Разработка и совершенствование систем радиочастотной идентификации общего и специального назначения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.04, кандидат технических наук Плотников, Александр Михайлович

• Плотников, Александр Михайлович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Плотников, Александр Михайлович

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Разработка меток радиочастотной идентификации низкой стоимости на основе частотного различения кода

1.1 Постановка задачи. Суть радиочастотной идентификации на основе частотного различения

1.2 Предлагаемая конструкция КРЮ-метки и принцип работы

1.3 Электродинамическая модель КРЮ-метки

1.4 Метод конструкторского синтеза геометрии метки

1.5 Алгоритм представления кода метки

1.6 Расчёт, численное моделирование и экспериментальное исследование характеристик метки. Анализ результатов

1.7 Выводы по главе 1

Глава 2. Разработка считывающего устройства для меток радиочастотной идентификации на основе частотного различения кода

2.1 Постановка задачи. Общая схема считывающего устройства и принцип работы

2.2 Антенная система. Конструктивные реализации «на прохождение» и «на отражение»

2.3 Блок радиочастотной обработки сигнала

2.4 Блок цифровой обработки сигнала и система управления базами данных

2.5 Физическая модель тракта радиочастоты

2.6 Численное моделирование и экспериментальное исследование характеристик считывающего устройства. Анализ результатов

2.7 Выводы по главе

91

Глава 3. Разработка идентификационных меток СВЧ-диапазона с кодо-

вым различением

3.1. Постановка задачи. Электродинамические характеристики меток

с кодовым различением

3.2. Предлагаемая конструкция антенны и принцип работы

3.3. Электродинамическая модель антенны

3.4. Синтез согласующего устройства для работы с чипом ЕМ4223

3.5 Численное моделирование и экспериментальное исследование характеристик метки. Анализ результатов

3.6 Выводы по главе 3

Заключение

Приложение 1. Основные понятия и выражения

Список использованных источников

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и совершенствование систем радиочастотной идентификации общего и специального назначения»

ВВЕДЕНИЕ

Глобальная информатизация общества в России и за рубежом сопровождается активной компьютеризацией и автоматизацией внутренних и внешних бизнес-процессов различных предприятий и учреждений.

Важнейшей проблемой информатизации в свою очередь является обеспечение точности и безопасности информации при её передаче и хранении. К основным задачам в этой области, требующим эффективного решения, относятся проблемы электронной бесконтактной идентификации объектов, аутентификации, управления доступом, защиты каналов передачи информации и трафика.

Идентификация (англ. Identification) - это процесс распознавания объекта или субъекта по его идентификатору [1]. Идентификатор объекта предъявляется считывателю, который считывает и передает в систему его индивидуальный код для проведения процедуры распознавания (англ. Recognition).

Объектом идентификации в общем случае может быть человек, животное, транспортное средство, оборудование, контейнер с грузом, изделие в процессе производства, товар, ценные предметы и т.д.

Средства идентификации на основе электронных устройств являются качественно новым видом продукции и услуг, влияющим на все сферы жизнедеятельности человека. Они находят широкое применение в системах управления доступом, учета, хранения, охраны, оповещения, наблюдения и т.п. По данным [2,3], рынок средств идентификации, аутентификации и авторизации является наиболее быстрорастущим - до 28% в год, в то время как общий рост рынка информационной безопасности - порядка 23% в год.

В последнее десятиление электронные средства идентификации получили широкое распространение во всех развитых странах мира. После волны террористических актов в Израиле, США и России разработчики многих стран активно работают над созданием новых электронных идентификационных доку ментов на основе интеллектуальных карт, имеющих криптозащиту, не поддающихся подделке и с разделением полномочий санкционированного доступа к

4

считыванию содержащейся в них информации. Эти электронные идентификационные документы кроме названия документа, фотографии, имени владельца и его статуса могут содержать такие оцифрованные и зашифрованные биометрические данные, как отпечатки пальцев, образ лица или рисунок радужной оболочки глаза, которые легко контролировать в масштабах всей страны, а также анкетные, визовые, водительские, страховые, медицинские и многие другие данные.

Электронные средства идентификации несут достоверную информацию, так как содержат систему криптозащиты, исключающую корректировку или замену информации. Кроме того, они легко интегрируются в электронные системы всех уровней и позволяют получать объективную информацию для принятия решений и управления на всех уровнях, а также исключить подделку документов и продукции.

Важнейшим направлением развития систем электронной идентификации является их интеллектуализация, т.е. передача предельно возможного количества функций по сбору, обработке информации и принятию решений аппаратно-программным средствам и компьютерам. Необходимо подчеркнуть, что освобождение человека от рутинного труда является особенно важным при автоматизации процесса производства и обеспечения безопасности объектов, где цена ошибки, а подчас элементарной невнимательности, может быть весьма высокой. С другой стороны, важно обеспечить сотрудников службы безопасности производственных, торговых и других организаций полной и точной информацией о происходящих событиях и удобными средствами для безошибочного и своевременного принятия оперативных решений.

С каждым зарегистрированным в компьютерной системе объектом связана некоторая информация, однозначно идентифицирующая его. Это может быть число или строка символов, именующие данный объект. Такую информацию принято называть идентификационной информацией данного объекта, а код, передающий эту информацию - идентификационным кодом. Идентификационная информация может быть либо постоянной, либо изменяемой в процес-

5

се эксплуатации системы. Носителем идентификационной информации об объекте является придаваемый каждому объекту индивидуальный идентификатор - метка.

Метка представляет собой некоторое устройство или признак, по которому определяется объект. Метками могут быть строка символов, карточка со штрих-кодом, различные бесконтактные радиотеги (англ. Radio-Tag, радиометка), бесконтактные proximity-карты, брелки "touch memory", магнитные карточки, смарт-карты, изображение радужной оболочки глаза, отпечаток пальца, отпечаток ладони и другие физические признаки [3]. Каждая метка характеризуется определенным уникальным двоичным кодом.

Обзор технологий автоматической идентификации

Оперативный сбор и ввод достоверной и точной информации в компьютерные информационные системы и системы управления представляет собой актуальную и важную задачу. При этом сбор информации должен происходить с минимальным участием человека - хотя бы потому, что оператор может допустить ошибку при вводе данных, например, с клавиатуры компьютера. Главное в работе системы автоматизации - абсолютная достоверность информации. Ведь даже на поиск и отсеивание неверно введенной информации в больших объёмах данных придется затратить немало времени и средств, не говоря уже о прямых или косвенных убытках, которые могут быть понесены в результате неадекватного решения, принятого на ее основе.

Технологии автоматической идентификации наиболее полно соответствуют всем требованиям компьютерных информационных систем и систем управления, где нужны достоверное распознавание объектов и их регистрация в реальном масштабе времени.

К технологиям автоматической идентификации, применяемым в мире относятся [1-3]:

• штрих-кодовая идентификация;

• биометрическая идентификация;

• радиочастотная идентификация;

• карточные технологии идентификации (на базе карт с магнитной полосой и смарт-карт).

Необходимо также отметить, что технологии автоматической идентификации часто используются в комбинациях.

Радиочастотная идентификация

Одной из наиболее перспективных и быстроразвивающихся в настоящее время технологий автоматической идентификации является радиочастотная идентификация (англ. Radio Frequency Identification, RFID), обладающая рядом существенных преимуществ по сравнению с альтернативными технологиями.

