UHFRFID识别与追踪中的最优双调谐匹配备选方案

根据图2.32，标签天线的阻力和电抗如下：通过求Rin关于ω的一阶导数，可以发现在下式给出的频率下，Rin为最大：与ω=ωmax相对应的Rin和Xin的值如下：使用这两个公式，可以进行计算。后续的设计步骤在[XI11]中提到：已知天线本体数据，根据式，Lh可以被调整，使得ωmax≈ω0；根据式，Rin_max被确定；在式中，Le可以被调整，以使得Xin_max接近标签芯片电抗的共轭值；观测当ω=ω0时，PTC在Rin_max和Ric之间的快速计算显示的描述是否令人满意。

理论教育 2023-11-03

UHFRFID应用于识别与追踪的回程链路

在被称为“回程链路”的半双工的第二阶段，伴随着从标签的传输，基站最初提供或维持未调制的载波频率来为前面的询问编码提供一个物理支撑。在回程链路阶段，根据从标签到基站传输的二进制信息的不同，可以划分为两个子阶段：既没有有用的信息传输也没有逻辑1的传输：注意，这两者其实是类似的，因为它们对应于前面章节中关于前向链路中所描述的同一现象。现在，让我们检查一下在回程链路中由标记产生的这种现象的细节。

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UHFRFID的识别与追踪应用

从式中可以看出：低剖面贴片天线的辐射效率随着基底厚度减小而下降。贴片天线的长度和宽度分别是99.9mm和45mm，馈送点是在一个辐射边缘的中心。为了模拟无介电损耗的辐射效率，基底的tanδ被设定为0。根据图2.55中所示的仿真结果，辐射效率的频率响应一般是平坦的，尤其是在考虑所有的损耗时。图2.55 三种基底厚度下仿真的辐射效率对频率的函数[XI13]因此得出结论，在非常小的厚度下成功实施超低剖面贴片天线，需要一种良好的导体。

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UHFRFID应用于识别和追踪

到目前为止，只考虑了阈值电压作为主参数决定直流输出电压的情况。事实上，附加的平行电容器对地面的影响很大，我们将在后面的匹配问题上讨论它的影响。图1.10 在理想的整流器前的电容的寄生电路模型3.输出电压寄生效应的影响式表明降低电容CPARA是非常重要的。图1.11 当CC=5pF时二极管结电容对输出电压的影响4.中间电容器的尺寸这些电容器作为电荷转移设备。

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UHFRFID识别与追踪中的协调影响

图1.12 天线匹配和整流器输入简化模型在计算IC终端输入电压和功率以及导出标签的输入阻抗之前，必须首先考虑匹配网络所带来的影响。表1.1清楚地显示，为了能同时满足最大功率转化和最大输入电压这两个标准，必须匹配天线和电路转换器，而且必须具有最高的天线辐射电阻。表1.1 IC应答器的输入功率和电压在这些计算中，已假定反向散射调制器是被除去的，只考虑应答器的输入阻抗。因此，当匹配错误发生于Ra和Rin之间时，Vin处于其最高级别。

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UHFRFID的解调器及其应用

图1.23 解调器的框图[KAR 03]所以，第一个模块与在整流器中使用的有提取输入载波信号包络功能的电路非常类似。比较器的输入信号会跟踪标签的输入信号，并显示较大的动态范围。在这种情况下，传统的电压检测方案的缺点是它在电压模式下工作，并且由于必要的饱和曲线可以减小解调电压，以避免FeRAM的低器件击穿电压。图1.24 电流检测方法的原理框图[NAK 07]图1.25显示了电流模式解调器的框图，其对ASK电压接收到的数据进行了输出。

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函数参数为：对UHFRFID应用的识别与追踪

为了简化问题，未调制的物理状态应根据不同应用设计而采用不同的原理。图3.5 计算和Δσes=ΔRCS的变化Δσes=标签的ΔRCS=σesantennamode-σesantennamodenonmod现在来计算相应的σes1和σes2的值。2）在调制之后的阶段：σes2=σesstructural+[{（1-Γ）2-1}σesstructural]。约简后，影响因素就变成了：1）Δσes=σes1-σes2。2）Δσes=ΔΓ[-2+]σesstructural最后将Γ2替换成，得到：值得注意的是函数中的Δσes=ΔRCS同时依赖于两个元素：变量ΔΓ和代表初始值Γ1的参数。

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封装电路MuTRAK具有螺旋电感的偶极天线设计与应用

封装电路MuTRAK具有螺旋电感的偶极天线，如图2.48所示。偶极天线是用细铜丝制成的并固定在片状板上以保持天线的形状和硬度。图2.49给出了天线的阻抗-频率关系，模块边缘到L1的距离是2mm。在自由空间中工作的螺旋偶极子的初始尺寸：L1=40mm，L2=20mm，L3=13.5mm，L4=16.5mm，L5=10mm，L6=13.5mm，L7=3.5mm，金属丝半径=0.15mm，总长度：181mm环路耦合螺旋偶极天线在868MHz时谐振。图2.49中特定频率下的仿真阻抗是Zantenna=Ω。例如，标签天线的谐振要远远高于模块的谐振，因为偶极天线会减小孤立回路的电抗。

