Kahe polarisatsiooniga igasuunaline RFID-antenni disain logistikatööstusele

0 Eessõna

Praegu on raadiosagedustuvastuse (RFID) laialdane kasutamine identimises, panganduses, liikluskaartides jne pälvinud ühiskonna erinevates valdkondades üha suuremat tähelepanu. Lisaks, kuna riik nimetab "asjade interneti" ehitamist strateegilise tööstusharu staatuseks, on erinevad logistikaettevõtted pööranud üha suuremat tähelepanu RFID-i rakendamisele logistikas ja laonduses. RFID-i rakendusprotsess logistikas ja laonduses hõlmab kauba jälgimist logistikaprotsessis, teabe automaatset kogumist, laohaldusrakendusi, sadamarakendusi, postipakkide vedu, kiirtarneid jne. Näiteks on kirjanduses palju uuritud RFID-antennide kasutamist sellistes valdkondades nagu identifitseerimine. Logistikatööstuses erineb RFID-i rakendamine identifikatsioonis kasutatavast RFID-i rakendamisest. See peab suutma signaale edastada ja vastu võtta pika vahemaa tagant ja erinevates suundades, mis nõuab logistikatööstuses kasutatavatelt antennidelt ulatuslikku tropismi. Samal ajal, kuna logistilise identifitseerimissüsteemi peamist saatmis- ja vastuvõtusüsteemi ei saa teha väga suureks, ei pruugi selle antenni polarisatsiooni suund olla ringpolariseeritud. See nõuab, et RFID-antenn oleks valmistatud kahekordse polarisatsiooniga antennina, et see saaks mis tahes suunas RFID-sildiplaadi signaali vastu võtta.

1. Ümmarguse plaasterantenni disain kahe toitepunktiga

Praegu on ümmarguste plaasterantennide uuringud peamiselt suunatud miniaturiseerimisele ja kahekordse polarisatsiooni uuringud põhimõtteliselt ei hõlma. Kahe toitepunktiga ümmarguse plaastri antenni eesmärk on muuta ümmargune plaaster kahekordselt polariseerituks.

1.1 Kahe toitepunktiga fikseeritud plaasterantenni mõõtmed

Kahe toitepunktiga ümmarguse plaastri antenn jaguneb kaheks osaks: toiteosa ja ümmarguse plaastri osa. Toiteosa on toiteosa, mis väljub toiteplokist ja hargneb seejärel toiteplokil kaheks toiteliiniks, mis suunatakse vastavalt ümmarguse plaasterantenni kahele risti asetsevale läbimõõdule ning kahe haru toiteliini liinide pikkused erinevad λ/4 võrra. Antenni impedantsi sobitusväärtuse 50 Ω saavutamiseks seatakse toiteporti häälestamise sobitusharu, nagu on näidatud joonisel 1. L2 ja L1 pikkuste reguleerimisega saab antenni impedantsi reguleerida 50 Ω-ni. Seda sobitusahela vormi on lihtne valmistada ja see on odav.

1.2 Kahe toitepunktiga ümmarguse plaasterantenni simulatsiooni tulemused

Kahe toitepunktiga ümmarguse plaasterantenni simulatsiooni tulemused on näidatud joonisel 3 ja joonisel 4. Joonis 3 näitab selle seisulaine suhet ja joonis 4 on selle E-tasapinna kiirgusdiagramm. On näha, et seisulaine suhe on sagedusvahemikus 2,8–2,92 GHz väiksem kui 2. Joonistelt 3 ja 4 on näha, et esialgne projekteerimise eesmärk on saavutatud.

2 Lairiba deformatsiooniga pööratud L-antenni disain

2.1 Lairiba deformeeritava pööratud L-antenni mõõtmed

Pööratud L-antenn koosneb horisontaalsest ja vertikaalsest elemendist ning sellel on horisontaalse ja vertikaalse polarisatsiooni omadused ja selle pikkuste summa on ligikaudu λ/4, seega on sellel madala profiiliga omadused. Kuid selle sagedusriba on suhteliselt kitsas, tavaliselt vaid üks protsent kesksagedusest. Selles artiklis konstrueeritud deformeeritud pööratud L-antenni ribalaiust laiendatakse oluliselt. Pööratud L-antenni struktuuriskeem on näidatud joonisel 5.

Kasutatav dielektriline plaat on FR4, dielektriline konstant ε=4,4, dielektrilise plaadi paksus on 1,5 mm ja joone laius W=1 mm.

2.2 Deformeeritud ümberpööratud L-antenni simulatsiooni tulemused

Deformeeritud ümberpööratud L-antenni simulatsiooni tulemused on näidatud joonisel 6 ja joonisel 7. Joonis 6 näitab selle seisulaine suhet ja joonis 7 näitab selle E-tasandi suuna diagrammi. Jooniselt 6 on näha, et seisulaine suhe 2,37–3,29 GHz on väiksem kui 2 ja ribalaius on 32,3%, mis on palju suurem kui tavaliste ümberpööratud L-antennide ribalaius. On näha, et projekteerimisnõuded on täidetud.

3 Kokkuvõte

See artikkel projekteerib ja simuleerib kahte kahesuunalist polariseeritud omnidirektaalset antenni kesksagedusega 2,85 GHz. Kahe antenni simulatsiooni tulemused vastavad projekteerimisnõuetele. Nende hulgas sobib kahe toitepunktiga ümmargune plaasterantenn lastiteabe kogumiseks ja jälgimiseksebakorrapäraste pakendite puhul. Selles konstruktsioonis kasutatud dielektriline plaat on pehmest dielektrilisest materjalist paksusega 0,2 mm. Deformeeritud ümberpööratud L-antenni ribalaius ulatub 32,3%-ni, mida saab kasutada lastiteabe jälgimiseks, kui on vaja lairibaühendust.