Радиочастотная идентификация позволяет получать информацию о предмете без необходимости прямого гальванического контакта. Системы, реализующие радиочастотную идентификацию, обычно называют RFID-системами [1-3]. Надо сказать, что основная техническая процедура RFID-систем заимствована из радиолокационных систем. Метод радиочастотной идентификации получил название RFID-технологии и стал основой построения современных бесконтактных информационных систем.

Носителем электронных данных в RFID-системах является метка-транспондер (англ. Transmitter-responder, передатчик-ответчик, далее - метка). Дистанции, на которых может проходить считывание RFID-меток и запись в них информации, могут варьироваться от нескольких миллиметров до нескольких метров в зависимости от применяемой технологии. Сами RFID-метки тоже являются весьма различными - размером с кредитную карту, или совсем крошечные вживляемые стеклянные метки для отслеживания перемещения животных, или большие метки, которые прикрепляются к огромным контейнерам, бочкам, вагонам и т.д. Диапазоны частот, в которых работают метки и считывающие устройства (англ. RFID-Reader, далее - считыватель) RFID-систем также различны: от 125 кГц до 5.8 ГГц [1-3].

Важной особенностью работы М^ГО-систем является то, что в ряде случаев необходимо избирательное взаимодействие считывателя с метками, находящимися одновременно в зоне опроса считывателя. При передаче несколькими метками своих данных в один и тот же момент сигналы этих меток одновременно появляются на входе считывателя и происходит их взаимное искажение, Это явление принято называть коллизией [1,3]. При коллизии данных на входе считывателя, он не получит от меток никакой достоверной информации. Для обеспечения взаимодействия считывателя с отдельным устройством из группы меток применяются антиколлизионные процедуры мультидоступа.

КРГО-метки могут быть активными либо пассивными. В составе активных меток имеется собственный источник питания (батарея, аккумулятор), который служит для обеспечения энергией приёмника и передатчика. В конце 90-х годов XX века были разработаны первые ИТГО-системы с пассивными метками. Такие метки не имеют в своём составе источника питания, а работают от энергии принимаемого магнитного либо электромагнитного поля считывателя. Активные метки, как правило, имеют существенно больший радиус действия, чем пассивные и более высокую стоимость.

Классификация систем радиочастотной идентификации

Предлагаемые на современном рынке КРГО-системы можно классифицировать в соответствии с принципом их работы следующим образом [4]:

• Системы с кодовым различением (СКР);

• Системы с временным различением (СВР);

• Системы с частотным различением (СЧР).

Принцип работы СКР основан на хранении идентификационного кода в ПЗУ интегральной схемы (ИС, микрочипа) метки и передачи его на считыватель через радиоинтерфейс, имеющийся в составе ИС, и антенну посредством модуляции несущей [5-8]. При конструировании активных и пассивных меток СКР используются ИС, серийно выпускаемые такими ведущими производите-

лями, как компании Atmel, Infineon, ЕМ Microelectronic Marine, NEC, Philips, STMicroelectronics, ОАО «Ангстрем» и др.

В основе работы СВР лежит использование эффекта поверхностных акустических волн (ПАВ) на пьезоэлектрической подложке [9,10]. Метка такой системы представляет собой пьезокристалл, вдоль поверхности которого возбуждается и распространяется поверхностно-акустическая волна (ПАВ). На пути ПАВ имеется последовательность рефлекторов, расположение которых задаёт идентификационный код. ПАВ частично отражается от каждого рефлектора в определённый момент времени. Сформированный таким образом отклик метки в виде серии отражённых импульсов во времени, после обратного преобразования в радиосигнал поступает в антенну и передаётся на считыватель.

Работа СЧР (иногда называемых также системами с частотным различением) основана на явлении электрического резонанса [11-14]. Транспондеры таких систем представляет собой некоторый набор резонаторов, совокупность собственных частот которых составляет рабочий диапазон системы. Здесь идентификационный код задают собственные частоты резонаторов, а отклик метки представляет собой последовательность всплесков амплитудно-частотной характеристики (АЧХ).

В основу настоящей диссертационной работы положены результаты научных и практических проектных разработок автора и его научного руководителя, связанные с созданием средств и систем радиочастотной идентификации объектов.

Весь материал работы базируется только на открытых публикациях в отечественной и зарубежной печати, а также в сети Internet.

Актуальность работы

В последнее время во многих сферах деятельности всё большее распространение получают системы автоматической идентификации и аутентифика-

ции, среди которых безусловным лидером являются системы радиочастотной идентификации. Тем не менее, на сегодняшний день распространённость этих систем даже на мировом уровне носит, пожалуй, достаточно локальный характер. Задача же глобализации внедрения этой технологии, например для автоматической идентификации потребительских товаров, почтовых отправлений, книг и мн. др. может быть решена, только если цена на идентификационные метки ЯРТО-систем составит менее некоторого критического значения. По разным оценкам [1-3,15] это значение оказывается в пределах от 1 до 5 центов за метку, включая стоимость её установки на товар. К тому же, с учётом тенденции к постоянному снижению этих цифр, использование многих даже самых современных разработок не может позволить добиться повсеместного внедрения КРГО-технологии. В то время как технология оптической идентификации использующая принцип штрихкодирования получила весьма широкое распро странение во всём мире.

Проведя даже поверхностный анализ современного рынка, можно с уверенностью сделать вывод о том, что оптовая стоимость предлагаемых идентификационных меток составляет значительно больше, чем указанное выше значение. Это связано, в первую очередь, с высокой стоимостью компонентов, входящих в их состав: будь то ИС для меток СКР [1-3,5-8], либо монокристалл ПАВ с напылением меток СВР [1,3,9,10]. И хотя глобальные приложения КРГО-технологии предполагают потенциальные объёмы продаж, составляющие десятки миллиардов меток ежегодно [1,15], всё-же стоимость производства кремниевого чипа или ПАВ-кристалла даже в подобных объёмах будет достаточно большой, а идентификационные метки на их основе не смогут занять существенную долю рынка средств автоматической идентификации. Можно допустить однако, что этими системами будет освоена сколь-нибудь существенная доля рынка, однако, принимая во внимание статистические данные по внедрению КРГО-систем в отдельных странах и во всём мире становится очевидно, что при подобных темпах развития потребуется достаточно долгий отрезок времени,

измеряемый, возможно, десятилетиями [1]. Ведь даже без учёта затрат на изго-

10

товление ИС или ПАВ-монокристалла нельзя упускать из внимания затраты на установку метки, минимизировать которые можно лишь нанесением метки непосредственно на упаковку товара или сам товар (так же как 95% штрих-кодов) для достижения общей стоимости менее 1-5 центов.

Новый подход к решению задачи минимизации стоимости идентификационных меток был развит в работах [11-13], где предлагаются мультичастот-ные RFID-метки на основе метода частотного различения. Подобные метки относится к классу т.н. «безчиповых» (англ. Chipless RFID), поскольку не имеют в своём составе ИС, и могут быть полностью изготовлены посредством одно-этапной печати высоко проводящими чернилами на подложке из диэлектрика. При необходимости они могут быть напечатаны непосредственно на упаковке товара, либо самой продукции [4]. Основным требованием является неметаллическая поверхность упаковки либо корпуса товара. Однако, в работах [4,16-20] доказано, что даже в случае наличия больших металлических поверхностей, метка может быть изготовлена на отдельном основании и легко установлена.

