加相同的源激勵，在相同的頻率范圍內，圖6給出了相應的極點分布規律。
由6可以看出，相對介電常數對標簽極點分布的影響與介質厚度的影響基本一致。隨著相對介電常數的不斷增加，極點分布狀態仍以類S曲線向坐標原點靠近，衰減因子ωi和諧振頻率?棕i也呈現逐漸減小的趨勢。
圖6表明，在介質體厚度不變的情況下，相對介電常數e介于2~4之間,能得到較為明確的極點分布規律。
以上結果表明，介質體厚度及相對介電常數對標簽極點分布均有影響，后者較前者的影響更大。需要指出的是，以上分析是以折疊偶極子陣列無芯標簽為載體進行的，然而對其他目標結構[8-9] 的分析也能得到類似的結果。
極點特征是目標識別方式的重要參數，極點提取的準確性受到目標結構、入射波頻率、提取算法、使用環境等多種因素的影響。本文以折疊偶極子陣列無芯標簽為依托，結合實際應用需求，主要分析了無耗電介質參數對標簽結構極點分布的影響。研究結果對通過目標極點分布規律選擇適當的介質載體材料具有重要指導意義，在某種程度上這將有助于推動無芯標簽在RFID系統中的應用。
參考文獻
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