双频金属贴片超高频射频识别技术标签天线外文翻译资料

 2022-10-16 03:10

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翻译一:

双频金属贴片超高频射频识别技术标签天线

引言:一种正在应用中的新型双频866/915 兆赫兹金属贴片超高频射频识别标签天线可以适用于附加到金属物体上。在保证较大的阅读范围的同时,使介质基片尽可能的薄,天线在设计时使用两个小块的补丁贴在柔性衬底低成本生产的聚丙烯上。原型天线与商业标签芯片在测试和制造中通过双端口连接。实验结果表明,当这中天线被安装在一个金属板上时,它有类似的双波段的辐射模式866兆赫兹和915 兆赫兹以及阅读范围分别是3.5和3.6米。

说明:射频识别(射频识别技术)技术因为它使用射频电磁场传输数据,在以自动识别和跟踪附加到对象物体上的标签的领域得到了迅速的发展。在许多实际应用中,射频识别技术标签不仅需要安装在非金属物体,有时也需要在金属物体上。然而,当标签放置在金属物体上时,射频识别技术标签的性能退化是不可避免的,因为金属表面之间产生的高寄生电容。为了改善标签天线的辐射效率来获得可以附着在金属表面的标签天线,人们不得不使用一些类型的补丁和倒F类型的天线设计,厚和刚性基板,但是成本很高,阅读范围也较短。一种使用聚对苯二甲酸乙二醇酯的薄柔性底衬天线已经被探索出来,但是这种天线只能贴近金属表面工作,不能直接在金属表面上使用。

最近,自从几个频段被分配给射频识别技术天线使用,各种双频射频识别技术通信天线的论文已经被发表。然而,大多数这些双频标签天线仅仅针对非金属物体。在这篇文章中,提出了一种射频识别技术双频标签天线应用于超薄金属对象,它可以包括使用在欧洲的866 兆赫兹频带和北美和南美的915 兆赫兹频带。它由两个补丁数组在超薄柔性聚丙烯衬底上实现,以提高增益,增加阅读范围。该天线与商业标签芯片Monza 4匹配。测量和模拟结果,输入阻抗、回波损耗,提出了天线的辐射方向图和阅读范围,验证设计。

天线结构和设计:提出了天线设计,见图1.天线由两个补丁数组B1B2 为866 兆赫兹和A1A2为了915 兆赫兹 以及一个超薄介质接地平面,这是为了不可避免的金属对象的应用程序。由于柔性衬底的厚度PP(εr = 2.4,tandelta;= 0.02)只有0.55毫米,通常会导致一个小阅读范围,数组的结构设计是为了增加标签天线的增益。两个补丁数组A1A2和B1B2都关于原点对称,是为了方便地连接到双独立端口的Monza 4标签芯片。两个补丁数组都是位于接地介质面的两端,这样大小的补丁(Lp = 43.6毫米),lambda;g1和lambda;g2(lambda;g1=0.196和lambda;g2=0.206)是频率在866兆赫兹和915 兆赫兹的波长,与共振天线相比,半波长谐振天线可以压缩为四分之一波长。虽然天线的谐振频率由补丁Lp的长度决定,但是主导频率区别两个主要影响参数是wp1和wp2(wp1代表 A1和A2的宽度用于866 兆赫兹和wp2 代表B1和B2的宽度用于915 兆赫兹)。此外,通过调整槽的长度l1,l2和Ls,双端口的输入阻抗可以轻易共轭匹配。实际天线的整体尺寸Ltimes;W = 90times;30平方毫米。最优设计参数(单位毫米)如下:wp1 = 14 毫米 (866 兆赫兹), wp2 = 11 毫米 (915 兆赫兹), wp3 = 3.4 毫米, Ls = 39.5 毫米, l1 = 10.2 毫米 (866 兆赫兹), l2 = 5.5 毫米 (915 兆赫兹), s1 = 0.5 毫米, s2 = 0.8 毫米。

模拟和实验结果:原型使用基于天线设计和优化,然后制作的。图2的仿真结果表明,天线的输入阻抗以及共轭匹配的源阻抗标签芯片蒙扎4两个谐振频率,具有源阻抗在866 兆赫兹Omega;,的是Zc1 =(13minus;j151)以及在915 兆赫兹Omega;的是Zc2 =(11minus;j143)。

图2模拟提出了天线的阻抗

天线的回波损耗的测量是使用矢量网络分析仪,执行运行仿真。在图3中,模拟回波损耗测量并显示一个可接受的协议。可以看出在866 兆赫兹频段,minus;20 dB带宽(电压驻波比le;1.2)是3.5%(847 - 877 兆赫兹),涵盖欧洲频段(865 - 868 兆赫兹)915 兆赫兹频段,minus;20 dB带宽是5.6%(877 - 930 兆赫兹)覆盖北美频段(902 - 928 兆赫兹)。两个频段满足应用需求。值得提及的是minus;10 dB的带宽提出的结构是比传统的微带贴片天线更广泛的,它通常有一个微带线。

