中文引用格式： 邰正一，馬潤(rùn)波. 用于土壤濕度監(jiān)測(cè)的無芯片RFID傳感器設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)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(zhǎng)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(fèi)，實(shí)時(shí)了解土壤濕度對(duì)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(xiàn)[1]和文獻(xiàn)[2]利用時(shí)域反射儀(TDR)技術(shù)，通過測(cè)量反射信號(hào)的傳播時(shí)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(fù)雜的電子設(shè)備，這限制了它們?cè)诖笠?guī)模部署情況下的使用。因此，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便的諧振器更適合用于監(jiān)測(cè)土壤濕度。開口環(huán)諧振器(Split Ring Resonator, SRR)及其互補(bǔ)結(jié)構(gòu)CSRR對(duì)介電常數(shù)變化敏感，被廣泛用于環(huán)境監(jiān)測(cè)中。文獻(xiàn)[5]和文獻(xiàn)[6]通過SRR來監(jiān)測(cè)土壤濕度，濕度變化使得介電常數(shù)變化，進(jìn)而使諧振器的諧振頻率發(fā)生改變。文獻(xiàn)[7]、文獻(xiàn)[8]和文獻(xiàn)[9]利用CSRR對(duì)土壤濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明CSRR結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)高的靈敏度，但是在高土壤濕度下諧振峰值過低，實(shí)測(cè)時(shí)難以確定其諧振頻率。文獻(xiàn)[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(shí)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(zhǔn)確度，然而這種結(jié)構(gòu)將參考諧振器放置在土壤之下，導(dǎo)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(rùn)波
（山西大學(xué) 物理電子工程學(xué)院，山西 太原 030006）