СКР сегодня являются безусловным лидером на отечественном и зарубежном рынках средств радиочастотной идентификации [1,3]. Среди наиболее крупных производителей электронных компонентов СКР можно выделить такие известные компании, как ЕМ Microelectronic Marine (США) Philips (Франция) и ОАО «Ангстрем» (Москва).

Весьма перспективным направлением в настоящее время считается разработка и внедрение СВР [3]. Многие известные зарубежные и отечественные производители RFID-систем, такие как RFSAW (США), ОПФ ПИК (Санкт-Петербург) и др. производят СВР и поставляют их на рынок [3]. Глобальная RFID-система на основе ПАВ-технологии, выпускаемая компанией RFSAW обеспечивает полный набор характеристик, удовлетворяющих требованиям большинства заказчиков и потребителей, предъявляемым к RFID-системам. Эта система работает в диапазоне частот 2.45ГГц и предлагает самую большую дальность считывания в сочетании с высокой скоростью и точностью в широком диапазоне температур. Однако пока стоимость идентификационных меток

11

СВР также достаточно высока, что опять же ограничивает возможности использования технологии ИРГО.

Использование СЧР на сегодняшний день в стадии разработки и альфа-тестирования [12,13]. Как правило, возникающие трудности связаны с получением разрядности кода п > 8 бит, а также считыванием меток с малым процентом ошибок. Однако, по оценкам специалистов [13] стоимость изготовления меток этих систем может быть предельно низкой по сравнению с аналогами, особенно с учётом технологий [21-23].

Настоящая диссертационная работа посвящена вопросам разработки, реализации и экспериментального тестирования, идентификационных меток [17] и считывающего устройства [19] СЧР, работающих в СВЧ-диапазоне. Кроме этого рассматриваются вопросы модернизации идентификационных меток СКР [24].

Необходимо отметить, что настоящая работа, а также работы [4,16-20] не являются единственными в области разработки СЧР. Также известны решения [11-14] и некоторые другие, в которых предложены варианты идентификационных меток и считывающих устройств СЧР. Однако, в связи с существенными различиями в методах формирования кода, процесса считывания и технических характеристиках, использовать их для устройств, предлагаемых в настоящей работе, не представляется возможным.

Очень важным является ограничение на использование решения [8], связанное с весьма жёсткими требованиями к поляризации излучения опросного сигнала считывателя. Такая поляризационная зависимость может существенно ухудшить характеристики ШТО-системы и привести к возрастанию ошибок при считывании меток.

Также, подчеркну, что технологию антиколлизионного мультидоступа значительно проще реализовать в случае поляризационной независимости системы метка-считыватель. Здесь использование, к примеру, решения [25] совместно с круговой поляризацией антенной системы считывателя является недопустимым, поскольку в этом случае также будет играть существенную роль

12

взаимное расположение меток относительно плоскости поляризации. А это единственное из возможных решений в попытке организации антиколлизионной защиты данной ВД^ГО-системы.

Исходя из вышеизложенного, следует, что при разработке и конструировании ИРГО-системы необходимо учитывать целую совокупность взаимно влияющих факторов технической либо технико-экономической природы. При этом может потребоваться учесть несколько взаимоисключающих факторов, когда единственным выходом из ситуации может служить детальный анализ каждого из них с последующим поиском компромисса, максимально удовлетворяющего всем влияющим факторам.

Только так можно добиться построения качественной и надёжной в эксплуатации системы радиочастотной идентификации, отвечающей большинству современных требований, предъявляемых заказчиками и потребителями к системам автоматической идентификации и регистрации объектов.

Цель работы

Целью настоящей диссертационной работы является теоретическая и экспериментальная разработка системы радиочастотной идентификации на основе частотного различения кода, а также разработка идентификационных меток с улучшенными характеристиками для систем с кодовым различением.

Основные задачи работы:

- разработка инновационных меток радиочастотной идентификации для использования в составе систем с частотным и кодовым различением и построение электродинамических моделей меток;

- техническая реализация идентификационных меток на основе частотного и кодового различений, экспериментальное исследование их характеристик и сравнительный анализ теоретических и экспериментальных результатов;

- построение упрощённой электродинамической модели устройства для считывания меток с частотным различением;

- техническая реализация устройства для считывания меток с частотным различением, экспериментальное исследование его характеристик (совместно с метками) и сравнительный анализ теоретических и экспериментальных результатов.

Методы исследования

Первую часть работы составляют методы математического моделирования: математический аппарат электродинамики, аппарат теории сингулярных интегральных уравнений (СИУ) [26-33], численные методы решения интегральных уравнений. Численные результаты получены с использованием вычислительных алгоритмов, реализованных на ПЭВМ.

Другая часть работы основана на экспериментальных исследованиях. Использовано оборудование для антенных измерений: генераторы Г4-78 (1.16... 1.78 ГГц), Г4-79 (1.78... 2.56 ГГц), Г4-80 (2.56... 4.00 ГГц); усили-тель измерительный У2-8, антенны измерительные: П6-23А (1-18ГГц), LX-1080 (1-8ГГц, А-info Inc. [34]) антенна, предложенная в [35]; анализатор параметров электрических цепей Agilent FieldFox N9912A.

Научная новизна диссертации:

- разработаны конструкции и экспериментальные образцы меток с частотным различением без использования ИС, имеющие низкую стоимость изго-

товления, простой производственный цикл и улучшенные технические характеристики в сравнении с аналогами.

- предложены конструкции меток с кодовым различением на основе ИС и антенны особой формы, обладающие улучшенными технико-экономическими характеристиками в сравнении с аналогами.

- построены электродинамические модели, на основе теории СИУ разработаны методы анализа меток с частотным и кодовым различением, отличающиеся высоким быстродействием по сравнению с аналогами (FDTD и др.), приведён приближённый метод конструкторского синтеза мультичастотных меток.

- предложена методика считывания меток с частотным различением кода для разработки новых считывателей.

- разработан приближённый метод электродинамического анализа считывателей вида «на прохождение» и «на отражение» для систем с частотным раз личением, приведены конструкции и экспериментальные образцы считывателей, адаптированные для производственных линий промышленных предприятий.

Обоснованность и достоверность результатов работы

Все результаты, полученные в рамках теоретического подхода, с хорошей точностью подтверждены экспериментально. Использованные приближенные методы решения СИУ корректны с формальной математической точки зрения. Контроль результатов на разных этапах осуществлялся: сравнением данных, полученных теоретически в рамках предлагаемых подходов с данными, полученными альтернативными, в основном, численными методами (FDTD, FEM и др. [34,35]); исследованием внутренней сходимости численных алгоритмов; сравнением теоретических и экспериментальных результатов.

Практическая ценность работы

В работе рассмотрены задачи разработки, реализации и модернизации систем радиочастотной идентификации СВЧ-диапазона: систем с частотным различением кода, включая теоретическую и экспериментальную разработку меток и устройств считывания; систем с кодовым различением, включая теоретическую и экспериментальную разработку меток и определение требований к считывающим устройствам.

Результаты, полученные в работе, имеют большое теоретическое и практическое значение, связанное с вопросами расчета характеристик, конструирования, адаптации под необходимые производственные и другие промышленные условия, а также непосредственно практического применения в тестовой и коммерческой эксплуатации рассмотренных типов идентификационных систем.

