Разработване и внедряване на RFID технология в два класа: антена Антената на етикета не само предава, пренасяйки информацията, съхранена в етикета, но също така трябва да улови от идентифицирания обект, sis ergy за операцията на етикета Тъй като етикетът трябва да бъде прикрепен размерът на етикета трябва да е малък и антената трябва да е малка. Обикновено импедансът на чипа на етикета не е 50 ома и антената трябва да реализира прякото съвпадение с чипа на етикета директно, за да осигури цената и лесна за производство за масово производство applapplications, антената на етикета трябва да получава информация от етикета. Обикновено позицията или ориентацията на и закрепването на етикета към идентифицирания обект е нефиксирана. Следователно антената на четеца трябва да бъде кръгово поляризирана антена, за да се избегне, когато ориентацията на идентифицирания обект е променена Междувременно theder антената трябва да има нисък профил и да реализира миниатюризация, някои от които shethan една лента
При специална технология с множество антени или интелигентна пасивна RFID система, енергията за поддържане на работата на етикета идва от тромагнитната вълна, предавана от антената на четеца Тук пасивната система е основно (Keskilammi, Sydanheimo Kivikoski, 200 За да удвоите обхвата на четене, предаваната мощност, усилването на антената или чувствителността на приемника трябва да се увеличи най-малко с 12dB Първо се описва въздействието на усилването на антената върху производителността на системата. Когато предаваната мощност е фиксирана, максималният обхват на четене на RFID системата е ограничен главно от усилването на антената и работната радиочестота анализ на връзката, електродите се връщат към устройството, пренасяйки информацията, съхранена в тага. Да предположим, че радиочестотната енергия, уловена от етикета, може да бъде преизлъчена изцяло в пространството. Нека мощността, предавана от четеца, бъде pd, а усилването на антената на четеца е gПлътността на мощността на разстояние R, където е поставен тагът, може да бъде изразена като S=4tnwsanintei Захранваното от тага се изчислява S,AwhereA
Проектиране на антени за RFID приложениеR Когато импедансът на чипа е капацитивен, т.е. Q<0, от (13) следва, че r>0 Докато импедансът на чипа е индуктивен, т.е. Q>0, dr<0
Когато Q=0, докато X4R R(R+R)Qc трябва да бъде толкова малък от гледна точка на предаване на енергия, когато антената на етикета е свързана към chir антената на маркера, оттам диаграмата може да се използва за насочване на дизайна или за описание на антената на маркера. Диаграмата е теоретично важна и много полезна за други приложения: предаването на мощност може да се осъществи само ако антената не съответства на стойността на импеданса на чипа, докато
Разработване и внедряване на технология за RFID hm или 75 ома структурата на антената за етикети трябва да бъде Антената има способността да реализира няколко случая на приложение на UhF обхват с различна структура pa912MHz, чиято реална част е съответно приблизително 22 ома, 50 ома, 75 ома, 100 ома Симулирано резултатите за тези четири случая са показани на Фигура 7
Фигура 6 Симетрична обърната F антена…………x32mmnce резултати на антената в различни случаи
Проектирането на антени за RF ID приложение7 показва, че симетричната обърната F метална лента може да реализира няколко импеданса. Познатите типове антени с етикети са теодификации или трансформации на тази структура (Dobkin &e Weigand, 2005) елемент на няколко антени с маркери Антена B има по-малка производителност от антена A, когато антената е извита (Tikhov Won, 2004) AntC и d се захранват от индуктивно свързана верига (Son Pyo, 2005) 8 Развитие на оста на антената на маркера 243 Фиг. 9
Използва се геометрия на меандрираща диполна антена, заобиколена от правоъгълен looUHF band43-j800 ома импеданс, и тагантена свързва неговия чип към таг чипа. Междувременно таг антената може да бъде малка във Фиг. 9, меандриран дизайн и двойка симетрични метални ленти заобиколен от правоъгълник
Разработване и внедряване на RFID технология, веригата се захранва. По-високата реална част от импеданса може да бъде реализирана от меандриран дипол, докато неговата хиарна част може да бъде доставена от свързването между правоъгълна верига и симетричен меандриран дипол. В това е антена с етикет с по-висока абсолютна стойност. предаване Пролуката на точката на захранване е 0Imm, ширината на металната лента и хеталната част на правоъгълния контур е Imm, а ширината на нейната вертикална част е 2mm
