RFID系统中耦合器定向性的提高方法
RFID系统在全球的应用已经越来越广泛,被誉为21世纪将会快速发展的新型技术。RFID系统可以应用于多个频段,不同频段有着不同的特点,UHF频段的RFID系统读取速度较快,识别距离较远,近年来得到了很快的发展。本文将重点讨论在UHF频段中,RFID系统中微带定向耦合器设计的改进方案。
在很多RFID系统中,有一些微波多端口器件,放置于reader天线和信号处理模块中间,用以分离输出的reader信号和tag散射的信号,比如环形器,定向耦合器等等。环形器体积较大,又需要铁氧体材料,制作成本较高,而微带型的定向耦合器通常体积比较小,又很容易加工,因此在这些系统中得到了广泛的应用。微带耦合器一般是用一段长度为1/4波长的微带耦合线构成,在平行的两段导带两端分别加上两个端口,构成定向耦合器的四端口网络。
但是,因为微带线传输的模式不是严格的TEM波,有少量的纵向场分量,造成了奇偶模式传输相速度不平衡,直接导致了微带耦合器的定向性降低。如公式(1)所示:
在这个公式中,i=e,o。从上式可以看出,奇偶模相速度是不一样的,这不但会影响到微带耦合器的耦合性能和定向性能,还会使得频带变窄。在这一点上,带状线比微带线要好一些,因为带状耦合线周围填充介质是均匀的,奇偶模相速度一致,传输TEM波,本身就比微带线要有优势,但加工要麻烦一些,粘合中还会引入别的误差。
正因为上述的原因,现在市场上的定向耦合器的隔离度仅仅只有-30 dB左右,定向性通常不会超过20 dB。本文所介绍的一种新型的改进方案,即是在耦合端添加高阻抗线,使得耦合端不匹配,有一定量的反射。这种反射能量经过微带线传输至隔离端,从而抵消部分隔离端的泄露能量,使得定向性大大提高。在接下来的实验中,可以看到,在指定频点,隔离度可以达到-50dB以下,定向性可以达到-30dB。
1 耦合器模型的理论分析和仿真
微带定向耦合器在ADS中的模型如图1所示。是一个四端口器件,中间是一段耦合线。四个端口分别连接于外部的50 Ω端口。从5点到7点是高阻抗线,7端点接地,这个长度是一个变量。连接每个端口(3端口除外)的微带线宽度是2.25 mm,长度是14.4 mm,3端口连接的微带线宽度是1.4 mm,长度是5 mm。耦合线的长度是57.7 mm,导带宽度是2.1 mm,导带间距是O.45 mm。本文主要讨论高阻抗线的作用,所以
先将高阻抗线长度置于零。PCB板采用PTFE材料,介电常数是2.5,厚度是0.5cm。
首先利用理论分析方法分析该定向耦合器。利用ADS中的line calculation工具,可以得到各个条线的特性阻抗和电长度。连接1,2,4端口的微带线特性阻抗为36.24 Ω,电长度为22.6°,连接3端口的微带线特性阻抗是50 Ω,电长度为8.2°。耦合线的特性阻抗是37.5 Ω,奇模阻抗为33.72 Ω,偶模阻抗为41.73 Ω,耦合度为-19.48 dB,电长度92.4°。理论上说,如果耦合线的长度为90°,耦合的能量最大,耦合端电压最大,这从公式(2)可以看到。在ADS中,对这样一款定向耦合器的仿真结果如图2所示。
- 敢当工业4.0得力助手,RFID有啥本事(03-01)
- 基于ISO14443A协议的RFID芯片模拟前端设计(08-04)
- 混合域示波器在嵌入式射频系统设计中的应用(06-20)
- 内置串行接口的铁电随机存储器(FRAM) RFID简介(09-21)
- 正确构建RFID应用系统的10个步骤(04-05)
- RFID技术在快速消费品供应链管理的应用 (01-28)
- 濡ゅ倹岣挎鍥╀焊閸曨垼鏆ョ€规悶鍎抽埢鑲╂暜閸繂鎮嬮柟瀛樺姇閻撹法鎷嬮鐔告畬缂佸顑呴〃婊呮啑閿燂拷
闁稿繈鍔嶉弻鐔告媴瀹ュ拋鍔呭☉鏃傚Т閻ㄧ姵锛愰幋婊呯懇濞戞挻姘ㄩ悡锛勬嫚閸☆厾绀夐柟缁樺姇瀹曞矂鎯嶉弬鍨岛鐎规悶鍎扮紞鏃堟嚄閽樺顫旈柨娑樿嫰婵亪骞冮妸銉﹀渐闂侇偆鍠愰崹姘舵⒐婢舵瓕绀嬪ù鍏坚缚椤懘鎯冮崟顐ゆ濡増鍨垫导鎰矙鐎n亞鐟�...