Разработанные в диссертации методики, модели и методы расчёта использованы в научно-исследовательских проектах по созданию инновационной технологии радиочастотной идентификации, разработке меток низкой стоимости и устройств для их считывания.

В подтверждение практического применения результатов получено 2 акта внедрения по результатам совместных исследовательских проектов с корпорацией Самсунг Электронике Ко., Лтд. (1-я и 2-я главы) и 1 акт внедрения на предприятие ФГУП НИИ «Экран» (3-я глава).

Результаты диссертационной работы могут быть в дальнейшем использованы в качестве основы для многих перспективных разработок в области систем радиочастотной идентификации.

Положения, выносимые на защиту:

1. Методы электродинамического анализа меток с частотным и кодовым различением, отличающиеся высоким быстродействием в сравнении с сущест-

вующими аналогами и метод приближённого конструкторского синтеза меток с частотным различением.

2. Конструкции, экспериментальные образцы меток без ИС и устройств считывания меток для систем радиочастотной идентификации с частотным различением кода.

3. Конструкции и экспериментальные образцы меток радиочастотной идентификации с кодовым различением, имеющие улучшенные характеристики в сравнении с существующими аналогами.

4. Инновационная система радиочастотной идентификации на основе частотного различения для использования на производственных линиях промышленных предприятий.

Личный вклад автора

В совместных работах научному руководителю принадлежит общая постановка задач и определение направлений ведения исследований. Непосредственно идеи, разработки, реализации, подробное проведение рассуждений, доказательств, расчетов, изготовление и тестирование экспериментальных образцов, а также анализ результатов принадлежат автору.

Апробация работы

Материалы диссертации докладывались на следующих конференциях:

- X МНТК «Проблемы техники и технологии телекоммуникации». — Самара, 2009;

- IX МНТК «Физика и технические приложения волновых процессов». — Челябинск, 2010;

- X МНТК «Физика и технические приложения волновых процессов». — Самара, 2011;

- XII МНТК «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций». — Казань, 2011;

- V Межрегиональный экономический форум «Самарская инициатива: кластерная политика - основа инновационного развития национальной экономики», Самара, 2011.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 4 статьи в журналах, включенных в перечень ВАК. Материалы диссертации также вошли в [17], [19] и [24].

Содержание работы

Во введении определена цель диссертационной работы, показана ее актуальность и практическая значимость, определена новизна и обоснована достоверность полученных результатов, представлены основные положения, выносимые на защиту, кратко изложено содержание диссертации.

В первой главе предложены метки радиочастотной идентификации без микрочипа (англ. СЫр1е88 RFID-Tags), имеющие очень низкую стоимость изготовления и простой производственный цикл по сравнению с аналогичными российскими и зарубежными разработками. Построена строгая электродинамическая модель резонансных меток радиочастотной идентификации на основе системы плоских концентрических металлических колец и проведён их анализ методом сингулярных интегральных уравнений. Получены и проанализированы диаграммы направленности и частотные зависимости отклика меток с различными кодовыми комбинациями. Проведено сравнение результатов, полученных методом сингулярных интегральных уравнений и методом конечных разностей

во временной области. Показано, что предлагаемый метод позволяет сущест-

18

венно оптимизировать решение задачи анализа рассмотренных идентификационных меток за счёт минимизации расчётного времени. Приведен простой алгоритм синтеза геометрии меток.

Во второй главе приведена упрощённая математическая модель, позволяющая рассчитывать основные характеристики системы радиочастотной идентификации на основе частотного резонансного различения со значительным выигрышем по времени по сравнению с существующими численными методами (конечных разностей во временной области). Описан принцип работы и представлена конструкция устройства для считывания кода мультичастотных меток без микрочипа. Приведены результаты теоретического и экспериментального исследования RFID-системы.

Третья глава посвящена разработке планарной антенны для использования в составе меток радиочастотной идентификации диапазона сверхвысоких частот. Построена электродинамическая модель антенны, позволяющая значительно сократить время численного расчёта в сравнении с известными методами конечных разностей во временной области (FDTD), конечных элементов (FEM) и др. Получены и проанализированы распределения токов на поверхности антенны, диаграммы направленности и характеристика поляризации. Проведено экспериментальное исследование характеристик антенны. Установлено, что использование антенны в конструкциях RFID-меток способствует существенному улучшению их характеристик: позволяет увеличить расстояние считывания, повысить помехоустойчивость и снизить требования к антенной системе считывающего устройства.

В заключении сделаны соответствующие выводы, сформулированы основные научные и практические результаты диссертационной работы.

Автор глубоко признателен научному руководителю проф. В.А. Неганову за общую постановку задач, помощь в проведении научных исследований, со-

веты и ценные замечания, данные им в процессе подготовки рукописи, а также моральную поддержку.

Заключение диссертации по теме «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения», Плотников, Александр Михайлович

3.7 Выводы по главе 3

1. Предложено 2 варианта конструкции антенны для использования в идентификационных метках СКР диапазона СВЧ, характеристики излучения и поляризации которых одновременно лишены существенных неоднородностей, приводящих к проблемам при считывании.

2. Разработана электродинамическая модель антенны метки СКР в виде совокупности смыкающихся дуг малой угловой длины, способная описывать пла-нарные структуры с произвольной геометрией и обеспечивающая высокое быстродействие при расчётах по сравнению с численными методами (РОТБ и др.), что является ключом к оптимизации процесса проектирования новых систем радиочастотной идентификации

3. Изготовлены и экспериментально протестированы конструкции меток СКР с предложенной антенной. Показано, что метки могут быть считаны из произвольной угловой позиции и с практически произвольной поляризацией антенной системы считывателя.

4. Установлено, что удаление большей части нерезонансных витков планар-ной двухзаходной спиральной антенны не приводит к какому-либо существенному снижению коэффициента усиления структуры и изменению ДН и ПХ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сегодня для всех очевидно, что автоматизация - одна из существенных составляющих успеха любого бизнеса. Комплексная автоматизация предприятий является делом хотя и непростым, но, несомненно, оправданным. В конечном итоге целью комплексной автоматизации является повышение производительности труда, и поиск новых методов получения прибыли.

Главное в работе системы автоматизации - информация должна быть абсолютно верной и обрабатываться в реальном масштабе времени. Технологии радиочастотной идентификации наиболее полно соответствуют всем требованиям компьютерных информационно-управляющих систем.

Бесконтактные радиочастотные идентификаторы - RFID-метки являются эффективной базой комплексной автоматизации промышленных предприятий. В последнее время во всем мире наблюдается повышенный интерес к применению технологии радиочастотной идентификации RFID в торговле, логистике и многих других отраслях.

RFID-метки предоставляют гораздо больше возможностей по сравнению со штрих-кодами. Краска, грязь и любые неметаллические покрытия не делают их менее читаемыми. В отличие от сканеров штрих-кодов, считыватель RFID постоянно работает в онлайновом режиме. Если чтение штрих-кодов происходит только внутри зоны прямой видимости, то для чтения RFID-меток этого не требуется. Метки можно прятать внутри предметов. Оригинальная технология маркировки товаров, основанная на радиочастотной идентификации и называемая смарт-упаковкой (smart package), также имеет весомые преимущества перед традиционным штрих-кодом и в недалеком будущем, вероятно, вытеснит его из некоторых традиционных областей.

