Development of sensor tag using millimeter wave band chipless RFID

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K14993
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute
• Principal Investigator: 渡部 雄太 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部情報システム技術部通信技術グループ, 主任研究員 (90707134)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: RFID / 最適化 / 電磁界解析 / チップレスRFID / センサタグ

Outline of Annual Research Achievements

本研究ではミリ波帯の電磁波として広い帯域が確保されている28 GHz帯と79 GHz帯に着目し、それぞれの周波数帯で反射型チップレスRFID（Radio Frequency Identification）タグの形状最適化を行った。反射型チップレスRFIDタグはトポロジー最適化によりC型の形状のQ値が高いことが分かったため、線幅・線長・線間の幅などをパラメータとしたパラメータ最適化を実施した。その結果、28 GHz帯では片面のテフロン基板を用いた場合、線幅0.2 mm, 線長1.6 mm, 線間の幅0.2 mmのC型形状のQ値が大きくなることが分かった。しかし、Radar Cross Section(RCS)は-50.08 dBsmと非常に小さいことが分かった。そこで、RCSの大きさを増加させるために、C型の形状を複数配置することを検討し、複数配置による影響の解析を行った。その結果、各タグ間は0.3 mm以上の間隔で配置し、60個配置することによりRCSの大きさは-22 dBsm以上となることが分かった。また、79 GHz帯ではフィルムに金属を印刷することを想定し、C型のタグ形状の最適化を行った。その結果、線幅0.1 mm、線長0.55 mm、線間の幅0.25 mmが得られた。
C型のチップレスタグを利用したセンサタグとして、二つの28 GHz帯のC型チップレスタグを組み合わせた形状を提案し、ひずみにより形状が変化したきの散乱波の解析を行った。その結果、提案センサタグはひずみによりけいじょうが0.2 mm～0.6 mm変位する際に、共振周波数が28 GHz帯では33.1 GHz～32.0 GHz、79 GHz帯では82.2 GHz～76.8 GHzと変化することが分かった。