- 濞戞搩鍘炬鍥╀焊閸曨垼鏆ョ€规悶鍎抽埢鑲╂暜閸繂鎮嬮柟瀛樺姇閻撹法鎷嬮鐔告畬缂佸顑呴〃婊呮啑閿燂拷
缂侇噣绠栭埀顒婃嫹30濠㈣埖宀稿Λ顒備焊閸曨垼鏆ラ柛鈺冾攰椤斿嫮鎷犻崜褉鏌ら柨娑樺缁楁挾鈧鍩栧璺ㄦ嫚閹惧懐绀夐柛鏂烘櫅椤掔喖宕ㄥΟ鐑樺渐闂侇偆鍠曢幓顏堝礆妫颁胶顏卞☉鎿冧簻閹酣寮介悡搴f濡増鍨垫导鎰矙鐎n亞鐟庨柣銊ュ椤╋箑效閿燂拷...
- Agilent ADS 闁轰焦鐟ラ鐔煎春绾拋鍞查悹鍥у⒔閳诲吋绺藉Δ鍕垫
濞戞挻鎸搁宥夊箳閸綆鍤﹂柨娑樿嫰閸欏繘妫冮姀锝庡敼閻熸瑯鏋僁S闁告艾瀚~鎺楀礉閻旇鍘撮柛婊冭嫰娴兼劗绮欑€n亞瀹夐柣銏╃厜缁遍亶宕濋埡鍌氫憾闁烩偓鍔嶅〒鍫曟儗椤撶姵鐣遍柡鍐ㄧ埣濡法鈧冻缂氱槐鐧咲S...
- HFSS閻庢冻缂氱弧鍕春绾拋鍞查悹鍥у⒔閳诲吋绺藉Δ鍕垫
閻犙冨缁讳焦绋夐幘鎰佸晙闁瑰搫鐗愰鎶芥晬鐏炶棄寮块梻鍫涘灱椤斿骞掗崷娆禨S闁汇劌瀚慨娑㈡嚄閽樺瀚查幖瀛樻⒒閺併倝鏁嶇仦钘夌盎闁告柡鏅滈崑宥夊礂閵娾晜妗ㄧ紒顖濆吹缁椽宕烽弶娆惧妳濞戞梻濮电敮澶愬箵椤″锭SS...
- CST鐎甸偊鍠楃亸婵嗩啅閵夈倗绋婇悗骞垮€曢悡璺ㄦ媼椤撶喐娈岀紒瀣儏椤ㄦ粎鎲楅敓锟�
闁哄瀛╁Σ鎴澝虹€b晛鐦滈悹浣筋嚋缁辨繈宕楅妸鈺傛〃閻犱礁寮跺绶維T闁告艾瀚伴妴宥夊礉閻旇鍘撮柛婊冭嫰娴兼劗绮欑€n亞瀹夐柣銏╃厜缁辨繈宕濋埡鍌氫憾闊浂鍋婇埀顒傚枙閸ゆ粎鈧冻闄勭敮澶愬箵椤″T閻犱焦宕橀鍛婃償閺冨倹鏆�...
- 閻忓繐瀚伴。鍫曞春閾忚鏀ㄩ柛鈺冾攰椤斿嫮鎷犻崜褉鏌�
濞戞挸娲g粭鈧Δ鍌浬戦妶濂哥嵁閸愬弶鍕鹃悹褍鍤栫槐婵囨交濞嗗海鏄傞悹鍥у⒔閳诲吋绋夋潪鎵☉闁革负鍔岄惃鐘筹紣閹寸偛螚闁哄牜鍨堕。顐﹀春閻旀灚浜i悘鐐存礃鐎氱敻鎳樺鍓х闁瑰灚鎸风粭鍛村锤濮橆剛鏉介柣銊ュ缁楁挻绋夊顒傚敤缁绢厸鍋�...
- 鐎甸偊鍠楃亸婵堜焊閸曨垼鏆ユ繛鏉戭儔閸f椽骞欏鍕▕闁糕晝顢婇鍕嫚閸撗€鏌ら柛姘墦濞夛拷
閻犳劦鍘洪幏閬嶅触閸儲鑲犻柡鍥ㄦ綑閻ゅ嫰骞嗛悪鍛缂傚啯鍨甸崹搴ㄥΥ娓氣偓椤e墎鎷崣妯哄磿闁靛棔鑳堕妵姘枖閵忕姵鐝ら柕鍡曟娣囧﹪宕i柨瀣埍闁挎稑鏈崹婊呮啺娴e湱澹夐柡宥夘棑缁ㄥ潡鏌呴敓锟�...