RFID系统中耦合器定向性的提高方法

2011-08-26 17:30:26来源: 互联网

  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:

  

a.jpg

 

  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。

  

c.jpg

 

  

 

 

关键字:RFID系统  耦合器定向性

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2011/0826/article_6468.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
RFID系统
耦合器定向性

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved