Планарные конструкции антенн для систем радиочастотной идентификации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.07, кандидат технических наук Попов, Алексей Леонидович

  • Попов, Алексей Леонидович
  • кандидат технических науккандидат технических наук
  • 2012, Санкт-ПетербургСанкт-Петербург
  • Специальность ВАК РФ05.12.07
  • Количество страниц 119
Попов, Алексей Леонидович. Планарные конструкции антенн для систем радиочастотной идентификации: дис. кандидат технических наук: 05.12.07 - Антенны, СВЧ устройства и их технологии. Санкт-Петербург. 2012. 119 с.

Заключение диссертации по теме «Антенны, СВЧ устройства и их технологии», Попов, Алексей Леонидович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключительной части следует отметить основные результаты работы и области их практического применения.

В Главе 2 рассмотрена конструкция радиочастотной метки с микропо-лосковой антенной компактных размеров, которая на текущий момент времени обеспечивает максимальные показатели по дальности регистрации среди меток аналогичных размеров. Важным является тот факт, что дистанция регистрации не уменьшается при расположении метки на металлических поверхностях. Эти свойства определяют основные области использования радиочастотной метки предложенной конструкции:

1) автоматизация учета передвижения транспортных средств (транспортная логистика на предприятиях, учет передвижения транспортных средств по платным автодорогам, автоматизированные стоянки);

2) идентификация железнодорожного транспорта; \ , ,

3) маркировка контейнеров; л 1

4) автоматизация производства (маркировка изделий на конвейерных линиях, внутренняя логистика в производственных цехах).

Описанная конструкция радиочастотной метки стала основой серийно выпускаемого продукта (рис. 5.1), уже нашедшего свое применение в ряде пилотных проектов:

1) производство машин:

•КАМАЗ;

• АвтоВАЗ;

2) производственная логистика:

•MARS;

• Wrigley;

3) учет основных средств:

• Иркутскэнерго;

Рис. 5.1. Метка Ра1:с11Та§.

4) автоматизация учета передвижения транспортных средств предприятий:

• пивоваренная компания Балтика;

5) идентификация подвижного железнодорожного состава:

• Санкт-Петербургский метрополитен.

Перспективы дальнейшего усовершенствования конструкции так же хорошо прослеживаются. Так, на фоне общей тенденции развития конструкций радиочастотных меток, становится очевидной необходимость уменьшения физических размеров антенны метки с сохранением ее основных преимуществ. Для решения этой задачи, на взгляд автора, могут быть использованы подложки из специализированных СВЧ материалов с высокой диэлектрической проницаемостью и методики уменьшения размеров микрополосковой антенны, аналогичные рассмотренной в третьей главе. Неизбежные при этом потери в коэффициенте усиления антенны и, соответственно, дистанции регистрации метки могут быть частично компенсированы увеличением чувствительности радиочастотных чипов, что является одним из основных показателей их постоянного развития.

Рис. 5.3. Использование антенны PIFA в выставочных макетах. более специфична и появляется в рамках рассматриваемой нами технологии. Тем не менее, несмотря на выявленные недостатки, автор полагает, что сейчас вряд ли существует более удобная конструкция антенны для компактных мобильных RFID-терминалов.

В Главе 4 рассмотрена конструкция рамочной антенны для считывающих устройств RFID систем УВЧ диапазона. Результатом проведенных исследований стала разработка аналитической модели для расчета входного сопротивления рамочной антенны электрически большого диаметра, имеющей специфическую конструкцию, а так же аналитической модели для оценки влияния экрана на напряженность магнитного поля в ближней зоне рамочной антенны. В процессе работы была произведена оценка основных характеристик антенны, среди которых следует выделить:

1) равномерное распределение магнитного поля над поверхностью рамки в ближней зоне антенны;

2) широкий диапазон рабочих частот.

