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关键词： Bandpass filters  

摘要： A Q-enhanced CMOS tunable bandpass filter (BPF) with ultra-narrow bandwidth and ultralow dc power consumption for radio frequency identification (RFID) devices is proposed using 55-nm bulk CMOS technology in this article. The proposed filter is constructed by a capacitively coupled LC resonator (LCC), which consists of a 16-nH on-chip integrated inductor, fixed capacitors, and tunable varactors. nMOS cross-coupled transistors are used to compensate for the loss of the resonator and improve the loaded Q of the resonator. To achieve low power consumption, an inductor with an ultralarge value is exploited to reduce the loss of the resonator. Besides, an improved dual varactor inverse (DVI) and degenerated resistors at the source of the cross-coupled transistors with linearity and resistance adjusting, respectively, are utilized to optimize the linearity under center frequency tuning. Besides, the active circuits, the fixed capacitance, and varactors are placed inside the inductor to improve the integration. With all the proposed techniques, the presented BPF achieves a 935-953-MHz center frequency tuning range with a constant narrow bandwidth of 180 kHz, a low power consumption of 85-μW , and a core area of 0.43\times0.43 mm2, demonstrating a high-performance tunable on-chip filter using bulk CMOS technology for low-power and narrowband Internet of Things (NBIoT) applications. © 1963-2012 IEEE.

关键词： 智能工具管理   RFID技术   系统数据库   B/S结构   安全机制  

摘要： 随着航空业的快速发展,国外B787、A350、A380以及国产C919等不同机型的大型客机陆续在国内投入使用,使得飞机维修工作的复杂性和繁重性不断增加,我国民航业正面临着前所未有的机遇和挑战。每架庞大的飞机由上万个零部件组成,维修飞机不同部附件所用的工具种类繁多、规格复杂、使用数量巨大,不管是在飞机年检大修还是每日定检和航线维护工作中,工作者都会在当天借取成百上千件工具供现场使用,这对工具管理的效率和安全性提出了更高的要求。传统的工具管理方式主要依赖于纸质材料的手工记录或利用电脑中的表格统计,存在工具管理效率低下、易出错和数据难以追溯等问题。为了解决这些问题,本文在集成互联网、数据库以及计算机等技术的基础上,主要研发基于无线射频识别(RFID)技术的飞机维修智能工具管理系统,可以实现飞机维修工具的自动识别、定位、追踪、借用和归还等功能,显著提高了工具管理的效率和准确性,降低了工具丢失和损坏的风险。 论文主要研究内容如下: (1)深入分析RFID技术的应用方法及相关技术,调研和掌握飞机维修企业关于工具管理的现实情况和系统需求,并根据企业飞机维修业务保障部门的组织结构和业务流程,对智能工具管理系统进行整体设计,这包括系统的功能需求、性能需求以及数据库设计等方面。研究不仅充分考虑了用户实际需求中的功能和性能模块,还专门研究了相关数据查询处理和优化方案,以提高系统的查询效率和用户体验。 (2)系统采用B/S结构开发,利用***和C#语言实现前台界面和后台业务逻辑。系统实现了工具的电子化和智能化管理,主要包括工具的入库、下架、送修、报废和计量等操作,并通过RFID技术对工具进行统一编码和管理,利用无线传感器网络和云计算等技术,实现对工具的实时定位、状态监测和使用记录管理等功能。 (3)评价了系统的安全性设计,包括输入验证、身份验证、数据加密和会话管理等安全机制。同时,对系统做了安全测试、稳定性验证和功能优化,并在飞机维修企业中投入运行和推广应用,有效提升了工具管理效率和管理水平,达到了降本增效的目的,对航空维修企业工具管理的标准统一和大系统建设具有积极意义。

