在[XI 11]中,证实第2.2.6节中所述的备选方案——双调谐天线的方法已被建立。如图2.40所示,提到的标签天线是一个负载曲线铜偶极子。整个偶极子的尺寸是93mm×11mm。匹配网络采用一种T匹配结构,该结构可以通过调整W1来调谐Lh。可以调整W2和H2来改变Le。负载条(即在弯折线下面的水平痕迹)还可以用来控制Ra。文中使用的标签芯片是Alien Higgs-3(Rcp=1.5kΩ,Ccp=0.85pF)。用一个0.3pF的并联偏离电容来解决标签天线与芯片连接带之间的不适配问题。
图2.40 天线的几何形状
a)参数阐释 b)原型照片
IE3D型力矩法全波模拟器被用来协助设计。为了凸显本文特色,提及的天线已被优化。参数是:εr=2.3,损耗因数=0.1,厚度=0.16。提及的天线的优化尺寸和集成元件模型在表2.4和表2.5列出。集成模型是从选配曲线的模拟结果中得到的。建模、模拟和测量的结果分别以阻抗与回波损耗的形式在图2.41和图2.42中做了比较。双调谐的作用,可以在回波损耗图上清晰地看出。在式(2.21)中,利用表2.3中的数据,10dB频带宽度估计是9.3%,这与10.8%的测量结果接近。建模、模拟和测量之间的不同主要是由于增加了测量损耗和纸基材电磁性质的不确定性。
表2.4 天线尺寸/mm
表2.5 天线的集总元件模型
研究模拟和测量情况下的介电负载的灵敏度。模拟情况研究的是宽带介电电容的影响。在模拟过程中,损耗因数和介电厚度分别固定为0.1和0.16mm。如图2.43所示,当电容率大于4时,可接受的匹配(即损失<-6dB)趋向于消失。因为在IE3D模拟器中应用的无数的介电模型通常会高估介电负载效果,所以提出的天线应该比图2.43所示的更能承载负载。(www.daowen.com)
芯片连接带用导电胶安装到标签天线,最大读取距离估计是从RFID测试员到Voyantic[OCO 09]的距离。图2.44中,在全球UHF RFID频段(即860~960MHz)绘制出测得的不同材料上的标签反应。除了在高损耗的图书介质上,标签的读取范围在8~12m。图2.44也因为阅读范围曲线的形状遵循PTC从而说明了双调谐的作用。
图2.41 天线的输入阻抗
图2.42 天线的回波损耗
图2.43 不同电容率的电介质天线的模拟回波损耗
图2.44 不同材料上测量到的读取范围
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