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UHFRFID应用：合成双调谐标签和naive标签

图2.35 宽带标签和集成电路的电阻图2.36 宽带标签和集成电路电抗的复共轭电抗图2.37 功率传输系数和功率反射系数（Γ）与频率相对为所述宽带标签（普通线）和nave标签（虚线）使用第2.2.2节中描述的方法，首先计算Lh，这样在f0时，Re=Re，求得Lh=9.77nH。图2.38 naive标签和集成电路的电阻图2.39 nave标签和集成电路电阻的复共轭电抗显然，相比于宽带标签，在窄带可以更好地实现回波损耗。

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UHFRFID应用于识别与追踪

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。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。如图2.43所示，当电容率大于4时，可接受的匹配趋向于消失。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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UHFRFID应用中的1.9数字模块与功耗和性能的影响

在一个RFID标签中，功耗更少意味着通信范围更广。所以，有必要减少数据消耗，这与功率消耗的重要组成部分一致。[KIM 12]其具体表示如下：Pdyn=0.5αCloadV2DDf 式中，α是交换活动；Cload是负载电容；VDD是偏置电压；f是模块频率。然而，在需要写入而不是读取标签的情况下所需功率为典型的10倍以上。如图1.29所示，FeRAM和EEPROM之间的比较显示，FeRAM在只写模式和只读模式中的消耗是EEPROM的一半。当使用NVM时，可以使性能得到更大程度的提升。图1.29 EEPROM和FeRAM之间性能的比较[NAK07]

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UHFRFID应用中的天线设计与结果

这个辐射体的谐振频率f0值为915MHZ，Rrb，0和Qrb的模拟值分别为28.5Ω和14.7Ω，这些值是通过CST的MW工作室获得的。图2.46 天线阻抗随频率变化曲线：a）电阻部分Ra b）电抗部分XaM和Lloop的计算值分别为3.3nH和22.1nH。式右边第一项是具有正斜率的直线，第二项在f0±f0/范围内具有负斜率。该天线是焊接的并且通过测量确认。另外，图2.47还显示了最佳匹配天线的VSWR的测量值。

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振荡器的频率调整方法及其应用

图1.26 从阅读器到标签的振荡器校准信号调整[LEE 09]如果每个脉冲是通过工作在2.2MHz的芯片计数时钟接收的，那么计数值将会是255。如果振荡器的频率不稳定，相应的计数是有所不同的。因此根据计数，逐次逼近寄存器的每一位在数字控制块中设置或者重置，振荡器也会被调整[LEE 09]。图1.27显示了环形压控振荡器示意图与数字校准，它是LEE建议但是由Najafi首次提出的。图1.27 从阅读器到标签的振荡器校准信号调整[LEE 09]

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实际直流输出电压选取方法及应用

事实上，式（1.3）只是对电压的粗略近似求解，因为该式中阈值电压被看作是常量。实际上，肖特基二极管阈值电压是由直流电流Id和饱和电流IS通过电流与电压之间的指数定律决定的。因此，可以得到一个与二极管电流，即实际中的负载电流呈对数关系的二极管前向电压降，即式中，η是二极管的非理想因子。因此，从直流输出产生的观点来看，输入电压和输出电流决定了二极管的电压降。

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UHFRFID测量ΔRCS的方法及计算示例

一个测量ΔRCS的方法的例子如下。图3.14 测量ΔRCS的方法提出以下概念：1）Umax是标签动态调制的最大振幅；2）Umin是标签动态调制的最小振幅；3）Ub是标签没有动态调制时载波的振幅；4）Uc是由方波组成信号的所有振幅总和。注意：建议的所有这些测量方法都已经被接受为ΔRCS的测量基础，通过了ISO 18047-6中题为UHF RFID“一致性测试”的测试。图3.16 测量和计算Δσes的值的示例如上所示，随着接近基站，Δσes的值变得难以确定。

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UHFRFID应用于识别与追踪中的超薄金属标签

用于这些天线设计的材料参数与第2.5.1节中的是相同的。三种芯片阻抗设计的仿真和测量的回波损耗显示在图2.59中。然而，对于所提出的超低剖面金属标签天线，情况和上述不同。辐射效率峰值出现图2.59 三种天线厚度下的回波损耗图2.60 作为频率函数的标签天线的仿真辐射效率图在天线的谐振频率处。该天线由两个贴片阵列组成：866MHz的A1A2和915MHz的B1B2，以及作为接地面的超薄柔性基底聚丙烯。

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