关键词： Antenna   RFID reader   superstrate   UHF-RFID   WLAN  

摘要： This paper presents three dual-band, dual-linearly polarized antenna configurations for UHF-RFID and WLAN applications. The first configuration consists of a square patch with outer ring which exhibits two resonances at 865MHz and 2.45GHz respectively. At both these frequencies, the antenna has its main beam along the +z axis (broadside direction). Two superstrates, S3 and S4, are designed to be used separately with this antenna. Both S3 and S4, when placed above the antenna separately, shift the first resonance from 865MHz to 905MHz without affecting the 2.45GHz resonance. Placing S3 5mm above the antenna gives rise to a bi-directional radiation pattern (+/- z-axis) while replacing S3 with S4 generates a main beam along the -z axis (opposite broadside direction) at 905MHz. The radiation pattern remains unperturbed at 2.45GHz for both configurations. The first antenna configuration works within the European UHF-RFID band whereas the antenna + S3 and antenna + S4 configurations work within the North-American UHF-RFID band. Additionally, all three configurations also operate within the 2.45GHz WLAN band. Both the antenna-superstrate configurations have very low profiles of lambda(0)/ 24.4 (lambda(0 )= free space wavelength at 2.45GHz). The antenna can thus be used with/without the superstrates as an RFID reader depending upon requirements. The information received from the tags can then be transmitted via the WLAN channel.

关键词： Accuracy   Antenna measurements   Phase measurement   Position measurement   Transmitting antennas   Heuristic algorithms   Sensors   Hidden Markov models   Sensor fusion   Power measurement   Radio frequency identification (RFID)   indoor positioning   phase of arrival   phase-unwrapping  

摘要： In this paper, we propose a novel method for dynamic positioning using a single passive RFID tag to obtain its position through phase. This method addresses the phase integer ambiguity by introducing a robust phase unwrapping algorithm, solves the initial position problem using the maximum probability algorithm, and achieves accurate dynamic positioning through linear intersection. Experimental results demonstrate that our proposed method supports both static and dynamic positioning (speed <8.32 m/s) with an average positioning error of only 2.56%. Compared with existing RFID positioning methods, the proposed method can achieve competitive localization performance and enable high sampling frequency and fast processing on local computers, ensuring its suitability for dynamic indoor positioning applications.

关键词： 频分复用   超高频RFID系统   信道分配   遗传算法   多标签信号碰撞  

摘要： 射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)不仅在提高供应链管理效率方面发挥着关键作用,在智能制造、健康监测、安全跟踪等众多领域也展现了其广泛的应用潜力。尽管时分复用技术能够有效处理大量标签,但其有限的时间槽导致系统接入效率存在性能瓶颈。频分复用技术通过支持多个RFID标签在不同频率信道上同时通信,成为了提高RFID系统的通信容量和实现大规模标签接入的有效技术手段。然而,由于信号的物理特性,不同频率信道之间会产生谐波干扰,在同一频率信道中,多个标签的信号也会发生碰撞。在有限的频谱资源下,研究高效的信道分配算法和多标签防碰撞算法,在保障频谱资源的最优利用下提升系统通信容量和接入效率具有重要的科学意义和应用前景。因此,本文主要针对频分复用超高频RFID系统标签接入关键技术,包括信道分配技术和防碰撞技术开展相关研究。 本文的主要工作和贡献如下: 1.介绍了频分复用超高频RFID系统的架构、通信协议和工作原理。进一步地,通过对系统副载波信号、谐波干扰分布、读写器接收信号功率和通信容量的深入分析,揭示了不同频率信道间存在的干扰问题和通信容量提升方面存在的挑战。最后,针对距离和带宽两大影响因素,对不同的距离和带宽分配算法进行了仿真与评估,为后续研究并优化该系统的信道分配方案提供了坚实的理论基础。 2.针对频分复用超高频RFID系统的信道分配方案优化问题,提出了一种自适应增强遗传算法(AEGA)以最大化通信容量。该算法在传统遗传算法(GA)基础上,引入适应度增强型局部交换搜索机制,深入探索解空间的局部区域,从而帮助算法跳出局部最优。此外,引入了自适应参数调整机制,动态调整交叉率和变异率,以提升算法的搜索效率。仿真结果显示,在信道数为25时,AEGA算法比GA算法和随机带宽分配算法求解的通信容量分别大453.7 bps和5267.1 bps。 3.针对频分复用超高频RFID系统的多标签信号碰撞问题,提出了一种基于位追踪的共享概率树算法(BSPT)以提升接入效率。该算法采用初始层选择策略和概率矩阵调整策略,利用频率信道之间的信息共享,减少了碰撞和空闲时隙。仿真结果表明,BSPT算法相比于传统的防碰撞算法在总时隙数、通信复杂度和识别时间上具有优势。具体来说,在信道数为5时,BSPT算法相比于智能遍历树算法(STT)和碰撞窗口树算法(CWT)在总时隙数量上分别减少了62.6%和39.4%。

