射頻識別(RFID)是一種通過使用無線電波實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程標(biāo)簽的識別和身份驗(yàn)證的技術(shù)手段。目前，RFID的應(yīng)用已經(jīng)深入到日常生活的各個角落，典型應(yīng)用集中在檢票、 道路收費(fèi)、物流、畜牧業(yè)和庫存管理等方面[1]。市場上應(yīng)用最廣、銷售量最大的標(biāo)簽是工作在各種頻段的被動式標(biāo)簽。這種系列的標(biāo)簽雖然其銷量取得了巨大的增長，但是由于讀寫距離、功率需求及單位成本的限制，阻礙了它們的進(jìn)一步發(fā)展[2]。傳統(tǒng)標(biāo)簽的單位價格除了內(nèi)置集成芯片和天線外,還取決于天線與內(nèi)置芯片的連接封裝工藝水平。即使是使用由廉價基質(zhì)和噴墨打印技術(shù)制造的低成本天線,天線與RFID標(biāo)簽內(nèi)置芯片的可靠連接以及封裝仍然是制約標(biāo)簽單位價格降低的瓶頸所在。

　　一種有效降低標(biāo)簽成本的方法是考慮無芯RFID標(biāo)簽[3-5]。該類標(biāo)簽除了散射體結(jié)構(gòu)外不使用任何中間件及額外組件，標(biāo)簽編碼數(shù)據(jù)存儲在導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，因此不需要硅芯片存儲數(shù)據(jù)。同時減少了因芯片與接收天線的組裝帶來的成本問題，與傳統(tǒng)標(biāo)簽相比，其價格能大幅降低。

　　國內(nèi)外已有很多對無芯標(biāo)簽的研究，參考文獻(xiàn)[6]中介紹了具有陷波頻率的橢圓偶極子標(biāo)簽的多比特散射特性，通過在橢圓偶極子標(biāo)簽上人為地引入凹槽，改變導(dǎo)體散射場頻域特性，實(shí)現(xiàn)無芯標(biāo)簽的識別。參考文獻(xiàn)[7]介紹了4 bit電磁編碼的可打印微型無芯標(biāo)簽，用于以紙質(zhì)和塑料為依托的物品。Jalaly等[8]提出了具有帶通和帶阻效應(yīng)的微帶偶極子諧振體陣列作為射頻條形碼標(biāo)簽，通過改變諧振體的諧振頻率并觀察特定頻率點(diǎn)上諧振的有無進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼。

　　結(jié)合以上分析，本文提出了一種基于目標(biāo)極點(diǎn)識別的折疊偶極子陣列無芯標(biāo)簽。這類標(biāo)簽結(jié)構(gòu)簡單，除了散射體結(jié)構(gòu)外不含其他組件。通過對標(biāo)簽結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)響應(yīng)進(jìn)行極點(diǎn)提取，并根據(jù)極點(diǎn)分布規(guī)律進(jìn)行數(shù)據(jù)編、解碼，實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽識別。

　　1 基本諧振單元

　　任何金屬結(jié)構(gòu)都能以獨(dú)特的方式對入射平面波發(fā)生散射。無芯標(biāo)簽本質(zhì)上是一種金屬散射體結(jié)構(gòu)，當(dāng)受到源激勵時，能散射出與自身結(jié)構(gòu)有關(guān)的特定頻率特性。因此，數(shù)據(jù)可以編碼在標(biāo)簽結(jié)構(gòu)中，并從其后向散射場中恢復(fù)出來。

　　圖6中，極點(diǎn)個數(shù)對應(yīng)編碼組合中的1數(shù)目，亦即諧振單元個數(shù);不同諧振單元構(gòu)成的標(biāo)簽結(jié)構(gòu)對應(yīng)著不同的極點(diǎn)分布。因此，一旦獲得標(biāo)簽極點(diǎn)分布規(guī)律即可實(shí)現(xiàn)對標(biāo)簽的識別。

　　相同位置的極點(diǎn)不能完全重合，這是由于諧振單元相鄰諧振臂之間的耦合作用引起的;而諧振單元之間的相互獨(dú)立性使得諧振中心頻率保持不變。表2給出了圖5中極點(diǎn)參數(shù)的數(shù)值分析。

　　由于極點(diǎn)的特殊性，利用極點(diǎn)分布而非頻域響應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼，不僅方便對離散參數(shù)而非連續(xù)波形進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時保證了編碼數(shù)據(jù)對激勵源和觀察位置的不敏感性。

　　本文提出了一種折疊偶極子陣列無芯標(biāo)簽，并通過對極點(diǎn)參數(shù)的分析，論證了折疊偶極子陣列作為無芯標(biāo)簽及標(biāo)簽識別方式的可行性。無芯標(biāo)簽具有低功耗、結(jié)構(gòu)簡單、單片價格低等優(yōu)點(diǎn)，后續(xù)工作將著重研究環(huán)境因素尤其是附著物對標(biāo)簽散射的影響以及標(biāo)簽數(shù)據(jù)容量、數(shù)據(jù)安全等問題。