研究目的
利用特征模分析设计一种用于金属罐的低成本超高频射频识别标签天线，以应用于物联网场景，特别是支持自动计费和产品补货的智能冰箱系统。
研究成果
所提出的低成本RFID标签天线能有效标记金属罐体，读取距离超过2.5米并覆盖整个UHF频段。该智能冰箱系统在自动计费方面实现高精度，同时支持产品追踪与补货功能，展现出在供应链管理和消费类设备物联网应用中的潜力。
研究不足
该标签在某些摆放方向或罐装产品密集堆叠时读取范围可能减??；制造公差可能导致性能轻微波动；该系统需与在线支付应用集成，在非受控环境中可能存在安全隐患。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用特征模分析（CMA）设计射频识别标签天线，利用金属罐结构作为主要辐射体。通过CST微波工作室设计并优化电感耦合元件（ICE），以实现阻抗匹配和辐射效率优化。
2：样本选择与数据来源：
以330毫升金属饮料罐为样本，仿真计算使用自主开发的MATLAB代码及CST微波工作室完成。
3：实验设备与材料清单：
设备包括Voyantic公司的Tagformance Pro测试系统、手持式RFID读写器、Impinj R420读写器、线极化天线（6 dBi增益）、泡沫间隔柱、笔记本电脑；材料包含导电油墨（15微米银墨水，电导率σ=12.5×10^6 S/m）、PET基材（100微米厚）及Impinj Monza R6 RFID芯片。辅助材料含金属罐体及用于嵌入的涂层。
4：5×10^6 S/m）、PET基材（100微米厚）及Impinj Monza R6 RFID芯片。辅助材料含金属罐体及用于嵌入的涂层。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：电感耦合元件通过PET基材喷墨打印或涂层嵌入方式制备后安装于金属罐表面。使用Tagformance Pro系统和手持读写器测量读取距离，智能冰箱实验平台配备RFID读写器天线与液晶屏实现自动计费功能。
5：数据分析方法：
包含阻抗匹配分析、回波损耗计算、增益方向图测绘、基于弗里斯公式的读取距离测算以及方向图相似度相关系数分析。
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Tagformance Pro
Voyantic
Used for measuring the read range of RFID tags in a lab environment.
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RFID Reader
Impinj R420
Impinj
Used in the smart refrigerator setup for reading RFID tags.
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RFID Chip
Impinj Monza R6
Impinj
Connected to the inductive load for impedance matching in the RFID tag.
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Antenna
Linear polarized antenna
Used with the Tagformance setup for read range measurements.
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Inkjet Printer
Used for printing the conductive ink on PET substrate to fabricate the ICE.
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Conductive Ink
Used for printing the inductive coupling element (ICE) on the substrate.
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PET Substrate
Base material for fabricating the RFID tag antenna.
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