Без сомнения, системы радиочастотной идентификации, так активно развивающиеся в настоящее время, являются одним из наиболее перспективных изобретений XX века в области электронной техники. Однако, скорость развития технологии радиоидентификации, разработки RFID-систем, способных обеспечить качественно новые возможности бизнеса, в большей степени определяет цена идентификационных систем. Цена является одним из решающих факторов, сдерживающим развитие технологии не только радиочастотной, но и вообще любой электронной идентификации.

Основной целью настоящей диссертационной работы является разработка инновационных систем радиочастотной идентификации, отличительной особенностью которых является низкая цена меток. Именно цена на радиочастотные метки позволяет объективно оценить рентабельность системы автоматической идентификации, поскольку зачастую, при внедрении на предприятии автоматической идентификационной системы, речь идёт о закупке весьма большого количества меток, измеряемого сотнями тысяч и миллионами, особенно для крупных промышленных предприятий: производителей электронной техники и товаров повседневного спроса.

В работе показано, что большинство применяющихся в коммерческой эксплуатации радиоидентификационных систем зачастую дороги и малоэффективны в силу неоптимальных технических и экономических характеристик. К примеру, подавляющее большинство предлагаемых на современном рынке систем радиочастотной идентификации основано на метках, содержащих в составе микрочип, т.е. интегральную схему, в которой хранится код метки. Такой микрочип, будучи отдельным самостоятельным радиоэлементом, весьма существенно удорожает метку, особенно с учётом его монтажа. Значительно более перспективным на взгляд соискателя, является разработка идентификационной системы на основе меток, не содержащих в своём составе микрочип, и производимых за один технологический цикл специальными методами.

Также, рассмотрены электрические характеристики существующих меток радиочастотной идентификации. Установлено, что используемые в конструкциях меток принципы согласования импедансов антенны и микрочипа также весьма малоэффективны, поскольку в этих типовых решениях применяются внешние согласующие элементы в 8МБ-исполнении, монтаж которых, впрочем

117 как и они сами, удорожает процесс производства меток. Многие метки вообще не содержат согласующих устройств, в силу чего их дальность считывания и устойчивость работы оставляют желать лучшего. Гораздо более оправданным и рациональным в данном случае будет использование печатных согласующих элементов, которые могут быть выполнены на диэлектрической подложке - основе для размещения антенны метки.

Кроме того, характеристики самих антенн, используемых в радиочастотных метках весьма плохие. В подавляющем большинстве случаев, например, их диаграмма направленности имеет нули, называемые также "мёртвыми зонами". Поляризационные характеристики антенн также не оптимальны, поскольку она содержит существенные неоднородности в виде провалов, глубиной до -ЗОдБ и более. Все эти негативные факторы приводят к сбоям в работе систем радиочастотной идентификации и требуют внесения большого числа изменений в конструкции существующих идентификационных меток с целью их существенной доработки и улучшения технических и экономических характеристик.

Следует также отметить, что на сегодняшний день можно провести классификацию систем радиочастотной идентификации по многим параметрам: диапазон частот, область применения, наличие/отсутствие источника питания, и др. В результате проведённого анализа отечественной и зарубежной литературы по КРГО-системам было установлено, что классификация по принципу работы КГГО-систем, которая, по сути, является основной, в настоящее время отсутствует. Согласно принятой терминологии, различают системы радиочастотной идентификации на кремниевом чипе, и системы на поверхностно-акустических волнах. Разрабатываемые в настоящее время резонансные РЛО-системы в эту классификацию не попадают.

В настоящей работе проведено обобщение существующей классификации систем радиочастотной идентификации по принципу их работы, включающее все виды разработанных и разрабатываемых в настоящее время ЯГГО-систем.

Отличительные особенности работы:

- разработка методики радиочастотной идентификации на основе частотного различения кода;

- разработка меток радиочастотной идентификации низкой стоимости, не содержащих в составе микрочипа;

- создание строгих электродинамических моделей идентификационных меток, позволяющих свести к минимуму производственные затраты на опытные образцы с проведением максимального числа теоретических шагов разработки и минимизацией расчётного времени;

- создание методики конструкторского синтеза меток без микрочипа, позволяющей определять геометрию меток по требуемым электрическим характеристикам;

- разработка считывающего устройства для меток без микрочипа и его электродинамической модели;

- разработка антенн для идентификационных меток с микрочипом, использование которых позволяет существенно улучшить энергетические характеристики и характеристики излучения меток.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Плотников, Александр Михайлович, 2012 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Finkenzeller, К. RFID Handbook. Fundamentals and Applications in Contactless Smart Cards and Identification [Текст] / К. Finkenzeller; translated by Rachel Waddington. — 2nd ed, 2003. — 427p.

2 Curty, J.-P. Design and Optimization of Passive UHF RFID Systems [Текст] / J.-P. Curty, M. Declercq, C. Dehollain, N. Joehl. — Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Switzerland. — Springer Science+Buisness Media, 2007. — 150p.

3 Джхунян, В.Л. Электронная идентификация. Бесконтактные электронные идентификаторы и смарт-карты [Текст] / В.Л. Джхунян, В.Ф. Шанъгин. — М.: ООО «Издательство-ACT»: Издательство «НТ Пресс», 2004. — 695с.

4 Неганов, В.А. Метки радиочастотной идентификации низкой стоимости на основе метода частотного различения [Текст] / В.А. Неганов, A.M. Плотников // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. — 2011. — Т. 14. — №2. — С.46-52.

5 RFID-Tag having antenna with co-planar radiation pattern / Wing K.H. US Patent Application Publication 2009/0051539. Publication Date: Feb. 26, 2009.

6 Small planar antenna with enhanced bandwidth and small strip radiator / Tikhov Y, Min Y.-h, Kim Y.-j. US Patent Application Publication 2006/0038725. Publication Date: Feb. 26, 2006.

7 RFID antenna and RFID tag / Kwon H.I. US Patent 7828221. Date of a Patent Nov. 9, 2010.

8 RFID Tag with Small Aperture Antenna / Youn T.W. US Patent 7501947. Date of a Patent: Mar. 10, 2009.

9 Saw Identification Tag Discrimination Method / Hartman C.S., Bellamy J.C. US Patent 7264149. Date of a Patent: Sep. 4, 2007.

10 Chipless RFID Tag and Method for Communicating with the RFID Tag / Bau-chot F., Clement J.-Y., Marmigere G. and others. US Patent 8068010. Date of a Patent: Nov. 29, 2011.

11 Radio Frequency Identification System and Method / Otto J.A. US Patent 6732923. Date of a Patent: May. 11, 2004.

12 Preradovic, S. Multiresonator-based chipless RFID system for low-cost item tracking [Текст] / S. Preradovic, I. Balbin, N.C. Karmakar, G.F. Swiegers II IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. — V.57. — No.5, 2009. — PP.1411-1419.

13 Chipless RFID products. Datasheet / Tagsense, Inc. (2011) [Электронный ресурс] // http://www.tagsense.com/ingles/products/product_chipless.html (дата обращения 15.12.2011).

14 Resonant Tag / Imaichi H., Matsumoto Т., Mazoki G.T. and others. US Patent 6313747. Date of a Patent: Nov. 6, 2001.

15 Hunt, V.D. RFID. A Guide to Radio Frequency Identification [Текст] / V.D. Hunt, A. Puglia, M. Puglia. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, USA, 2007. — 214p.

