Радиочастотная идентификационная метка на поверхностных акустических волнах
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?читывателем. Если же антенны расположены под углом 90о одна относительно другой или ориентированы вдоль одной линии, то метка с данного направления идентифицирована не будет. Такая зависимость надежности считываемости идентификационных данных метки, использующую дипольную антенну, от ориентации ее по отношению к антенне считывателя является наиболее важным недостатком используемых радиочастотных меток.
В таблице 2.5 приведены ослабления мощности сигнала при использовании антенн считывающего модуля с линейной поляризацией. В большом потоке приема/выдачи товара в складской логистике, метки, в общем случае, могут быть ориентированы по отношению к антеннам считывателя случайным образом. В этом случае неизбежны ситуации, обусловленные такими положениями метки, при которых объекты (товары) не будут идентифицированы. Ошибки, возникающие в случае не идентификации объектов, могут привести к серьезным экономическим убыткам и проблемам безопасности.
Таблица 2.5 Ослабление сигнала при различных ориентациях метки
Ориентация метки, Ослабление сигнал, дБ00,0150,3301,25453,01606,027511,7490?
Проблемы идентификации меток, связанные с несовпадением плоскостей поляризации антенн метки и считывателя, решаются применением антенн считывающего модуля с круговой поляризацией.
Перейдем непосредственно к расчету антенны.
Входной импеданс метки в последовательной эквивалентной схеме (рисунок 2.15) будет иметь общий вид Rm=Zm+jXm, Исходя из предварительных расчетов, произведенных в п. 2.2.2 входной импеданс имеет большую емкостную составляющую и сравнительно небольшую активную составляющую. Как известно, для максимальной передачи мощности от генератора в нагрузку их импедансы должны быть комплексно-сопряженными. Поэтому импеданс антенны, приведенный к зажимам метки, должен иметь достаточно большую индуктивную составляющую и небольшую активную составляющую, равную активной составляющей импеданса метки.
Рисунок 2.15 Последовательная эквивалентная схема включения входного приемо-передающего ВШП и антенны.
Расчет согласующих элементов будет произведен из условия компенсации статической емкости входного преобразователя:
1/(2?fL)= 2?fCВШП
L=1/((2?f)2* CВШП)=27(нГн).
Найдем геометрическую длину вибратора на центральной частоте 909 МГц [20]. Данной частоте соответствует длина волны:
В полуволновом вибраторе можно пренебречь потерями, поэтому основную роль при конструировании данного типа антенн играет активная составляющая импеданса антенны. Оно зависит от соотношения ?/d, где d диаметр провода. Зависимость входного сопротивления полуволнового вибратора от отношения ?/d приведена на рисунке 2.16.
Рисунок 2.16 - Зависимость входного сопротивления полуволнового вибратора от отношения ?/d
Как уже отмечалось ранее активные составляющие импеданса антенны и метки должны быть равны, а именно:
RA=RM=59.5 (Ом).
Тогда по графику:
?/d=550,
где d=601,82 мкм диаметр проволоки антенны.
По графику (рисунок 2.17) определим коэффициент укорочения антенны:
К=0,938.
Требуемая длина вибратора будет равна, м.:
L= ?/2*K=0.155235.
Рисунок 2.17 Коэффициент укорочения полуволнового вибратора в зависимости от отношения ?/d
Однако применение антенны таких размеров нецелесообразно ввиду большой площади, занимаемой антенной. Поэтому преобразуем вибратор, изогнув его в виде меандра. Для этого возьмем типовую конструкцию, исследованную в [21]. Длина плеча такой антенны будет приближенно равна: l=0,0133L (2Lэ=0,7L). Из зависимости (рисунок 2.18) следует, что активное сопротивление при резонансе хорошо согласуется с входным активным сопротивлением приемо-передающего ВШП.
Рисунок 2.18 Зависимость импеданса меандра от электрической и физической длины.
Меандр имеет угол половинной мощности излучения (в плоскости, перпендикулярной рисунку 2.19) около 41 (у обычного полуволнового диполя - 39).
Рисунок 2.19 Общий вид полуволнового вибратора в виде меандра.
Коэффициент усилении антенны по отношению к изотропному излучателю 2 дБ.
Порядок расчета печатных и проволочных антенн аналогичен. Ширине печатной дорожки печатной антенны соответствует диаметр провода проволочной антенны.
- Печатная согласующая индуктивность
Произведем расчет печатной катушки квадратной формы (рисунок 2.20) [22]. Параметры катушки рассчитывают по номограмме, изображенной на рисунке 2.21.
Рисунок 2.20 Печатная индуктивность
Рисунок 2.21 номограмма для расчета катушек квадратной формы
На шкале значений А и А/? выбираем произвольные точки и проводим прямую линию их соединяющую. Через точку пересечения этой прямой с неоцифрованной вспомогательной шкалой и точку, соответствующую заранее вычисленной величине индуктивности (27 нГн), также проведем линию до пересечения со шкалой W. Полученные значения: А=2.28 см; количество витков W=2,7; ?=0.27 см. Ширину печатного проводника вычисляем по формуле:
S?(А- ?)/4W=0.186(см).
В качестве примера приведем вариант построения карты идентификации на основе метки на ПАВ с использованием рассчитанных ранее элементов (рисунок 2.22).
1 согласующая печатна