图3测量和模拟提出了天线的回波损耗

辐射模式中分别演示了图4 a 866兆赫兹和b 915兆赫兹。这些模式是那些报道的传统贴片天线相类似的。很明显,在两个不同的频率,有类似的辐射模式在xz-plane(ϕ= 0°)和yz平面(ϕ= 90°),这表明两个频带应该有类似的读写范围。

图4提出了天线的辐射方向图

图5显示了通过Voyantic公司的 Tagformance Lite软件测出的从800到1000 兆赫兹 24 dBm的发射功率组合天线对频率的衡量的读写范围。最大的读写范围是3.5米866 兆赫兹频带和3.6米的915 兆赫兹频带天线时,安装在一个150times;150平方米金属板。此外,生成的曲线不仅证实了该天线具有双频特性,而且在每一个频段平衡仿射读写范围。

图5测量提出天线的读写范围

结论:一种新型双频金属贴片射频识别技术天线金属对象应用程序报告。两个改进的贴片天线阵列正交磁场与芯片分别提供866和915 兆赫兹频段。模拟和测量结果表明,该天线可以获得良好的阻抗匹配和长读写范围在每个频段考虑金属物体上的超薄基板。射频识别技术双频天线将适用于应用程序,尤其是在略微弯曲的金属表面由于超薄灵活变通使用基板。

感谢:此项目是四川省级教育部门支持的项目研究基金(批准号11 za268)。

翻译二:

超高频RFID标签天线的宽带特性

一种新颖的超高频RFID标签天线的宽带特性介绍。T-matching网络的结构和双对称短路到地平面辐射补丁, 该天线的测量半功率带宽是12.9%,它涵盖了两个主要的频段。RFID标签的最大可读距离达到6.5米在北美和欧洲所使用的RFID频段。所有的结果表明,该天线可以不仅在空气中使用还可以在金属物体表面使用,在北美和欧洲的超高频段。

说明: 近年来,无线射频识别(RFID)的超高频(UHF)频段在许多实际应用中已变得越来越常用. 然而,很难设计一个无源超高频RFID标签天线用于实际应用中有两个主要障碍。第一,天线所连接标签芯片通常有一个高质量的增益,小电阻和大型容抗的终端, 会使它不容易达到标签天线的宽带特性。为了满足全球流通商品上的附加标签,宽带天线的射频识别标签具有很现实的意义。其次,不同的标签天线安装在不同的材料上,特别是金属物体表面. 研究设计标签天线针对不同的材料稳定性是有前途的。针对一些超高频RFID标签天线已经发表了.T-matching网络结构可以使RFID标签天线设计灵活,以帮助获得更好的带宽性能. 此外,RFID标签天线适用于金属表面的半功率带宽超高频RFID频带的研究在北美已经有了进展. 然而,他们还是面临各种问题,要么负载半功率带宽没有覆盖全球超高频RFID频段,或者用于金属表面的抗干扰能力不足造成的性能衰减.

在这篇文章中,我们提出一个新颖的宽带超高频RFID标签天线的设计。使用了T-matching网络的结构,这样就使得天线的输入阻抗是容易调整,同时可以达到更多的带宽。另一方面,使用双对称的结构辐射补丁直接连接到地平面,通过两个相应的缝隙结构, 使得标签天线连接到金属表面的时候,可以使得天线展现出了一个可接受的性能时。该天线的测量半功率带宽是118 MHz(12.9%,842 - 960 兆赫兹),它涵盖了两个主要应用的的超高频RFID频段,最大的可读写距离在北美和欧洲超高频RFID标签天线频段也满足要求。

天线设计:该天线的结构和尺寸参数见图1. 天线由两个对称的辐射补丁,两个缝隙,T-matching网络结构,一个介质基板层使用的材料是FR-4 (厚度为1.6毫米), 厚度为3毫米的泡沫层和接地平面在最底端来共同组成. 两个补丁和T-matching网络结构都是在廉价的FR-4介质基板材料层上蚀刻而成的.这两个补丁结构,是依靠微带线来连接到接地介质基板上面的. 这种结构使得电流主要在辐射贴片上而不是主要在接地的介质基板上面,这种结构对于标签天线靠近金属表面时候,可以将金属表面对电磁场的影响降低到最小.在FR-4介质基板和接地平面之间用一层泡沫板填充来分隔开他们. 本文所使用的芯片的输入阻抗指定在6.2 - 2 j,工作电压为1.27 V 频率为915 MHz。天线的阻抗匹配可以通过调整天线和芯片之间传输线参数和调谐回路T-matching网络结构的线宽。使用这样的一种方式之后,可以达到良好的带宽特性的天线。最后,经过反复的计算,优化相关的传输线参数和T型网络结构几次后,该天线的几何图1所示。此外,补丁和T-matching网络之间的空间的保留使得在应用于其他芯片的时候,可以得到一个阻抗匹配不同的终端的天线,能够在未来的应用当中可供选择。

