高表面编码容量的紧凑型平面多谐振器在无芯片RFID标签中的应用研究

为解决传统RFID标签成本高、容量有限的问题，研究人员设计了一种基于阶梯阻抗谐振器(SIR)的无芯片RFID标签，采用"存在/缺失编码"(APC)和"频移编码"(FSC)技术，在2.85-5.37 GHz频段实现28和53编码容量，为物联网高密度标识提供新方案。

　　

在物联网(IoT)时代，物品标识技术面临成本与性能的双重挑战。传统有源RFID标签因芯片成本居高不下，而现有无芯片方案又受限于编码容量和尺寸。如何实现高密度、低成本的物体标识，成为制约大规模部署的关键瓶颈。

针对这一难题，国内研究人员通过创新性地设计阶梯阻抗谐振器(SIR)结构，开发出具有革命性编码能力的无芯片RFID标签。这项发表在《Results in Engineering》的研究，通过八组可调谐SIR单元，在紧凑的32mm×64mm尺寸内，同时实现APC和FSC两种编码模式，将标签性能推向新高度。

研究团队采用CST Microwave Studio进行电磁仿真，选用介电常数2.2的Rogers RT5880基板制作原型。通过矢量网络分析仪(VNA)实测验证，创新性地利用谐振器枝干长度(W_ai)和肩宽(W_bi)双参数调控，使单个谐振器产生5种可区分谐振频率。关键技术包括：多谐振器耦合设计、频域特征提取，以及基于参数敏感度0.019GHz/mm的容差控制方案。

【谐振器设计】
通过优化SIR的枝干结构，实现2.85-5.37GHz宽频带覆盖。电流分布模拟显示，调整W_a0和W_b0可使谐振频率产生规律性偏移，为多状态编码奠定基础。

【存在/缺失编码】
八组SIR构成"01111111"等二进制编码，实测插入损耗达-30dB。通过选择性解耦谐振器，验证了256(2⁸)种独立ID的可行性，表面编码密度0.391bits/cm²。

【频移编码】
突破性地利用三维参数(W_di)调控，使三组谐振器产生125(5³)种编码组合，编码密度飙升至10.851bits/cm²。测量结果显示，在3-5.5GHz三个子带内，频率偏移量稳定在0.09-0.11GHz区间。

这项研究通过创新的多谐振器架构，成功解决了无芯片RFID在安全标识和批量溯源中的关键技术瓶颈。APC模式适用于常规物流追踪，而FSC模式的高熵特性为防伪认证开辟新途径。特别是谐振器尺寸与频率的线性关系(Δf≈0.019GHz/mm)，为工业化生产提供明确的工艺窗口。相比文献报道的同类设计，该标签在保持紧凑尺寸的同时，编码容量提升3-10倍，为智能包装、医疗耗材管理等IoT场景提供了极具竞争力的解决方案。