Im Rahmen der Logistik besteht eine steigende Nachfrage, Gegenstände eindeutig zu identifizieren, um damit eine akkurate Gegenstandsverfolgung ermöglichen zu können.
Dazu wird eine Identifikation mittels Radiowellen (engl. „Radio Frequency Identification“ kurz: RFID) angestrebt. Um dies flächendeckend einsetzen zu können, werden allerdings günstige und mechanisch flexible RFID-Etiketten benötigt, welche in jeglicher Umgebung funktionieren und auf beliebigen Substraten, wie bspw. Papier oder Kleidung aufgetragen werden können. Daher können die RFID-Etiketten keinen Chip enthalten, da diese starr sind und in Bezug auf niedrige Kosten einen Flaschenhals darstellen.
Diese Arbeit fokussiert sich auf chiplose RFID-Etiketten, in welche ein nichtlineares Bauelement für die Raumechounterdrückung, und somit für ein klar detektierbares Signal sorgt. Dabei wird eine druckbare Diode vorgestellt und modelliert. Sie stellt eine verteilte Diode, zusammengestellt aus vielen einzelnen Elementardioden, dar, welche ebenfalls mechanische flexibel ist. Aufgrund der besonderen Natur der verteilten Barrierenhöhe der Diode ergeben sich Eigenschaften, welche vorteilhaft in RFID-Etiketten genutzt werden können.
In dieser Arbeit werden folglich zwei Merkmale genauer untersucht. Zum einen wird
eine möglichst hohe Generierung von harmonischen Frequenzanteilen angestrebt und es wird die Abhängigkeit zu der verteilten Barrierenhöhe aufgedeckt. Zum anderen wird die mechanische Flexibilität untersucht, indem ein Schnittstellenskript zwischen einem Simulator für die mechanische Vorformung von Textilien (Stoffsimulator) und einem elektromagnetische Wellen-Simulator entwickelt wird, damit beliebige Verformungen eines Substrates untersucht werden können. Im Detail wird untersucht, wie sich eine elektrische Leitung unter Zerknüllung verhält, um daraus ein analytisches Ersatzschaltbildmodell
abzuleiten. Anschließend wird das Modell der Dioden mit dem
Ersatzschaltbildmodell der Leitung kombiniert und es wird ein Modell einer flexiblen
nichtlinearen Leitung erhalten. Dabei führt eine Zerknüllung der Leitung maßgeblich
zu einer Verschiebung von Resonanzfrequenzen, da etwaige Knickstellen eine zusätzliche parasitäre Kapazität in die Leitung bringen. Dies ist eine wichtige Erkenntniss, da chiplose RFID-Etiketten Resonatorstrukturen nutzen, um ihre Identifikationsnummer im Frequenzbereich zu kodieren.Weiterhin wird gezeigt, dass sich die Leistungspegel der harmonischen Frequenzen, sowie die Grenzfrequenz der Dioden mittels einer nichtlinearen Leitung steigern lassen. Somit bildet diese Arbeit eine Grundlage, mit der flexible chiplose RFID-Etiketten simulativ untersucht und anschließend optimiert werden können.