仿真和测量结果:Ansoft HFSS软件和爱德r3770网络分析仪是用于模拟和测量。图2显示了输入阻抗特性提出的天线。还绘制了指定的微芯片的共轭输入阻抗。阻抗特性表明,天线的输入阻抗的电阻和电抗的变化存在微片输入阻抗在较宽的频率范围内的共轭值。测量结果与仿真结果之间的差异很可能是由该测量结果所介绍的电子镜法而引起的。40个40厘米的铜反射镜测量引起的频率偏移和阻抗变化的测量结果。图3显示了仿真结果的回拨损耗。半功率带宽(回波损耗为23分贝时)所建议的天线测量是从842到960兆赫,其中涵盖了整个工作频率范围(860 - 960兆赫)使用了欧洲以及北美通用的无源UHF频段射频识别技术。图4显示了计算出的标记天线的最大可读距离。指定的芯片的阈值功率为210 dBm。考虑到实际应用中的应该选择在这里表示的标签与建议的天线的最大辐射功率的情况下,在北美国和欧洲的无线电法规所提出的天线。由结果可以看出,当标签天线是用于在自由的空气中时,最大读取距离超过6.2米。另一方面,当它被放置在金属表面上的40个40厘米的铜镜,最大可读的距离超过2.9米。

图4标签与建议天线的最大可读距离

结论:设计出了一种新型的RFID标签天线的宽带特性适用于了UHF频段的射频识别技术。使用了T型匹配网络和对称的两个补丁的结构直接通过传输线来连接到接地介质基板上面,来尽可能获得金属物体的宽带特性和可接受的性能。该天线的测量的半功率带宽为12.9%,覆盖两大频率频率带。所提出的天线的回波损耗的性能和最大的可读距离表明,所提出的天线不仅可以工作在空气中,也可以对UHF频段的金属物体内的RFID标签所使用。

致谢:本项目由广东省科技计划项目(批准号:2007a050100024)、广东省自然科学基金(批准号:06025639),国家自然科学基金(批准号:60671023)。

翻译三:

适用于弯曲的金属表面的灵活的带宽UHF的 RFID标签天线

本文设计了一种低成本、工作频带款的无线射频识别标签安装在弯曲的金属表面的柔性天线。该天线由一个标签式贴片使用的基板材料为氯化乙烯基,实现简单的宽带阻抗的天线.标签芯片和标签天线之间的匹配是用两正交狭缝补丁的一种平衡的方法。原型天线制造和测试使用的是一款商用的标签芯片。它有一个3分贝的回波损耗,并且带宽为70兆赫,统一的读取范围可以超过9.7米.在928兆赫范围时,它被安装在具有150毫米曲率半径的圆柱形金属板。

引言:无线射频识别(射频识别)最近引起了零售商和制造商在供应链管理中的广泛关注。在许多应用中,射频识别标签需要被放置金属物体上,面临着许多具有挑战性的功能,所以我们提出了金属标签天线。天线应具有低的外形和低成本。此外,他们更容易被很容易地共轭匹配到标签芯片和拥有比较宽的宽带工作特性。在一些应用中,灵活的标签是标签弯曲的金属物体如气瓶,所需的丙烷罐,和火灾前灭火器。最近,几个应用于超高频段和金属表面的宽带标签天线已开发。然而,这些天线使用的短路结构,这使得他们的制造工艺和制造成本的成本远远高于正常的标签类型的天线。此外,它们不能连接到弯曲的金属表面。在这篇文章中,我们提出了一个低成本,宽带,灵活的天线,以满足铝贴标签。该天线由一个标签式贴片使用的是软聚氯乙烯(PVC)基材。它有一个统一的阅读范围超过9.7米,在 928兆赫范围(北美国的RFID频段)内可以正常工作。

天线结构:图1显示了在圆柱形金属板上安装的天线的几何结构。一个方形贴片附着在柔性PVC基材的附着在弯曲的金属板上。那里在补丁上有2个狭缝。一个狭缝被插入在该补丁的辐射边缘的方向纵向的补丁长度。标签芯片进料放置在该狭缝的开口端。其他狭缝被切割成一个非辐射边缘的横向方向的补丁长度。该天线采用金属表面上,它是安装在地平面,没有短路针或短补丁在接地平面之间的连接部分。为便于制造,该修补程序是印刷在一个薄的聚对苯二甲酸乙二醇酯(聚酯)膜,并设计通过一个双面的聚氯乙烯基板带。双面胶带也可用来附加聚氯乙烯基板的弯曲金属板。聚氯乙烯基板的厚度为1.8毫米,而聚酯薄膜和双面胶带的厚度约为0.1毫米。为了简化分析,这种多层基材近似作为一种有效的同质介质基板,厚度总共为2.1毫米实在本文中的设计厚度。R是相对介电常数和损耗角正切比较模拟和实测谐振天线的特性阻抗估计。

图1所提出的天线安装在金属板上的几何结构

该设计使天线阻抗Za的易于控制和优化通过调整参数L1(纵向狭缝长度)和L2(的横向长度缝)。电感和电抗成分X随L1,而电阻成分R随着L2的增加。图2a显示模拟贴片表面的电流分布只有纵向缝隙。大小相等、方向相反的电流流沿纵缝的两侧,这非辐射电流分布决定了阻抗的大小X。图2b显示的效果电子横向缝在共振时的电流分布。由于横向狭

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