Появление подобных антенн в RFID системах УВЧ диапазона (наряду с существенным уменьшением цены отдельной метки) открыло для технологии дверь в ряд новых областей и позволило расширить ее эксплуатацию до уровня маркировки отдельных изделий (ILT - Item Level Tagging в иностранбудущего» с автоматической системой учета товаров на полке и в корзине покупателя. Из требований данной области вытекают и перспективы дальнейшего развития рамочных антенн для Ш^ГО систем УВЧ диапазона:

1) увеличение рабочей зоны антенны;

2) увеличение напряженности магнитного поля в ближней зоне антенны. Подводя общий итог, стоит подчеркнуть, что основным результатом проделанной работы стали модели антенн, которые в настоящее время уже активно используются. Однако каждая из рассмотренных конструкций имеет свой потенциал развития, и существующие на данный момент проблемы, несомненно, будут решены, поскольку с ежегодным повышением интереса к технологии ЯБЮ увеличиваются усилия, затрачиваемые на ее совершенствование.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Попов, Алексей Леонидович, 2012 год

1. Dobkin, D. М. The RF in RFID: passive UHF RFID in practice Текст. / D. M. Dobkin. Elsevier, 2007. - 504 p.

2. Landt, J. The history of RFID Текст. / J. Landt // IEEE Potentials. 2005. -V. 24, №4.-P. 8-11.

3. Chawla, V. An overview of passive RFID Текст. / V. Chawla, D. S. Ha // IEEE Communications Magazine. 2007. - V. 45, № 9. - P. 11 - 17.

4. Pursula, P. Analysis and design of UHF and millimeter wave radio frequency identification Текст.: dissertation for the degree of Doctor of Science / Pekka Pursula. Espoo: VTT, 2008. - 82 p.

5. Гуреева, О. Принципы проектирования транспондеров для системы RFID на поверхностных акустических волнах Текст. / О. Гуреева // Современная электроника. 2005. - №4. - С. 52 - 57.

6. Regulatory status for using RFID in the UHF spectrum Текст. GS1 EPCglobal, 2007.

7. Dobkin, D. M. Environmental effects on RFID tag antennas Текст. / D. M. Dobkin, S. M. Weigand // IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest.-2005.-P. 135- 138.

8. Min, K.-S. A study of capacity change antenna for RFID tag depending on ground plane Текст. / К.- S. Min, J. -W. Kim, С.- K. Park, V.- H. Tran // Asia-Pacific Microwave Conference (APMC) Proceedings. 2005.

9. Deavours, D. D. Improving the near-metal performance of UHF RFID tags Текст. / D. D. Deavours // Proc. of 2010 IEEE International Conference on RFID. 2010. - P. 187 - 194.

10. Eunni, M. A novel planar microstrip antenna design for UHF RFID Текст. / M. Eunni, M. Sivakumar, D. D. Deavours // Journal of Systemics, Cybernetics and Informatics. 2007. - V. 5, № 1. - P. 6 - 10.

11. Kim, J.- S. Shorted microstrip patch antenna using inductively coupled feed for UHF RFID tag Текст. / J.- S. Kim, W. Choi, G.- Y. Choi, C.- S. Pyo, J.-S. Chae // ETRI Journal. 2008. - V. 30, №4. - P. 600 - 602.

12. Aroor, S. A dual-resonant microstrip-based UHF RFID "Cargo" Tag Текст. / S. Aroor, D. D. Deavours // IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest. 2008. - P. 579 - 582.

13. Rao, К. V. S. UHF RFID tag for metal containers Текст. / К. V. S. Rao, S. F. Lam, P. V. Nikitin // Proc. of 2010 Asia-Pacific Microwave Conference. -2010.-P. 179- 183.

14. Popugaev, A. E. A small high performance metal-mountable RFID tag antenna Текст. / A. E. Popugaev, R. Wansch // Proc. of the Fourth European Conference on Antennas and Propagation. 2010. - P. 1-4.

15. Mun, L. N. Design of high performance RFID systems for metallic item identification Текст.: thesis for the degree of Doctor of Philosophy / Mun Leng Ng. Adelaide: School of Electrical and Electronic Engineering, 2008. - 235 p.

16. Xuezhi Z. Slots in metallic label as RFID tag antenna Текст. / Z. Xuezhi,

17. J. Siden, W. Gang, H.- E. Nilsson // Proc! of IEEE Antennas and Propagation So- 1 ',L ciety International Symposium. 2007. - P. 1749 - 1752.