关键词： Authentication  

摘要： Vehicular network technology has made substantial advancements in recent years in the field of Intelligent Transportation Systems. Vehicular Cloud Computing (VCC) has emerged as a novel paradigm with a substantial increase in data exchange within Vehicular ad-hoc networks (VANETs). VCC integrates cloud computing, vehicular networking, and Internet of Things (IoT) technologies. It enables Infrastructure-to-Vehicle (I2V), Vehicle-to-Vehicle (V2V), and Vehicle-to-Device (V2D) communication. VCC optimizes vehicle, cloud infrastructure, and IoT resources while addressing significant communication security and vehicle-user privacy challenges. To address these issues, we developed an RFID-based authentication protocol for VCC based on a Henon map using a hash function. In addition, we also incorporated a Physical Unclonable Function (PUF) to resist physical tampering attacks. We validate the protocol's security formally and informally. The formal security analysis is conducted through a widely used RoR model. We use the Scyther simulation tool to verify the proposed protocol's security against various attacks. Moreover, we compare the performance of our protocol with similar existing protocols across important performance parameters such as communication and computation overheads and security attributes. The proposed protocol yields substantial improvements, demonstrating a 40.74% reduction in computation overhead and a 13.03% decrease in communication overhead as compared to related protocols, delivering both enhanced performance and resource efficiency. The analysis demonstrates its capacity to support secure communication in the VCC environment and satisfy desirable security attributes. © 2024 IEEE.

关键词： 隧道二极管   反向散射   RFID   谐波  

摘要： 随着物联网技术的发展,射频识别(RFID)标签在环境监测、智慧城市、智慧农业等领域得到广泛应用。无源RFID标签虽然具有低成本、低电路复杂度的特性,但由于往返链路损耗,系统的通信范围受限。同时,传统RFID系统基于单基地配置状态,其收发链路使用相同频率,易造成系统自干扰等问题。本文基于隧道二极管研究超高增益双向标签以改善通信距离受限的问题,并提出基于隧道二极管的双频双向中继器标签以改善收发同频带来的干扰。 针对现有RFID标签因链路损耗、功率限制等原因造成的通信距离受限的问题,提出一种基于隧道二极管的超高增益双向标签,此标签基于隧道二极管的负阻特性实现反向散射放大,并与NPN三极管进行级联实现超高的前向增益。电路原型测量结果表明,在-50 d Bm的输入功率下,可以分别实现30.91 d B和58.78 d B的反射增益与传输增益,并在-80 d Bm～-20 d Bm的宽动态范围内反向输出-19 d Bm、前向输出9 d Bm的功率,实现最高达61 d B的反射增益以及89 d B的传输增益。并根据双基地配置方式,测试了所设计的标签在7 m处的前向与反向通信能力,证明了所提出的标签对于通信距离的拓展。 针对现有RFID标签收发同频带来的自干扰的问题,基于超高增益双向标签与变容二极管,提出了一种可以同时实现基频反向散射放大与前向二次谐波生成的标签。同时针对高增益设计时因多级级联导致功耗较高的问题,提出了基于隧道二极管的双频双向中继器标签。中继器标签提供了两个频率下的四种工作模式即谐波生成模式、基频反射模式、基频生成模式、谐波反射模式。在低至-50 d Bm的输入功率时,中继器标签不仅可以实现基频反向散射与二次谐波频率的生成,并通过转换增益改善传统谐波RFID标签中因频率转换引起的损耗问题,而且可在实现二次谐波的反向散射与基频的正向传输时保持双向增益。所提出的中继器标签分别在谐波、基频生成模式中具有31.89 d B和34.88 d B的转换增益;同时对于反向散射模式,在基频与谐波处分别获得33.77 d B和26.99 d B的反射增益。所设计的中继器标签同时具有无线通信能力,以搭载温度传感信息为例,可以在最远14.1 m处实现无线通信,证明了此标签对于通信距离的拓展以及对自干扰问题的改善。 本文基于隧道二极管设计了超高增益双向标签与双频双向中继器标签,可在低功耗场景实现远距离信息传输,具有广阔的应用前景。