16 Неганов, В.А. Электродинамический анализ резонансных меток для радиочастотной идентификации объектов методом сингулярных интегральных уравнений [Текст] / В.А. Неганов, A.M. Плотников, Д.П. Табаков I/ Радиотехника и электроника. — 2012 (в печати).

17 Неганов, В.А. Мультичастотная радиометка резонансного типа / Неганов В.А., Плотников A.M., Сеоно Ким (KR). Патент РФ2402812. Приоритет от 18.11.2009.

18 Подобед, И.М. Электродинамический анализ мультичастотной метки резонансного типа [Текст] / И.М. Подобед, О.В. Осипов, A.M. Плотников II Современные проблемы науки и образования [Электронный ресурс]. — 2012.

— №1. http://www.science-education.ru/101-5479 (дата обращения 15.12.2011)

19 Неганов, В.А. Способ и устройство считывания мультичастотных радиометок резонансного типа / В.А. Неганов, A.M. Плотников, И.М. Подобед, Сео-но Ким (KR) II Заявка на изобретение №2011107701. Дата регистрации 01.03.2011.

20 Неганов, В.А. Метод двоичного кодирования и считывания кода метки радиочастотной идентификации на основе метода частотного различения [Текст] / В.А. Неганов, A.M. Плотников, И.М. Подобед II Физика и техн. приложения волновых процессов: тезисы докладов IX МНТК, 13-18 сен., 2010 г., г. Миасс. — Челябинск, 2010. — С.52-53.

21 Woo, К. Ink-Jet Printing of Cu-Ag-Based Highly Conductive Tracks on a Transparent Substrate [Текст] / К. Woo, D. Kim, J. Kim and others // Langmuir, 2009.

— No.25. —PP.429-433.

22 Azucenal, O. Inkjet Printing of Passive Microwave Circuitry [Текст] / О. Azucenal, J. Kubby, D. Scarbrough and others II Proc. IEEE, 2008. — PP. 10751078.

23 Inkjet Printing of Silver Inks for RFID, Solar cells and Printed Electronics [Электронный ресурс] // Microfab Tech., Ink.

http://www.microfab.com/archive/equipment/technotes/Silver Ink Printing.pdf (дата обращения 15.12.2011).

24 Неганов, В.А. Метка радиочастотной идентификации с произвольным углом и поляризацией считывания / В.А. Неганов, A.M. Плотников II Заявка на изобретение РФ № 2011148337. Дата регистрации 23.11.2011.

25 RFID System Utilizing Parametric Reflective Technology / Pettus M.G. US Patent 7460014. Date of a Patent: Dec. 2, 2008.

26 Неганое, В.А. Электродинамические методы проектирования устройств СВЧ и антенн [Текст] / В.А. Неганое, Е.И. Нефедов, Г.П. Яровой. —М. «Радио и связь» 2002. — 415 с.

27 Неганое, В.А. Физическая регуляризация некорректных задач электродинамики [Текст] / В. А. Неганое. — М.: Сайнс-Пресс, 2008 — 450 с.

28 Мусхелишвили, H.H. Сингулярные интегральные уравнения [Текст] / Н.И. Мусхелишвили. —М.: Наука, 1986. — 512 с.

29 Неганое, В.А. Полосково-щелевые структуры сверх- и крайневысоких частот [Текст] / В.А. Неганое, Е.И. Нефёдов, Г.П. Яровой. — М.: Наука. Физ-матлит, 1996. — 304 с.

30 Неганое, В.А. Современная теория и практические применения антенн [Текст] / Неганое В.А., Табаков Д.П., Яровой Г.П.; под ред. В.А. Неганова. — М.: Радиотехника, 2009. — 746 с.

31 Вычислительные методы в электродинамике [Текст] / под ред. Р. Митры; пер. с англ. под ред. Э.Л. Бурштейна. — М.: Мир, 1977. — 485 с.

32 Анго, А. Математика для электро- и радиоинженеров / А. Анго; предисловие Луи де Бройля. — М.: Наука, 1965. — 779 с.

33 Канторович, Л.В. Приближённые методы высшего анализа [Текст] / Л.В Канторович, В.И Крылов. — М.-Л.: ГИФНЛ, 1962. — 708 с.

34 AN7638 Multilayer Chip Antenna. Datasheet / RainSun Corporation // www.rainsun.com (дата обращения 15.12.2011).

35 Nakano, H. Cavity-backed Archimedean spiral antenna with strip absorber [Текст] / H. Nakano, S. Sasaki, H. Oyanagi, and others // IET Microw. Antennas Propag., 2008. — Y.2. — No.7. — PP.725—730.

36 Банков, C.E. Электродинамика и техника СВЧ для пользователей САПР [Текст] / С.Е. Банков, A.A. Курушин. — М.: Солон-Пресс, 2008. — 276 с.

37 Yee, K.S. Numerical solution of initial boundary value problems involving Maxwell's equations in isotropic media [Текст] / К.S. Yee II IEEE Trans. Antennas Propagat, 1966. — V. 14. — No.4. — PP.302-307.

38 Volkman, S.K. Ink-jetted Silver/Copper conductors for printed RFID applications [Текст] / S.K. Volkman, Y. Pei, D. Redinger and others II Mat. Res. Soc. Symp. Proc.,2004.—V.814.

39 Марков, Г. Т. Возбуждение электромагнитных волн [Текст] / Г. Т. Марков, А.Ф. Чаплин. — М. — Д.: Энергия, 1976. — 376 с.

40 Справочник по специальным функциям [Текст] / Под ред. М. Абрамовица и И. Стигана. — М.: Наука. Физматлит, 1979. — 832 с.

41 Бейтмен, Г. Функции Бесселя, функции параболического цилиндра, ортогональные многочлены [Текст] // Высшие трансцендентные функции / Г. Бейтмен, А. Эрдейи; пер. с англ. Н.Я. Виленкина. — Изд. 2-е. — М.: Наука, 1974. —Т.2. —296 с.

42 Jahn, S. Coplanar waveguides (CPW) [Электронный ресурс] / S. Jahn II http://qucs.sourceforge.net/tech/node86.html (дата обращения 15.12.2011).

43 Collin, R.E. Foundations for Microwave Engineering [Текст] / R.E. Collin. — 2nd ed., New York: Mc Graw-Hill, 1992. — 924 p.

А А Лаврентьев, M.A. Методы теории функций комплексного переменного / М.А. Лаврентьев, Б.В. Шабат. 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1973. — 749 с.

45 Gupta, КС. Microstrip Lines and Slotlines [Текст] / КС. Gupta, R. Garg, I.J. Bahl and others. — 2nd ed., Artech House, Inc., 1996. — 535 p.

46 Frankel, M. Y. Terahertz Attenuation and Dispersion Characteristics of Coplanar Transmission Lines [Текст] / M. Y. Frankel, S. Gupta, J. A. Valdmanis and others II IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1991. — V.39. — No.6. — PP. 910-916.

47 Gevorgian, S. Simple and accurate dispersion expression for the effective dielectric constant of coplanar waveguides [Текст] / S. Gevorgian, T. Martinsson, A. Deleniv and others II In Proceedings of Microwaves, Antennas and Propagation, 1997. — V. 144. — No. 2. IEE. — PP. 145-148.

48 Capolino, F. Theory and Phenomena of Metamaterials [Текст] / F. Capolino. CRC Press/Taylor & Francis, 2009. — 992 p.

49 Munk, B. Frequency Selective Surfaces: Theory and Design [Текст] / В. Мипк. John Wiley & Sons, Inc., NY, USA, 2000. — 405p.