Таг антената има дебелина от 0018 mm, включително нейния импеданс и модели на излъчване, е изчислен. Симулираните резултати са в таблица 1 и Фигура 10. Тези резултати показват, че антената с малък използва като таг антена за UHF обхват rFiD чип приложение Честота (MHz) коефициент на импеданс T009900009924487+i246222222Таблица 1 Импеданс и коефициент на отражение на мощността, коефициент на предаване на мощност за антена Tag (импеданс на чипа: 43-j800
Дизайн на антени за RFID приложениеneOtoMAeDOnorFig 10 Диаграма на излъчване на меандрирана диполна антена Тъй като RFiD технологията се прилага в широки полета, RFID системите често се появяват в метална среда и ефектът от металните предмети трябва да се вземе предвид при проектирането на антената (Penttila et al, 2006) RFID антените в микровълновия обхват имат дефекти се нулират под въздействието на метална среда За да решите проблема, разширете RFID антената, разширена част от нейната производителност Проблемите със сортирането трябва да бъдат обсъдени Когато традиционната диполна антена е прикрепена към изключително голяма метална радиация, ще бъде повредена Като цяло В практическото приложение често се използва таг антена с нисък профил и тя е ограничена
На Фигура 11, когато нормална диполна антена се доближи близо до металната повърхност, индуктивен ток, индуциран от тока, ще елиминира излъчването на дипола, което води до това, че етикетите на антените, микролентовата антена са монтирани върху металните повърхности и идентифициране на металните обекти Fordinary tag чип, балансираща верига е необходима за захранване. Тук, на базата на полюсната антена, две за металните повърхностиd едната е одификация към антената Yagi, а другата е диполна антена, поддържана от EBGstructure A субстрат с висок диелектрик коефициентът е притиснат между потапянето на металната повърхност, дебелината му ще обърне ориентацията на индуктивния ток и излъчването се засилва Една EBG структура може да потисне първичния индуктивен ток,
Разработване и внедряване на RFID технологияизлъчването на дипола ще бъде налично, а металната повърхност на идентифицирания обект също и земята на EBG структурата. Схема, базирана на антената Yagi(c) Схема, базирана на EBG структурата, според въведените схеми, три таг антениsp1),6m(чип 3) на активния дипол (Qing &e Yang, 2004a) също са дадени на Фигура 13
На Фигура 12, действителният дипол е прикрепен към субстрата с относителния диелектричен коефициент er 102 Theth на металната стрилRFID Chipctive дипол (метална лента) 2Висок диелектричен коефициентМетална основа Фигура 12 Таг антената за чип 1, базирана на антената Yagi
Дизайн на антени за RFID приложение4 y axis110mm39mmx axsp137mm Фиг. 13 Геометрията на активния дипол (размери в mm) nпеданс съответства на импеданса на чипа 15-j20 ома в UHF обхват Радиационни модели на дизайна антената за чип 2 с импеданс 67-j197 ома , параметрите на структурата са коригирани
Проектираният дипол е показан на Фигура 15, а неговите симулирани модели на излъчване са представени на Фигура 16Cf антената за етикет за чип 1
Проектиране на антени за RFID приложение Тогава имаме Pg=()G
G Pmemd4TRПлътността на мощността на обратната вълна от етикета в позицията на четеца е Следователно мощността, получена от четецаPS,Amader =s,gТака където Пол означава усилването на антената на четеца, A,moder еквивалентната бленда на антената, G, усилването на антената на маркера и A еквивалентната бленда на Дефинирайте еквивалентния предаван PThenReader (PEIRP) Означете с Psnsitvin праговата мощност на чувствителността След това максималната четеща част на етикета, включително антената и мощността на чипа, пръстена на етикетътPs1)
Разработване и внедряване на RFID технология Плътността на мощността на вълната на обратното разсейване в позицията на четеца(12)丌R212PPack=S, Amader=S,grad4Чрез регулиране на импеданса на чипа на етикета според съхранените данни в етикета, ще и след това обратната вълна, идваща от тага и получена от четеца, ще означава, че амплитудната модулация и демодулация могат да бъдат реализирани. В това информацията за етикета може да бъде прочетена и обектът, открит от 03 tering, включва: 915MHz, 245GHz и 5 8GHz , съответните дължини на вълната са пряко пропорционални на дължината на вълната. Всъщност за същото разстояние загубата на пространство при по-висока честота е по-голяма от тази при по-ниска честота
