恶劣工况下高性能RFID通信技术及其应用

　　本书以恶劣工况下高性能RFID通信关键技术为核心，力求在理论机理和实践应用上实现双重突破。首先，构建恶劣工况下RFID天线电磁场理论模型，对RFID系统影响关键参数进行求解，从本质上揭示环境参数对RFID通信性能的影响规律，为恶劣工况下高性能RFID通信系统的设计提供理论依据和应用指导。在此基础上，一方面，针对恶劣工况中的强金属影响问题，从增大天线与外层金属管间距方法的角度对抗金属策略进行深入研究，给出**设计间距，为天线线圈的抗金属优化设计提供了新的思路与方法。另一方面，针对恶劣工况中的动态不确定环境干扰问题，从电路优化的角度提出RFID自适应通信新方法，建立相位差与天线阻抗匹配相对应的数学关系，量化阻抗匹配精度，融合频率扫描调谐与可变电容阵列调谐，实现天线阻抗的完美匹配，并维持谐振频率，极大降低了对电容阵列中电容精度和输出最小分辨电容值的要求。然后，对磁芯标签天线电压感应灵敏度进行理论分析和研究，给出高灵敏度RFID标签天线的优化设计准则，为设计高性能的RFID标签提供理论依据。最后，以RFID技术在深井油田井下工具控制中的工程化问题为例，基于本书所提出的方法，介绍RFID系统的原型实现、实验验证以及工程应用实例，为拓宽RFID技术到其他特殊应用领域提供了理论支撑和技术借鉴。

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1 绪论
1.1 影响井下RFID系统性能的关键因素
1.2 恶劣工况对RFID通信影响研究
1.3 抗金属RFID通信技术研究
1.4 RFID自适应通信技术研究
1.5 高灵敏度RFID标签天线研究
1.6 小结
参考文献
2 恶劣工况下RFID通信影响机理
2.1 RFID技术原理
2.1.1 RFID系统组成
2.1.2 RFID工作频段
2.2 RFID通信可靠性分析
2.3 恶劣工况下RFID天线电磁场建模
2.3.1 恶劣工况定义
2.3.2 理论建模分析
2.3.3 简化计算及模型验证
2.4 环境参数影响分析
2.4.1 环境影响天线线圈阻抗
2.4.2 环境影响标签芯片电压
2.5 小结
参考文献
3 基于电感最大化的RFID天线抗金属优化方法
3.1 电感最大化的优化设计目标
3.2 天线抗金属优化设计
3.2.1 RFID螺线管天线
3.2.2 天线优化设计
3.3 实验测试
3.3.1 电感最大化实验验证
3.3.2 最优间距实验验证
3.4 小结
参考文献
4 基于相位差追踪的RFID自适应通信技术
4.1 基于相位差的阻抗匹配状态实时追踪方法
4.1.1 阻抗匹配状态实时追踪原理
4.1.2 相位差测量方法
4.2 基于可变电容阵列的自适应阻抗匹配方法
4.2.1 可变电容阵列
4.2.2 电容阵列交流开关设计
4.2.3 最佳匹配电容值搜索策略
4.2.4 阻抗匹配精度定量分析
4.3 基于频率扫描和可变电容阵列相结合的自适应阻抗匹配方法
4.3.1 频率扫描的自适应阻抗匹配原理
4.3.2 频率扫描的匹配精度区间
4.3.3 频率扫描和可变电容阵列相结合的阻抗匹配方法
4.4 RFID自适应通信系统的实现与实验验证
4.4.1 RFID自适应通信系统实现
4.4.2 系统实验验证
4.5 小结
参考文献
5 高灵敏度RFID磁芯标签天线设计策略
5.1 标签天线电压灵敏度测量
5.1.1 电压灵敏度
5.1.2 测量方法
5.1.3 实验验证
5.2 高灵敏度磁芯标签天线设计策略
5.2.1 铁氧体磁芯参数
5.2.2 天线线圈绕线
5.3 实验测试验证
5.3.1 高灵敏度标签天线设计策略验证
5.3.2 高灵敏度标签天线性能测试
5.4 小结
参考文献
6 RFID技术在油田井下工具控制系统中的实现及应用
6.1 系统总体方案
6.1.1 RFID系统工作频率
6.1.2 RFID系统工作模式
6.1.3 RFID系统工作原理
6.2 系统实现
6.2.1 井下读写器设计
6.2.2 井下标签设计
6.2.3 井下天线设计
6.3 实验测试
6.3.1 系统通信性能测试
6.3.2 地面模拟整机测试
6.4 应用成效
6.5 小结
参考文献