50 Драбкин, A.JI. Антенно-фидерные устройства [Текст] / АЛ. Драбкин, В.Л. Зузенко, А.Г. Кислое. — изд. 2-ое, доп. и перераб. — М.: «Сов. радио», 1974. — 536 с.

51 Блейхут, Р. Теория и практика кодов, контролирующих ошибки [Текст] / Р. Блейхут. — М.: Мир, 1986. — 576 с.

52 Broadband patch antenna / Heyde W. US Patent Application Publication 2007/0229359. Publication Date: Oct. 4, 2007.

53 Атабекое, Г.И. Основы теории цепей: Учебник для вузов [Текст] / Г.И. Атабекое. — М.: Энергия, 1969. — 424 с.

54 Бакалое, В.П. Основы теории цепей: Учебник для вузов; под ред. В.П. Ба-калоеа [Текст] / В.П. Бакалое, В.Ф. Дмитрикое, Б.И. Крук. — 3-е изд. — М.: Горячая линия - Телеком, 2007. — 597 с.

55 Johnson, R.C. Antenna Engineering Handbook [Текст] / R.C. Johnson. 3rd Edition. McGraw-Hill, Inc., USA, 1993. — 1512p.

56 Альтман, Дж. Устройства СВЧ [Текст] / Дж. Альтман; пер. с англ; под ред. В.И. Лебедева. — М.: Мир, 1968. — 484с.

57 Сазонов, ДМ. Антенны и устройства СВЧ: Учебник для радиотехнических специальностей вузов [Текст] / ДМ. Сазонов. — М.: Высшая школа, 1988. — 432 с.

58 Лавров, А.С. Антенно-фидерные устройства: учебное пособие для вузов [Текст] / А.С. Лавров, Г.Б. Резников. —М.: «Сов. радио», 1974. — 368 с.

59 TDK RF Products for Wireless LAN. Datasheet / TDK Corporation [Электронный ресурс] // http://www.tdk.eom/pdf/2.4GHAnntena.pdf (дата обращения 15.12.2011).

60 SOT-23 Package Dimensions. Datasheet / Firechild Semiconductor Ink. [Электронный ресурс] // http://www.tdk.eom/pdf/2.4GHAnntena.pdf (дата обращения 15.12.2011).

61 Подобед, И.M. Слабонаправленная антенна круговой поляризации для иде-ентификационных меток СВЧ-диапазона и её электродинамическая модель [Текст] / И.М. Подобед, О.В. Осипов, A.M. Плотников // Перспективы науки. — 2012. — №1. — С.67-75.

62 Неганов, В.А. Пассивная метка радиочастотной идентификации (RFID) на основе антенны бегущей волны [Текст] / В.А. Неганов, A.M. Плотников П Физика и техн. приложения волновых процессов: тезисы докладов IX МНТК, 13-18 сен., 2010 г., г. Миасс. — Челябинск, 2010. — С.71-72.

63 Dispersive Antenna for FRID Tags / Rossman K., Apostolos J.T., Brommer K.D. US Patent Application Publication 2009/0284351. Publication Date: Nov. 19, 2009.

64 Андренко, А. С. Согласование антенны тэга с микрочипом для систем радиочастотной идентификации [Текст] / А. С. Андренко, А.А. Бабаскин, В.И. Калиничев и др.II Журнал радиоэлектроники. — №12, 2007.

65 Chang, К. RF and Microwave Circuit and Component Design for Wireless Systems [Текст] / К. Chang, I. Bahl, and V. Nair. NY, John Wiley and Sons, 2002. — 532 p.

66 Gunther, O. RFID in Manufacturing [Текст] / О. Gunther, W. Kletti, U. Kubach. LE-TEX Jelonek, Schmidt & Vôckler GbR, Leipzig, Germany, 2008. —163p.

67 Misran, N. Design optimisation of ring elements for broadband reflectarray antennas [Текст] / N. Misran, R. Cahill, V.F. Fusko IIIEE Proc.-Microw. Antennas Propag., 2003. — V.150. — No. 6.

68 Осипов, О.В. Использование эффекта азимутального рассеяния электромагнитных волн метаструктурой на основе элементов Телледжена в при-клад-ных задачах электродинамики [Текст] / О.В. Осипов, A.M. Плотников II Инфокоммуникационные технологии. — 2012. — Т. 10. — №1(в печати).

69 Осипов, О.В. Электродинамические свойства проводящих киральных микроэлементов и метаматериалов на их основе / О.В. Осипов, A.M. Плотников II Проблемы техники и технологии телекоммуникаций: тезисы пленарных докладов XII МНТК, 17-19 ноя., 2011 г., г. Казань. — Казань, 2011. — С.20-25.

70 Неганов, В.А. Пассивная метка радиочастотной идентификации на основе метода частотного различения [Текст] / В.А. Неганов, A.M. Плотников II Физика и техн. приложения волновых процессов: тезисы докладов IX МНТК, 13-18 сен., 2010 г., г. Миасс. — Челябинск, 2010. — С.52-53

71 Неганов, В.А. Считывающее устройство для меток радиочастотной идентификации на основе метода частотного различения [Текст] / В.А. Неганов, A.M. Плотников // Физика и техн. приложения волновых процессов: тезисы докладов IX МНТК, 13-18 сен., 2010 г., г. Миасс. — Челябинск, 2010. — С.53-53

72 RFID Tag with Enhanced Readability / Forster I.J., Puleston D.J. US Patent 7298330. Date of a Patent: Nov. 20, 2007.

73 UHF RFID Tag and Method of Manufacturing the Same / Kwak J.-k, Lim S.-j., Kim S.-h. US Patent 7382265. Date of a Patent: Jun. 3, 2008.

74 RFID Tag and Antenna / MingFai Yuen M., Gao В., Murch R.D. and others. US Patent 7612676. Date of a Patent: Nov. 3, 2009.

75 Signal-processing Systems and Methods for RFID-Tag Signals / Downie J.D., Wagner R.E., Sutherland J.S. and others. US Patent 7667574. Date of a Patent: Feb. 23,2010.

76 Radio Frequency Identification (RFID) Tag Antenna Design / Witte E. De, Brennan P.V., Royston P.V. and others. US Patent 7800503. Date of a Patent: Sep. 21,2010.

77 RFID Interrogator / Hill N.P.R. US Patent 8085133. Date of a patent: Dec. 27, 2011.

78 Chipless RF Tags / Dueler S., Meerfeld Y. US Patent Application Publication 2002/0140557. Publication Date: Oct 3, 2002.

79 RFID-UHF Integrated Circuit / Kowalsky J., Serra D., Charrat B. US Patent Application Publication 2005/0186904. Publication Date: Aug. 25, 2005.

80 RFID Tag and Method for Reading the Same / Sakama I. US Patent Application Publication 2008/0036608. Publication Date: Feb. 14, 2008.

81 RFID Tag Reader and Method for Calibrating RFID Tag Reader / Kuwako Y., Tabata M., Satou M. and others. US Patent Application Publication 2008/0224826. Publication Date: Sep. 18, 2008.

82 Galvanic Process for Making Printed Conductive Metal Markings for Chipless RFID Applications / Chopra N., Kazmaier P.M., Lalisse D.J. and others. US Patent Application Publication 2009/0130299. Publication Date: May 21, 2009.

