Радиочастотные метки на поверхностных
акустических волнах в диапазоне 2.4 – 2.483 ГГц для
антиколлизионных систем идентификации
, ,
Саратовский государственный университет им.
E-mail: *****@***ru
Системы радиочастотной идентификации (РЧИ) СВЧ-диапазона на основе пассивных радиочастотных идентификационных меток (РИМ) широко применяются для автоматической бесконтактной регистрации подвижных и неподвижных объектов [1, 2].Однако более масштабному внедрению систем радиочастотной идентификации препятствует проблема так называемой коллизии кодовых сигналов, возникающая при одновременном нахождении в области излучения ридера нескольких объектов, помеченных РИМ [3-6].
В рамках данной работы проведено теоретическое и экспериментальное исследование антиколлизионной системы радиочастотной идентификации в ISM диапазоне частот (2.4 – 2.483 ГГц) с использованием РИМ на поверхностных акустических волнах (ПАВ) с дискретно-временным кодированием. Показана возможность одновременного распознавания до 100 близко расположенных объектов, удаленных от ридера на расстояние до 20 м.
Расчет топологии и электрических характеристик РИМ на ПАВ был выполнен с помощью программного комплекса “COMSOL Multiphysics”, [7-9]. При расчетах учитывалась конечная толщина электродов, отличие акустических свойств плёночных структур из алюминия с примесью меди (4%) [10] от объемного алюминия, а также рассеяние энергии ПАВ в объем [11].
Металлизированные структуры РИМ были изготовлены по технологии “lift-off” [12] из алюминия с примесью меди (4%) с использованием установки электронно-лучевой литографии высокого разрешения.
Для РИМ изготовлены приемопередающие антенны (рис. 1), спроектированные с учетом ёмкостного характера импеданса метки.
Рис. 1. Фотография разработанной РИМ с антенной: 1 – антенна, 2 – кристаллический чип РИМ на ПАВ.
Антиколлизионные свойства исследовались для массива из семи РИМ с близкими (для проверки разрешающей способности) кодами № 5, 9, 11, 17, 21, 32 и 38.
В качестве ридера использовался анализатор цепей (мощность внутреннего генератора 2 мВт) с антенной системой из двух направленных Wi-Fi-антенн с габаритными размерами 10Ч10 см2 и коэффициентами направленности Kн = 14 дБи.
Массив из семи РИМ располагался на расстоянии около 6 м от ридера. Временная характеристика одновременного ответа на радиоимпульс опроса всех семи РИМ представлена на рис. 2.
Рис. 2. Временная амплитудная характеристика S(t) одновременного отклика семи антиколлизионных РИМ (с кодами № 5, 9, 11, 17, 21, 32 и 38). Штриховой линией обозначена чувствительность ридера.
Видно, что все семь кодовых импульсов однозначно идентифицируются, что указывает на возможность практической реализации такой антиколлизионной системы.
Из экспериментальных результатов следует, что при использовании ридера с чувствительностью приемника -140 дБм и мощностью генератора 100 мВт возможна одновременная идентификация массива из 100 РИМ на расстоянии до 20 м.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) в рамках научного проекта № 16-32-00046 мол_а.
Библиографический список
Сведения об авторах
– д. ф.-м. н., профессор,
– к. ф.-м. н.,
– м. н.с., аспирант,
– м. н.с., аспирант,
– к. ф.-м. н.,
– м. н.с., аспирант,
Вид доклада: устный/стендовый
