[发明专利]一种基于分形技术的无芯片RFID标签及其RCS幅度编码方法

说明书

技术领域

本发明属于微波技术领域，涉及一种无芯片射频标签，尤其是一种基于分形技术的无芯片RFID标签及其RCS幅度编码方法。

背景技术

射频识别(RFID)技术是一种利用射频信号来读取目标的存储信息从而达到目标识别的技术，目前在货物流通、图书馆等领域已有广泛的应用。相比较条形码等技术，RFID标签的成本依然偏高，这使得RFID的应用场合受到了严重的制约。现有技术的RFID标签含有一个存储信息的芯片，使其成本难以降低。因此，无芯片RFID标签成为RFID研究的一个新热点。无芯片标签的基本原理是根据电磁散射理论将标签设计为一系列不同的电磁散射结构，通过散射信号本身的差别来识别标签。如某种谐振结构其散射信号在其谐振频点上会出现一个尖峰，那么在该频点有无尖峰便可作为编码时的0和1来使用。该技术的缺陷是频谱的利用率不高，如果一个频点不仅是尖峰的有无这两种状态，而是有多种状态可以用来编码，那么就可以有效提高频谱的利用效率。这里可以利用的参数其实并不多，最基本的参数便是尖峰的幅度，也即谐振结构的RCS(雷达散射截面)幅度。要将幅度变化作为不同状态用于编码，则要求幅度要有一个相对大的变化，否则对接收系统分辨率的要求过高便失去了实际应用的意义。

无芯片射频标签研究大多基于频域编码，如Olivier Rance在“基于极化标签的RCS幅度编码的无芯片RFID(RCS Magnitude Coding for Chipless RFID Based on Depolarizing Tag，Microwave Symposium，IMS,2015IEEE MTT-S International，2015IEEE MTT-S国际微波研讨会)”一文中，提出了6bit基于极化标签的RCS幅度编码的无芯片RFID，该标签与频率编码结合使用以增加编码能力，RCS大小由标签中缝隙耦合微带偶极子和阅读器天线之间的极化不匹配控制。之后，Olivier Rance在“用于无芯片RFID的RCS幅度水平编码(Toward RCS Magnitude Level Coding for Chipless RFID，IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，电气和电子工程师协会微波理论技术会报，Volume:64,Issue:7,July 2016)”又提出了13bit的基于“C”形偶极子的RCS幅度编码标签，RCS大小由“C”形偶极子的间隙宽度控制。

在上述两类标签中，偶极子谐振频点占有频带较大，不利于降低读卡器的噪声，测量时对读卡器灵敏度要求较高，在单位频段内所携带比特位数较小；而且，这两种标签对于极化方向非常敏感，标签的摆放角度对测量影响极大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提出一种基于分形技术的无芯片RFID标签及其RCS幅度编码方法，该标签对于极化方向不敏感。而且，占有频带小，可以实现同一谐振频点上的多位幅度编码；每个谐振频率可有多个编码状态，可以提高频带利用率和编码效率，简化对读卡器的要求。

为解决现有技术的上述问题，本发明采用以下技术方案。

本发明的一种基于分形技术的RCS幅度编码无芯片RFID标签，该标签包括一个上表面有金属层的介质基板、设置在介质基板的金属层上的多个谐振器；所述的每一个谐振器在各自的谐振频点有一个RCS幅度，每个RCS幅度表示一个标签编码状态；谐振器个数代表标签容量；谐振器包括金属层上的槽缝和槽缝内的金属条带；槽缝内的所有金属条带相连，槽缝内的金属条带与槽缝外的金属不相连；所述的槽缝包括在交点处垂直相交的中心竖槽缝与中心横槽缝，其特征在于：

在所述的中心横槽缝的两侧，以中心横槽缝为对称轴的均布有多个横槽缝；在所述的中心竖槽缝的两侧，以中心横槽缝为对称轴的均布有多个竖槽缝；所述的中心竖槽缝内的中心竖金属条带与中心横槽缝内的中心横金属条带在交点处相交。

所述的竖槽缝(43)和横槽缝的数量相等。

本发明的一种基于分形技术的无芯片RFID标签RCS幅度编码方法，所述的标签包括一个上表面有金属层的介质基板、设置在介质基板的金属层上的多个谐振器；所述的每一个谐振器在各自的谐振频点有一个RCS幅度，每个RCS幅度表示一个标签编码状态；谐振器个数代表标签容量；谐振器包括金属层上的槽缝和槽缝内的金属条带；槽缝内的所有金属条带相连，槽缝内的金属条带与槽缝外的金属不相连；所述的槽缝包括在交点处垂直相交的中心竖槽缝与中心横槽缝，其特征在于：