《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 模擬設(shè)計(jì) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 用于物流業(yè)中的雙極化全向RFID天線設(shè)計(jì)
用于物流業(yè)中的雙極化全向RFID天線設(shè)計(jì)
摘要: 在物流業(yè)中,RFID的應(yīng)用不同于身份識(shí)別中RFID的應(yīng)用,它需要能夠在較長(zhǎng)的距離內(nèi)和各個(gè)不同的方向上實(shí)現(xiàn)信號(hào)發(fā)射與接收,這就要求應(yīng)用在物流業(yè)中的天線具有全向性。同時(shí)由于物流識(shí)別系統(tǒng)的主發(fā)射接收系統(tǒng)不可能做得很大,其天線極化方向就不一定能夠做成圓極化,這就要求把RFID的天線做成一個(gè)雙極化天線,使其在任何方向都使主接收系統(tǒng)能夠接收到RFID標(biāo)簽板的信號(hào)。
Abstract:
Key words :
 

  0 引言

  目前,隨著射頻識(shí)別(RFID)在身份識(shí)別、銀行業(yè)、交通卡等的廣泛應(yīng)用,其越來越受到社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的關(guān)注。此外,隨著國(guó)家將“物聯(lián)網(wǎng)”的建設(shè)提到戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)的地位,RFID在物流倉儲(chǔ)方面的應(yīng)用已越來越受到各個(gè)物流公司的重視。RFID在物流倉儲(chǔ)中的應(yīng)用過程包括物流過程中的貨物追蹤、信息的自動(dòng)采集、倉庫管理應(yīng)用、港口應(yīng)用、郵政包裹、快遞等。如文獻(xiàn)中已對(duì)應(yīng)用于身份識(shí)別等領(lǐng)域中的RFID天線做了很多研究。在物流業(yè)中,RFID的應(yīng)用不同于身份識(shí)別中RFID的應(yīng)用,它需要能夠在較長(zhǎng)的距離內(nèi)和各個(gè)不同的方向上實(shí)現(xiàn)信號(hào)發(fā)射與接收,這就要求應(yīng)用在物流業(yè)中的天線具有全向性。同時(shí)由于物流識(shí)別系統(tǒng)的主發(fā)射接收系統(tǒng)不可能做得很大,其天線極化方向就不一定能夠做成圓極化,這就要求把RFID的天線做成一個(gè)雙極化天線,使其在任何方向都使主接收系統(tǒng)能夠接收到RFID標(biāo)簽板的信號(hào)。

  1 雙饋電點(diǎn)圓形貼片天線設(shè)計(jì)

  目前圓形貼片天線的研究主要趨于小型化,雙極化的研究基本沒有涉及。雙饋電點(diǎn)圓形貼片的天線就是為了使圓形貼片產(chǎn)生雙極化。

  1.1 雙饋電點(diǎn)固貼片天線尺寸

  雙饋電點(diǎn)圓形貼片的天線分為兩個(gè)部分:饋電部分與圓形貼片部分。饋電部分是由一個(gè)饋電口引出饋線,然后在饋線上分支形成兩根饋電線,分別饋于圓形貼片天線兩條垂直相交的直徑上,且兩根分支饋線的線長(zhǎng)相差λ/4。為了使天線阻抗匹配值為50 Ω,在饋口處設(shè)置了一根調(diào)匹配支節(jié),如圖1所示。通過調(diào)整L2與L1的長(zhǎng)度,使天線的阻抗至50 Ω,這種形式的匹配電路加工制造簡(jiǎn)易,成本低廉。

a.JPG

  L2,L1的計(jì)算公式如下:

  令ZL=1/YL=RL+jXL,則支節(jié)處向負(fù)載看進(jìn)去的輸入阻抗為:   

c.JPG

  雙饋電點(diǎn)圓形貼片天線結(jié)構(gòu)如圖2所示。

h.JPG

  使用介質(zhì)板的介電常數(shù)ε=3.3,介質(zhì)板厚度為0.2 mm,天線半徑為17 mm,天線工作中心頻率f=2.85 GHz,其他尺寸如表1所示。

d.JPG

  1.2 雙饋電點(diǎn)圓形貼片天線仿真結(jié)果

  雙饋電點(diǎn)圓形貼片天線仿真結(jié)果如圖3,圖4所示。圖3給出了其駐波比,圖4是其E面輻射方向圖,可以看出在2.8~2.92 GHz范圍內(nèi)駐波比小于2。從圖3,圖4中可以看出達(dá)到了最初的設(shè)計(jì)目的。

e.JPG

  2 寬帶變形倒L天線設(shè)計(jì)

  2.1 寬帶變形倒L天線尺寸

  倒L天線由水平單元與垂直單元組成,具有水平極化與垂直極化性能,并且其長(zhǎng)度和大約為λ/4,故其具有低輪廓特性。但是其頻帶比較窄,典型的只有中心頻率的百分之一。本設(shè)計(jì)的變形倒L天線帶寬會(huì)有很大的拓寬。倒L天線的結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

f.JPG

  使用的介質(zhì)板為FR4板,介電常數(shù)ε=4.4,介質(zhì)板厚度為1.5 mm,線寬W=1 mm。

  其結(jié)構(gòu)尺寸如表2所示。

g.JPG

  2.2 變形倒L天線仿真結(jié)果

  變形倒L天線仿真結(jié)果如圖6,圖7所示。圖6給出了其駐波比,圖7給出了其E面方向圖。從圖6可以看出,2.37~3.29 GHz其駐波比小于2,帶寬為32.3%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通倒L天線的帶寬。由此可以看出,已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

  3 結(jié)論

  本文設(shè)計(jì)仿真了兩款雙極化全向天線,中心頻率均為2.85 GHz,兩款天線仿真結(jié)果均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。其中,雙饋電點(diǎn)圓形貼片天線可適合于不規(guī)則包裹的貨物信息采集追蹤,在本設(shè)計(jì)中使用的介質(zhì)板就是一款軟介質(zhì)材料,其厚度為0.2 mm。變形倒L天線的帶寬達(dá)到了32.3%,可用于要求寬帶情況下的貨物信息追蹤。



 

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。