中文引用格式： 邰正一，馬潤波. 用于土壤濕度監(jiān)測的無芯片RFID傳感器設計[J]. 電子技術(shù)應用，2024，50(5)：84-89.
英文引用格式： Tai Zhengyi，Ma Runbo. Design of a chipless RFID sensor for soil moisture monitoring[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(5)：84-89.
引言
土壤濕度是決定農(nóng)作物生長好壞的重要因素之一。通過合理灌溉可以提高農(nóng)作物產(chǎn)量，并且減少水資源浪費，實時了解土壤濕度對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。
由于土壤的介電特性受土壤濕度影響顯著，介電方法得到了廣泛發(fā)展。文獻[1]和文獻[2]利用時域反射儀(TDR)技術(shù)，通過測量反射信號的傳播時間可以得到土壤濕度的變化。頻域反射儀(FDR)技術(shù)則根據(jù)輸出波和反射回波之間的差異來確定土壤濕度[3-4]。上述兩種介電方法雖然精確可靠，但也需要復雜的電子設備，這限制了它們在大規(guī)模部署情況下的使用。因此，結(jié)構(gòu)簡單、制作方便的諧振器更適合用于監(jiān)測土壤濕度。開口環(huán)諧振器(Split Ring Resonator, SRR)及其互補結(jié)構(gòu)CSRR對介電常數(shù)變化敏感，被廣泛用于環(huán)境監(jiān)測中。文獻[5]和文獻[6]通過SRR來監(jiān)測土壤濕度，濕度變化使得介電常數(shù)變化，進而使諧振器的諧振頻率發(fā)生改變。文獻[7]、文獻[8]和文獻[9]利用CSRR對土壤濕度進行監(jiān)測，結(jié)果表明CSRR結(jié)構(gòu)具有相當高的靈敏度，但是在高土壤濕度下諧振峰值過低，實測時難以確定其諧振頻率。文獻[10]通過在基板頂部采用微帶線耦合三角形螺旋諧振器，以及底部蝕刻矩形螺旋諧振器的方法，實現(xiàn)差分傳感，可去除土壤成分、溫度等環(huán)境因素產(chǎn)生的影響，提高傳感器的準確度，然而這種結(jié)構(gòu)將參考諧振器放置在土壤之下，導致參考諧振頻率仍受土壤濕度的影響。
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作者信息：
邰正一，馬潤波
（山西大學 物理電子工程學院，山西 太原 030006）