> Загубата на пространство SL се определя като 4TR4) Обикновено размерът на антената е от значение за нейната работна честота. За по-ниска честота антената ще бъде по-голяма и размерът на етикета ще се увеличи. Когато антенизирането е фиксирано, ще се постигне по-голямо усилване за по-висока честота Ing миниатюризация За да изберем правилно работната честота за RFID системата, трябва да вземем предвид едновременно много фактори, тъй като несъответствието ще накара антената да загуби способността си да приема цялата мощност на антената, приемаща вълни, а p е векторът, който е ортогонален на векторът на поляризация на приемащата антена Коефициентът на поляризация PLF се определя като PLFcosp, или PLF(dB)=10lg PLFT, тогава мощността, получена от антената, се означава с P=P PLF, или P(dB)=P(dB)+ PLF(dB )Дизайн на антени за приложения за радиочестотна идентификация означава мощността на входящата вълна или максималната мощност, получена от антената, когато поляризациите са съвпадащи, p, единичната поляризационна векторна приемаща антена, и p единичният вектор на входящия сигнал. входящата вълна е кръгово поляризирана. Тогава единичният вектор, изразен като PLF и PLF(dB)=-3dBantennФиг. 1 Поляризациите на антената и съвпадението между антената и вълната намалява системата, поради което изборът на подходяща поляризация също е важна стъпка за проектиране на антената2
2 Наличието на антени в rFid технологията вдъхнови разработването на различни антени за RFID системите Много антени с висока RFID антена, за да отговорят на някои специфични специфики на RFID, са изправени пред много предизвикателства, като структура на антената, размер на антената, работа режим, честотната лента, диаграмата на излъчване, поляризацията, взаимното свързване между множество антени и разсейването на антената В RFID системата енната е проектирана да бъде кръгово поляризирана антена Patchiral антена специални случаи, линейно поляризирана антена, използвана В етикета, ерозираните или отпечатаните антени обикновено се използват и диполът е типичната структура на антената на етикета. Някои антени с кръгова поляризация за етикета могат да бъдат теория за съвпадение на антената с чипа на етикета. Обсъжда се кой дизайн на антената на маркера и анализът на конфигурацията на етикета. Няколко антени на етикета, проектирани с импеданс трансформация за съвпадение на чипа специален импеданс, особено за приложение в UHF обхват В етикета антените също са проектирани да се интегрират с вече съществуващите специфични вериги с 50
Разработване и внедряване на RFID технология Схемите за проектиране на кръгово поляризирана четяща антена също са представени в някои два порта за двойна кръгова поляризация, апертурно-свързаната пача, интегрирана с микролентовия разклонителен съединител, е за предпочитане Някои модификацииd за постигане на широка лента, или да отговарят на практическите изисквания Системата, в която се използват множество антени за четене, също се обсъжда При проектирането на антената rFidother pchd Проектиране на антена, монтирана върху метални повърхности Електромагнитното разсейване на антената за етикети също се въвежда и обсъжда, както и относителни изчисления23 Антена или RFID приложение Ефективните числени методи насърчават дизайна на антената. Модерният дизайн става изчисление, базирано на относителна теория и теоретична инструкция или според изчислените резултати Методът за проектиране на антената, базиран на числени методи, има антени за различни методи на крайните елементи (FEM) и тези методи, които са с различни характеристики и са широко използвани
Фигура 2 показва някои познати методи, инструментите за проектиране. Тези проекти за MoMbe се използват бързо и точно, особено за някои големи антенни структури. Методите за оптимизация, като инструмента за оптимизация, използван в Zeland IE3D, могат да бъдат включени в анализа, за да направят антената achThe Femnd Методите FDTD могат да се използват директно за анализиране на производителността на антената Въпреки това, методът FEM дава точни резултати от метода fdtd, методът fdtd може да се използва за анализиране на някои по-големи антенни структури, решаване на широколентовите проблеми в тирнамичната демонстрация относно разпределението на електромагнитното поле, излъчването Някои инструменти като напр. HFSS, които са широко използвани за проектиране на антена за rFIDtem, добавят способността за автоматично свързване, за да улеснят и подобрят характеристиките. Някои инструментиd за анализиране на рани на антената по подходящ начин, но губят способността за решаване на други антени или предоставяне на големи изисквания за памет Innd софтуера за проектиране насърчава дизайнът на антените в RFID системата е ntem pppa aa ro bdesigning антена, концепцията за антената, базирана на умелото смесване с манипулиращия софтуер, и прототипът на антената на дизайна, по-значителни от лативните числени методи ще помогнат на дизайнера да бъде перфектен, за да успее да проектира софтуер под насочване на антената прин. Въпреки че функцията на софтуера воен
