射频标签(RFID)技术可实现全球范围内物品跟踪和信息共享,已广泛应用于物流、制造、公共信息服务等行业。目前射频标签主要采用集成电路技术(IC)实现。与IC标签相比,声表面波(SAW)标签是纯无源技术,具有延时长、器件尺寸小、工艺简单、访闯信号功率小、可用于金属和液体产品、集成传感和标识功能等优点。SAW标签成为近年来的研究热点。最近提出的超宽带标签(UWBSAWRFID)在改善编码容量、器件尺寸和损耗等性能方面具有突出的优势。UWB标签还具有抗环境噪声能力强、访闯信号能量低等优点。　　 UWB标签的可用模拟方法有P矩阵级联方法和FEM/BEM两种P矩阵级联方法能快速分析但其P矩阵参数必须由其他精确模型得到,FEM/BEM能精确模拟但计算量大。本文将综合FEM/BEM和P矩阵级联方法的优点,基于FEM/BEM提取P矩阵参数,构建一种UWB标签的快速精确分析方法。研究内容分为如下三个部分:　　 (1)研究FEM/BEM的快速计算方法。FEM/BEM计算量大的两个关键问题是:体波贡献积分和非周期结构的FEM计算。针对体波贡献积分,提出两种快速计算方法:一种是采用分段多项式近似体波格林函数,使积分函数简化,再采用一种递推算法;另一种是采用多个衰减声波近似体波格林函数,从空间域格林函数中通过数学拟合提取衰减声波参数。针对非周期结构FEM计算,提出多极点函数近似FEM部分方程组系数的方法,以省去FEM的多次矩阵求解的慢速计算。与已报道方法相比,本文快速方法的计算速度提高了一个数量级。采用FEM/BEM模拟一种谐振器结构和一种DMS结构,与其他方法或实验结果比较,证明了快速方法的精确性。　　 (2)基于FEM/BEM精确提取UWB标签的P矩阵参数。UWB标签的P矩阵参数包括色散叉指换能器(IDT)、反射栅及间隙三种。间隙的P矩阵参数可利用自由表面的声表面波速度构建,而该速度由表面有效介电常数的零点计算得到。单指条反射栅的P矩阵参数利用反射系数和透射系数构建,这些系数可采用‘源再生’方法计算。多指条反射栅和色。散IDT的P矩阵参数通过色散耦合模(COM)参数构建,而色散COM参数的提取方法是将‘源再生’方法推广到周期栅格的声场计算。以基片128°YX-LiNbO3,电极材料为铝的UWB标签为例,精确提取出P矩阵参数,并看成是金属化比、指条厚度、频率等影响因素的函数,采用多项式拟合,这样P矩阵参数只需提取一次。　　 (3)采用P矩阵级联方法研究分析UWB标签。实际设计了一种周期IDT的标签和一种UWB标签,将P矩阵级联方法、FEM/BEM的模拟结果与实验结果对比,证明了P矩阵参数是精确的,且有与FEM/BEM相比拟的精度。采用P矩阵级联方法分析UWB标签,结果表明:色散IDT的P13或P23可作为阅读器中匹配相关器的响应信号,也就是说匹配相关器可采用SAW器件实现;随着色散IDT结构周期数增加,标签应答信号的反射脉冲的损耗先逐渐减小后趋向稳定;随着反射栅结构周期数增加,标签应答信号的反射脉冲的损耗先减小后增加,开路反射栅结构周期数为某特定值时,反射脉冲的损耗最小。