关键词： Negative resistance   backscatter   reflection amplifier   RFID tag   BPSK modulation   920MHz   circuit analysis   smith chart   HEMT   Negative resistance   backscatter   reflection amplifier   RFID tag   BPSK modulation   920MHz   circuit analysis   smith chart   HEMT  

摘要： This paper describes a negative resistance reflection amplifier for BPSK modulation RFID tag. The amplifier has a cascode configuration with a source degeneration capacitor and resistor. The capacitor with 1-bit binary capacitance controlled by a FET switch can realize two different impedances with negative resistance in which those impedance phase difference is close to 180 degrees. The fabricated amplifier using HEMT devices achieves 25 dB gain with the phase difference of 180 +/- 10 degrees between reflection coefficient point Gamma(0) and Gamma(1) for BPSK modulation with a power consumption of 160 mu W. Friis transmission equation suggests that the tag incorporating our amplifier could extend the up-link communication range up to 40m.

关键词： 药品智能包装   疫苗安全   新材料应用   RFID  

摘要： 药品包装发展进入新常态,但传统的发展模式未能适应数字化时代实现更进一步发展的要求。在数字化转型的时代背景下,智能包装将取代原有的发展模式,满足消费者更高层次的需求,为消费者提供更深层次的体验。在数字化时代的突破与体系平台的基本成熟下,设计体系发展迅猛,而后天发展的短板日益凸显。 本文立足于数字化时代背景下的药品智能包装设计体系,从数字化时代和药品包装设计出发,对当代药品包装设计的若干问题进行了较为深入的比较研究和探讨。文章重点从疫苗包装为例对当代药品智能包装进行了描述和分析,对药品包装进行了总结和梳理,并在大量药品包装设计深度文章和访谈的基础上对当代药品包装现有的传播模式、媒介特征、观念转变和设计问题进行了归纳;其次,从现代疫苗智能包装设计的多个维度出发,提炼和归类疫苗智能包装设计与现代数字化时代的特征与相似性,并结合数字化背景对疫苗智能包装在造型、美学和风格等概念上的特点进行梳理。第三,结合数字化时代的设计策略,对疫苗智能包装数字化设计元素的色彩体系、图形结构和功能特征进行解码、提取和分类。目的是在数字化时代的设计战略背景下,识别疫苗智能包装数字化设计元素的图形结构和功能特征;第四,根据当前数字化时代的理论和创作实践为基点,疫苗智能包装设计一般以药品基本设计原则为指导,结合创新设计形式和应用的表达,在实践中不断发展。在现代数字化技术与审美的迭代中,通过智能技术切入对药品包装中适合于数字化时代文化发展精神需求的有价值、有影响的和视觉要素进行分类、归纳、凝练与再现,使之成为新时代文化欣赏的有机组成部分,对现代与未来的中国设计极具价值与意义。 本文旨在全面系统地探讨药品智能包装与现代数字化之间的关系,为当前疫苗智能包装的现在数字化研究提供一个框架,为设计者和理论研究者提供具有应用意义的背景资料和具有参考价值的研究路径,为医疗行业的数字化转型提供支持,在科技创新和包装设计之间架起一座桥梁。