18. Chen, S.- L. A Y-Y-chaped slot antenna design for an RFID tag designed for metallic tag applications Текст. / S.- L. Chen, К.- H. Lin // Proc. of Progress In Electromagnetics Research Symposium (PIERS). 2009. - P. 427 - 430.

19. Diugwu, C. A. Dual-band antenna for passive RFID tags Текст. / С. A. Diugwu, J. C. Batchelor, R. J. Langley, M. Fogg // SAIEE Africa Research Journal. 2006. - V. 97, № 3. - P. 208 - 211.

20. Rusu, M. Minkowski fractal microstrip antenna for RFID tags Текст. /t

21. M. Rusu, M. Hirvonen, H. Rahimi, P. Enoksson, C. Rusu, N. Pesonen, O. Verne-san, H. Rustad // Proc. of the 38th European Microwave Conference. 2008. - P. 666 - 669.

22. Mayer, L. W. A dual-band HF/UHF antenna for RFID tags Текст. / L. W. Mayer, A. L. Scholtz // Proc. of IEEE 68th Vehicular Technology Conference. -2008.-P. 1-5.

23. Park, J.- Y. Microstrip line monopole antenna for the wearable applications Текст. / J.- Y. Park, J.- M. Woo // Proc. of the 38th European Microwave Conference. 2008. - P. 1277 - 1279.

24. Rajagopalan, H. Conformal RFID antenna design suitable for human monitoring and metallic platforms Текст. / H. Rajagopalan, Y. Rahmat-Samii // Proc. of the Fourth European Conference on Antenna and Propagation. 2010. -P. 1-5.

25. Balanis, C. A. Antenna theory: analysis and design Текст. / С. A. Bala-nis. 2nd ed. - John Wiley & Sons, 1997. - 960 p.

26. Bahl, I. J. Microstrip antennas Текст. /1. J. Bahl, P. Bhartia. Artech ,i i\ (1. House, 1982.-348 p.

27. Слюсар, В. Антенны PIFA для мобильных средств связи: многообразие конструкций Текст. / В. Слюсар // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2007. - № 1. - С. 64 - 74.

28. Wong, К.- L. Compact and broadband microstrip antennas Текст. / K.-L. Wong. John Wiley & Sons, 2002. - 327 p.

29. Dobkin, D. M. Segmented magnetic antennas for near-field UHF RFID Текст. / D. M. Dobkin, S. M. Weigand, N. Iye // Microwave Journal. 2007. - V. 50, № 6.

30. Qing, X. Segmented loop antenna for UHF near-field RFID applications Текст. / X. Qing, С. K. Goh, Z. N. Chen // Electronics Letters. 2009. - V. 45, № 17.-P. 872-873.

31. Li, X. Segmented coupling eye-shape UHF band near field antenna design Текст. / X. Li, J. L. Yong, Y. D. Yu // Proc. of Asia Pacific Microwave Conference. 2009. - P. 2401 - 2404.

32. Ong Y. S. A segmented loop antenna for UHF near-field RFID Текст. /»і m Y: S/Ong, X. Qing,* С. K. Goh, Z.,N. Chen // Proc. of IEEE Antennas and Propav

33. ЧіЧ1' ІЧ# • < -С-6' '"И,*1 v t ',<■ t" ' • ''<, ' »."It" (л S 'gation Society International Symposium. 2010. - P. 1-4.

34. Qing, X. UHF near-field RFID reader antenna with capacitive couplers Текст. / X. Qing, Z. N. Chen, С. K. Goh // Electronics Letters. 2010. - V. 46, № 24.-P. 1591 - 1592.

35. Chen, Z. N. Loop antenna for UHF near-field RFID reader Текст. / Z. N. Chen, С. K. Goh, X. Qing // Proc. of 4th European Conference of Antennas and Propagation. 2010. - P. 1 - 4.

36. Choi, W. Near-field antenna for RFID smart shelf in UHF Текст. / W. Choi, J.- S. Kim, J.- H. Bae, G. Choi, J.- S. Chae // Proc. of IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium. 2009. - P. 1 - 4.

