無(wú)芯射頻標簽散射場(chǎng)分析和極點(diǎn)提取研究

摘要：目標雷達散射截面(RCS)，在復平面可以表示為復頻域的函數。根據奇點(diǎn)(SEM)展開(kāi)(留數)方法，計算對目標物體的散射奇點(diǎn)(留數)，進(jìn)行射頻識別(RFID)，是射頻識別的新思路。通過(guò)FEKO軟件，對蝶形無(wú)芯標簽結構進(jìn)行仿真得出該結構散射場(chǎng)。仿真的結果顯示該結構具有開(kāi)槽數量多、極點(diǎn)分布規律、數據容量大、易于實(shí)現等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：雷達散射截面(RCS)；奇點(diǎn)展開(kāi)法(SEM)；散射場(chǎng)；FEKO

0 引言
射頻識別是一種全自動(dòng)，非接觸識別方式。射頻識別的系統就是閱讀器和標簽天線(xiàn)之間的通信。在目前射頻識別系統中標簽都是有芯的，但這類(lèi)標簽的結構復雜，體積、尺寸較大，價(jià)格較貴，所以限制了它的廣泛應用。雷達技術(shù)的廣泛深入地應用，激發(fā)了人們利用雷達技術(shù)進(jìn)行射頻識別的新思路。研究者又提出了無(wú)源無(wú)芯結構標簽天線(xiàn)思想。Baum提出了奇點(diǎn)展開(kāi)法的思想也促進(jìn)了人們研究無(wú)芯標簽的熱情，奇點(diǎn)展開(kāi)法對標簽的散射場(chǎng)(雷達截面積)進(jìn)行分析以提取目標的自然諧振頻率。物體的本征頻率的固有特性，即目標的奇點(diǎn)只與目標的結構有關(guān)，而與目標的位置、形態(tài)無(wú)關(guān)。每個(gè)物體的結構在平面波激勵下都有自己的獨特的散射場(chǎng)，通過(guò)分析物體的散射場(chǎng)，提取目標的固有頻率并利用其進(jìn)行存儲和恢復數據就可以進(jìn)行目標識別。因而標簽的結構對于識別至關(guān)重要。為了尋求結構簡(jiǎn)單，易于實(shí)現的標簽，Majid Manteghi and Yahya Rahmat-Samii等研究者研究了橢圓偶極子開(kāi)槽方式。但這種方式，開(kāi)槽數量有限。能夠容納的數據容量少，不能滿(mǎn)足當前的需要。
本文也就是處于這點(diǎn)考慮并在前人研究的基礎上，研究了能夠具有較多開(kāi)槽結構的標簽結構，即蝶形結構。采用兩個(gè)對稱(chēng)正三角形方式，能夠開(kāi)槽達到8個(gè)，容納更多的數據容量。本文利用FEKO軟件詳細地分析這種蝶形標簽結構在不開(kāi)槽、開(kāi)槽數量從一個(gè)到八個(gè)不同方向散射雷達截面。同時(shí)利用矩量法，提取了它的極點(diǎn)。這個(gè)研究的重要性在于改變傳統的設計理念，徹底降低標簽價(jià)格，推動(dòng)射頻識別技術(shù)的發(fā)展應用。

1 理論基礎
在這一部分，主要介紹關(guān)于散射所涉及的理論知識，不作理論的探討和推導，可參閱文獻。
1．1 雷達散射截面
三維度單位體積內入射波段所攜帶的功率在全向輻射時(shí)，入射場(chǎng)強度為方向(θ，φ)的函數如圖1所示，在定向方向上產(chǎn)生相同的散射功率密度可以表示為：

對于時(shí)諧電磁場(chǎng)，TEM模式電磁波，入射電場(chǎng)和磁場(chǎng)為(E，H)，坡印廷矢量可以表示為：

由式(3)和式(4)可以得到式(1)。
1．2 物體表面散射場(chǎng)積分方程
對于在自由空間里面積為S的任意形狀的完純導體，如圖1所示。