基本信息
- 项目名称：
- 太阳能电池供电的RFID标签天线
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 太阳能电池供电的RFID标签天线
- 详细介绍：
- 太阳能电池供电的RFID标签天线
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本作品设计了一种太阳能电池供电的RFID电子标签，其目的是为了避免有源标签和半有源标签的电池更换、减少对环境的污染、减少制作工艺的复杂度、缩小标签整体的面积、增加无源标签和半有源标签的通信距离。该电子标签包括：太阳能电池、标签天线和标签芯片。其中标签芯片既与太阳能电池相连又与标签天线相连，标签天线围绕在太阳能电池的外部且保持一定的间隙，太阳能电池作为寄生单元与标签天线综合设计。其创新点是太阳能电池不仅能为芯片供电，还能作为一个寄生单元被引入到标签天线中，使二者结合成一个电路单元，在标签小型化基础上有效地增加阅读距离，使其识别距离达到30米以上。
科学性、先进性
- 通过用太阳能电池代替普通电池，将太阳能电池的极板作为标签天线的寄生单元，使太阳能电池和标签天线结合为一个电路单元。该RFID电子标签提高了有源标签和半有源标签的使用寿命，使有源标签和半有源标签可以长期工作而不需要更换电池，避免了因使用普通电池造成的环境污染、减少制作工艺的复杂度，增加了无源标签和半有源标签的通信距离，通过对太阳能电池和标签天线外形的综合设计，缩小了标签整体的面积，降低了标签的制造成本。当在无源模式下即无光的情况下，太阳能电池仅当作是一个寄生单元，与其外围的标签天线结合为一个电路单元，使得标签当作普通的无源标签来使用。不用对太阳能电池再进行加工改造，可以拿来商业上已经生产好的太阳能电池直接使用，节省了再加工时所需的成本，使适用的范围扩大。为了增加标签芯片的通信距离，根据使用的太阳能电池的尺寸、规格不同，可以通过修改其外围的标签天线形状和尺寸来使整体天线的阻抗与标签芯片的输入阻抗共轭匹配，并且使其具有一定的增益。
获奖情况及鉴定结果
- 作品相关论文《Design of Antenna with a Solar Cell asa Parasitic Element in the UHF RFID Tag》。该论文发表在2011年智能控制与信息技术国际学术研讨会，会议于2011年3月25日至27日在中国天津召开。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 以技术入股方式与企业合作
作品可展示的形式
- 样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 在应用中，太阳能电池供电的RFID电子标签与普通标签的使用方式相同，对标签芯片的通信协议、阅读器不做限制。但其优势及特点在于有光照时，它由太阳能电池供电，成为半有源标签；而无光照时，它成为普通的无源标签。该RFID电子标签拓展了RFID系统的应用范围，可以将其应用到大范围的无人区中对设备的监控和维护，减少人力的监督，降低人力成本，提高工作效率。由于有源标签与无线传感器节点类似，该RFID电子标签还可以应用到WSN（Wireless SensorNetwork,无线传感网络）中，当在环境监测和军事应用等无线传感节点大量使用的场合中，通过该RFID电子标签可以使WSN在没有阳光下仍可以继续工作，解决了无法对电池能量耗尽的无线传感节点进行更换电池的问题，其应用前景十分广泛。进一步地，该RFID电子标签还可以应用到定位技术等领域，以及其他与射频识别技术相结合的领域，例如：可以用于湿度传感标签、定位标签中等。
同类课题研究水平概述
- 无线射频识别技术是从二十世纪九十年代兴起的一项利用射频信号进行非接触式双向通信，自动识别目标对象并获取相关信息数据的无线通信技术。20世纪中后期，RFID技术在国外得到了蓬勃发展并被很多国家列为重点发展对象。进入21世纪，国际主流半导体厂商Motorala、Infineon、TI、Philips、ATMEL等公司纷纷进入RFID技术领域，为RFID系统提供了更加广泛的应用前景。同时，由美国麻省理工大学和英国剑桥大学发起成立的国际性RFID研究机构-AutoID中心，在2003年推出了一系列研究成果，其中包括著名的电子码（EPC）和“物联网”的概念，并得到世界500强跨国公司中大多数企业和各国政府的支持。RFID技术被誉为即将成为继互联网和手机之后，全球信息产业的有一场技术革命。 近年来，中国制定自己RFID标准进程开始加速，技术研发和产业化准备工作也在同步进行。中国射频技术白皮书也于2006年6月出台，为中国RFID发展指明了方向，奠定了基础。2008年中国RFID发展已从技术研发阶段进入到应用驱动阶段，其主要特点是市场与应用需求增长稳健，规模越来越大。特别是金卡工程RFID应用试点推动着行业应用不断拓宽，规模化应用逐步形成，也推动了国内RFID产品的自主研发和创新发展。 在射频识别系统中，按照电子标签供电系统的不同结构，RFID电子标签主要分为有源标签、半有源标签和无源标签。有源标签和半有源标签具有外置的电池，通过外置的电池（通常为普通电池）为标签芯片的工作提供能量，使其有更远的通信距离及可以增加更多的电路功能。无源标签依靠阅读器的射频信号提供能量使其工作，无源标签有着成本低和大规模生产的优点。 目前，国内外现有技术至少存在以下缺点和不足：有源标签和半有源标签因为增加了外置的电池，所以增加了制作工艺的复杂度；并且当普通电池能量耗尽时需更换电池，增加了使用过程中的复杂度，而且普通电池还会造成一定程度的环境污染；由于电池有金属极板，需要将太阳能电池和天线分开布置，以便降低电池对天线性能的影响。但是，这样会造成标签的外形尺寸较大，在许多场合无法使用。