37. Hong, J. A shelf antenna using near-field without dead zones in UHF RFID Текст. / J. Hong, J. Choo, J. Ryoo, C. Choi // Proc. of IEEE International Conference on Industrial Technology. 2009. - P. 1-4.

38. Cargo Tag. RFID asset management tags Текст.: спецификация -(ww.motorola.com/web/Business/Products/RFID/RFID%20Tags/Asset%20Mana gment%20RFID%20Tags/Documents/staticFiles/CargoTagSSNew.pdf?locale Id=52).

39. Popov, A. Passive UHF RFID tag with increased read range (Пассивная RFID метка УВЧ диапазона с увеличенной дистанцией регистрации) Текст. / A. Popov, S. Dudnikov, A. Mikhaylov // Proc. of the 38th Microwave Conference. -2008.-P. 1106- 1108.

40. SL3S30 01 FTT. TSOOP8 Package Specification Текст.: спецификация. Philips Semiconductors, 2003.

41. Rao, К. V. S. Antenna design for UHF RFID tags: a review and a practical application Текст. / К. V. S. Rao, P. V. Nikitin, S. F. Lam // Antennas and Propagation. 2005. - V.53, № 12. - P. 3870 - 3876.

42. PATCHTAG Текст.: свидетельство на товарный знак № 345081 Рос. Федерация; правообладатель ООО «Аэро Солюшенз СПб». № 2006729837; > заявл. 18.10.2006; опубл. 25.03.2008.

43. Huynh, M. С. Т. A numerical and experimental investigation of planar in-verted-F antennas for wireless communication applications Текст.: thesis for thedegree of Master of Science / Minh Chau T. Huynh. - Virginia Polytechnic Institute, 2000.- 117 p.

44. Сазонов, Д.М. Антенны и устройства СВЧ Текст.: учеб. для радио-технич. спец вузов / Д. М. Сазонов. М.: Высш. шк., 1988. - 432 с.

45. Фуско, В. СВЧ цепи. Анализ и автоматизированное проектирование Текст. / В. Фуско; пер. с англ. А. А. Вольман, А. Д. Муравцова. М.: Радио и связь, 1990.-288 с.

46. Вендик, О.Г. Электродинамика Текст.: конспект лекций / О. Г. Вен-дик, Т. Б. Самойлова. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2006. - 144 с.

47. Попов, A. JI. Планарная антенна для настольных считывающих устройств систем радиочастотной идентификации Текст. / А. Л. Попов, О. Г. Вендик // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2011. - Вып. 2. - С. 3 - 8.

48. Попов, А. Л. Напряженность магнитного поля в ближней зоне рамочной антенны для систем радиочастотной идентификации Текст. / А. Л, Попов, О. Г. Вендик, Н. А. Зубова // Письма в Журнал Технической Физики. -2010. ~Т. 36.- Выи. 19.-С. 16 -22. , .

49. F ь * ) * *, ' * k Ц * ^ \

50. AVR2004: LC-balun for AT86RF230 Текст.: application note. Atmel. - (http://www.atmel.com/dyn/resources/proddocuments/doc8113.pdf).

51. Попов, А. Л. Модель рамочной антенны для систем радиочастотной идентификации Текст. / А. Л. Попов, О. Г. Вендик // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2010. - Вып. 7. - С. 3 - 7.

52. Гупта, К. Машинное проектирование СВЧ устройств Текст. / К. Гупта, Р. Гардж, Р. Чадха; пер. с англ. С. Д. Бродецкой, под ред. В. Г. Шейк-мана. М.: Радио и связь, 1987. - 432 с.

53. Вендик, О. Г. Моделирование и расчет емкости планарного конденсатора, содержащего тонкий слой сегнетоэлектрика Текст. / О. Г. Вендик, С. П. Зубко, М. А. Никольский // Журнал Технической Физики. 1999. - Том 69. -Вып. 4.-С. 1-7.

54. Нейман, Л.Р. Теоретические основы электротехники Текст.: учебник для вузов, в 2-х т. / Л. Р. Нейман, К. С. Демирчян. 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоиздат. Ленингр. отделение, 1981. - Т.2. -416 с.