Проектиране на антени за приложение на RFID Числен методMoMFEMFDTDIE3D FEKOHFSSXFDTDНякои симулатори Empire FDTDSНякои симулатори в дизайнера в ADsg 2 Числени методи и софтуер 3 Предаване на мощност между таг чип& антена Като цяло RFID системата се състои главно от четец и етикет
Дизайнът на етикета е най-реализацията, Ефективността на етикета обикновено определя ефективността на етикета. Етикетът се състои от антената на маркера и предаването на чипа директно в системната конфигурация, относителната реализация на функцията, а също и производителността на системата. Следователно е необходимо да се анализира връзката на антената на етикета към чипа на rFid етикета и да обсъдим проблема със съвпадението на импеданса31 Теория на импеданса Най-важният фактор в обхвата на четене, който е和 m етикета В сравнение с етикета, четецът винаги може да открие обратното разсейване между обхвата на зареждане е основно ограничен от производителността на тага Особено за пасивния таг,g тагът и мощността на сигнала, препредадена от тага, са от rF енергията, която се предава от th. Съвпадението на импеданса между антената и чипа има пряка връзка дали веригата на етикета може да работи добре и чипът е в състояние да допълни комуникацията с обратно разсейване и ограничава повторния трансфер на мощност между антената и чипа, импедансът на работната честота в лентата, проблемът със съвпадението на импеданса става
Разработване и внедряване на RFID технология или сериозно Обикновено импедансът на прототипа на антената, проектиран за етикета, е 50дизайн и разработката изисква големи инвестиции и чип Ateremeary с честотаи има разлика, когато задвижващата мощност се променя. От решаващо значение е да се постигне антената и проектирането антената, която да съответства на съществуващия чип, е по-удобна и практична
Поради изисквания като лесно производство, ниска цена и малък размер, добавяне на thдиректно чрез коригиране на чип на произволно решение при проектирането на антена за RFID системата (Nikitin et2005: Rao, Nikitin lam 2005lent верига е показана на Фигура 3 Означава се с Z педанса на антената, и Z,=R+ jX,, чрез Z импеданса на чипа и Zantenna. Дефинирайте коефициента на комплексно отражение на мощността s като Z+Z Тогава коефициентът на отражение на мощността се изчислява чрез R,+r)+j(XRRX+Xr+ⅳy=Z
Дизайн на антени за приложение на RF ID е импедансът на антената, нормализиран към реалната част от импеданса на чипа, след това z o z +lчаст и въображаема част на диаграмата на Смит като традиционния нормализиран импеданс. Разстоянието между всяко Z и централната точка на Смит Диаграмата показва големината на комплексния коефициент на отражение на мощността s, докато следата от точки на импеданс, които имат постоянно разстояние до централната точка, образува концентричния кръг, който се нарича еквивалентен кръг на отражение на мощността. Централната точка на диаграмата на Смит е точката на съвпадение на перфектния импеданс, докато най-външният кръг обозначава пълното несъответствие. Коефициентът на предаване на мощност O, Nikitin Lam, 2005b) може също да се дефинира като IP,T, където P означава мощността от четеца, уловена от антената на етикета, P мощността, предавана от чипа на антената на маркера. Следва от Фиг. 3, че 0≤r≤lXRX2=-, тогава уравнението на окръжност с постоянен коефициент на предаване на мощността се изразява по следния начин), диаграмата на импеданса с R/Rнормализираната въображаема част x,=X / R Кръговете с постоянна
75, 05, 025 са начертани на Фиг. 4 TheX, докато y, наречена като линия на пълно несъответствие При намаляване, радиусът на кръговете с постоянен коефициент на предаване на мощност се увеличава, докато r→0 постоянният коефициент на предаване се доближава до своя констангент, тоест оста y, на което импеданинтът не може да постигне, когато чипът и антената XO, тогава equ(24)bece
Разработване и внедряване на RFID технология69282-qc28284-Qcr=0524944-c13333Qc1-3333-e8283
928=249d4-028284Q-44140cPerfect Match56500E9282-eFig 4 Диаграмата на импеданса с постоянна мощност transmispefficient==(1-)5[rr-(2-r)=4(1-r) Правене на производната за двете страни на уравнението (2Очевидно означава перфектно съвпадение, а O означава пълно несъответствие, следователно или перфектното съвпадение, или пълното несъответствие е постоянна точка на r