83 Synthesis of Conductive Metal Markings for Chipless RFID Applications / Chopra N., Kazmaier P.M., Lalisse D.J. and others. US Patent Application Publication 2009/0226605. Publication Date: Sep. 10, 2009.

84 Неганов, B.A. Применение метода сингулярного интегрального уравнения к анализу рамочной антенны [Текст] / В.А. Неганов, М.Г. Корнев II Физика волновых процессов и радиотехнические системы. — 2003. — Т. 6. — № 1. — С. 41-45.

85 Неганов, В.А. Метод сингулярного интегрального уравнения в задаче о распределении тока в кольцевой полосковой антенне [Текст] / В.А. Нега-нов, Н.М. Святкин // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. — 2005. — Т. 8. — № 2. — С. 61-67.

86 Смирнов, H.H. Дисперсионные свойства многозаходных спиралей [Текст]/ H.H. Смирнов II. — ДАН СССР, 1956. — Т. 110. — № 2. — С. 212.

87 Rumsey, V.H. Freguency independent antenna [Текст] / V.H. Rumsey II IRE Nat. Conv. Ree., 1957. — Pt.l. — P.114.

88 Dyson, J.D. The equiangular spiral antenna [Текст] / J.D. Dyson II IRE. Trans.; 1959, —V. AP —7. —№4. — P.329.

89 Неганов, В.А. Применение сингулярных интегральных уравнений для электродинамического анализа плоской кольцевой антенны [Текст] / В.А. Неганов, Д.П. Табаков II — Антенны. —2008. — №10. — С.25-33.

ПРЕДСТАВИТЕЛЬСТВО САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС В РОССИИ

Офис 1500, ул. Двинцев, 12/1, Москва, 127018, Россия Тел./факс: [phone], WWW: http://www.research.samsung.ru

ELECTRONICS

«УТВЕРЖДАЮ» Ким Чжун Сик Коммерческий директор (доверенность от 19 января 2011 года

& 77 АА 1066505)

м.п.

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы Плотникова Александра Михайловича «Разработка и совершенствование систем радиочастотной идентификации общего и специального назначения», представленной на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения.

Комиссия в составе:

председатель комиссии - руководитель отдела научно-технического сотрудничеста к.т.н. Голубков Ю.Б., члены комиссии - руководитель аналитической группы Кольченко М.А., координатор проектов - Цисарь Д.В.

составила настоящий акт, подтверждающий, что научные и практические результаты, полученные в диссертации Плотникова A.M., использованы в научно-исследовательском проекте при создании инновационной методики радиочастотной идентификации (RFID) и построении образцов новых идентификационных меток (RFID-меток) в следующем виде:

1. Методика радиочастотной идентификации, основанная на спектральном различении кода для разработки RFID-меток без использования микрочипа (Chipless RFID-Tags).

2. Метод строгого электродинамического анализа RFID-меток со спектральным различением кода, отличающийся высоким быстродействием по сравнению с аналогичными решениями (FDTD и др.).

3. Аналитически-численный

метод

приближённого

параметрического синтеза RFID-меток со спектральным различением кода для конструкторского использования.

4. Конструкции и экспериментальные образцы RFID-меток без использования микрочипа, имеющие низкую стоимость изготовления и простой производственный цикл в сравнении с существующими аналогами.

По результатам совместных разработок получен 1 патент:

пат. №2402812. Мультичастотная радиометка резонансного типа / Неганов В.А., Плотников A.M., Сеоно Ким. Приоритет от 18.11.2009.

Использование указанных результатов:

1) позволяет существенно сократить затраты по установке и эксплуатации систем автоматической идентификации на производственных линиях;

2) обеспечивает ускорение процесса производства идентификационных меток за счёт простоты их конструкции.

3) способствует повышению надёжности и отказоустойчивости систем автоматической идентификации.

Члены комиссии:

Председатель комиссии

Д.В. Цисарь

ПРЕДСТАВИТЕЛЬСТВО САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС В РОССИИ

Офис 1500, ул. Двинцев, 12/1, Москва, 127018, Россия Тел./факс:[phone], WWW: http://www.research.samsung.ru ELECTRONICS

«УТВЕРЖДАЮ» Ким Чжун Сик Коммерческий директор (доверенность от 19 января 2011 года

77 АА 1066505)

1/JjULU/--а—

.*«&?» -12-_20fix.

, ' " м.п.

\ -v4

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы Плотникова Александра Михайловича «Разработка и совершенствование систем радиочастотной идентификации общего и специального назначения», представленной на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения.

Комиссия в составе:

председатель комиссии - руководитель отдела научно-технического сотрудничеста к.т.н. Голубков Ю.Б., члены комиссии - руководитель аналитической группы Кольченко М.А., координатор проектов - Цисарь Д.В.

составила настоящий акт, подтверждающий, что научные и практические результаты, полученные в диссертации Плотникова A.M., использованы в научно-исследовательском проекте при создании методики считывания меток радиочастотной идентификации (RFID-меток) и проектировании новых образцов считывающих устройств (RFID-считывателей) RFID-меток в следующем виде:

1. Методика считывания RFID-меток со спектральным различением кода для разработки новых RFID-считывателей.

2. Аналитически-численный метод приближённого электродинамического анализа RFID-считывателей вида: "Transfer" и "Reflect".

3. Конструкции и экспериментальные образцы RFID-считывателей вида "Transfer" и "Reflect", имеющих модульную конструкцию и адаптированных для использования на производственных линиях.

Использование указанных результатов:

1) позволяет существенно сократить затраты по установке и эксплуатации систем автоматической идентификации на производственных линиях;

2) способствует повышению надёжности и отказоустойчивости систем автоматической идентификации.

3) обеспечивает лёгкость процедуры ремонта RFID-системы за счёт использования стандартных модулей, а также простоту настройки в условиях производства.

Члены комиссии:

Председатель комиссии

Д.В. Цисарь

«УТВЕРЖДАЮ»

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы Плотникова Александра Михайловича «Разработка и совершенствование систем радиочастотной идентификации общего и специального назначения»,

представленной на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения.

Комиссия, созданная на предприятии ФГУП НИИ «Экран», в составе председателя комиссии Главного инженера ФГУП НИИ «Экран» Смагина В.А., членов комиссии - начальника отдела, к.т.н. Голубева Ю.С., начальника сектора Морозова A.C., рассмотрев результаты диссертационного исследования Плотникова A.M. по теме «Разработка и совершенствование систем радиочастотной идентификации общего и специального назначения», а также имеющуюся на предприятии документацию, установила:

Результаты диссертационного исследования Плотникова A.M., такие как:

1. Метод строгого электродинамического анализа RFID-меток на основе планарных двухзаходных спиральных антенн, отличающийся высоким быстродействием по сравнению с аналогичными решениями (FDTD и др.);

2. Конструкции и экспериментальные образцы RFID-меток на основе планарных двухзаходных спиральных антенн с произвольным углом и поляризацией;

использованы на предприятии ФГУП НИИ «Экран» по заказам «Горизонт», «Метеор-НМ2», «Передача», «Передача-У».

Внедрение результатов работы позволило сократить сроки разработки, снизить объём экспериментальных исследований и улучшить параметры разрабатываемых антенно-фидерных устройств.

Председатель комиссии

В.А. Смагин

Члены комиссии:

Ю.С. Голубев

A.C. Морозов