Thiết kế ăng-ten RFID đa hướng phân cực kép cho ngành hậu cần

0 Lời nói đầu

Hiện nay, với việc ứng dụng rộng rãi nhận dạng tần số vô tuyến (RFID) trong nhận dạng, ngân hàng, thẻ giao thông, v.v., nó ngày càng thu hút sự chú ý từ nhiều lĩnh vực khác nhau của xã hội. Ngoài ra, khi nước này nhắc đến việc xây dựng "Internet of Things" Trước vị thế của ngành công nghiệp chiến lược, việc ứng dụng RFID trong hậu cần và kho bãi ngày càng được các công ty hậu cần khác nhau chú ý. Quy trình ứng dụng RFID trong hậu cần và kho bãi bao gồm theo dõi hàng hóa trong quy trình hậu cần, thu thập thông tin tự động, ứng dụng quản lý kho hàng, ứng dụng cảng, bưu kiện, chuyển phát nhanh, v.v. Ví dụ, rất nhiều nghiên cứu đã được thực hiện trên ăng-ten RFID được sử dụng trong các lĩnh vực như nhận dạng trong Tài liệu. Trong Ngành hậu cần, ứng dụng RFID khác với ứng dụng RFID trong nhận dạng. Nó cần có khả năng truyền và nhận tín hiệu trong khoảng cách xa và theo các hướng khác nhau, điều này đòi hỏi các ăng-ten được sử dụng trong ngành hậu cần phải có tính nhiệt đới toàn diện. Đồng thời, do hệ thống truyền và nhận chính của hệ thống nhận dạng hậu cần không thể có kích thước rất lớn nên hướng phân cực ăng-ten của nó có thể không được phân cực tròn. Điều này yêu cầu ăng-ten RFID phải được chế tạo thành ăng-ten phân cực kép để có thể hướng bất kỳ hướng nào cho phép hệ thống thu chính nhận được tín hiệu của bảng Thẻ RFID.

1 Thiết kế anten vá tròn với hai điểm cấp dữ liệu

Hiện nay, nghiên cứu về ăng-ten vá tròn chủ yếu có xu hướng thu nhỏ và nghiên cứu về phân cực kép về cơ bản không được tham gia. Ăng-ten của miếng vá hình tròn với các điểm cấp dữ liệu kép nhằm làm cho miếng vá hình tròn bị phân cực kép.

1.1 Kích thước của ăng ten vá cố định điểm cấp dữ liệu kép

Ăng-ten của miếng vá hình tròn với các điểm cấp dữ liệu kép được chia thành hai phần: phần cấp dữ liệu và phần vá hình tròn. Phần của bộ cấp nguồn là một bộ cấp nguồn dẫn ra từ một bộ cấp nguồn, sau đó phân nhánh trên bộ cấp nguồn để tạo thành hai đường cấp nguồn, được cấp tương ứng cho hai đường kính giao nhau vuông góc của ăng ten vá hình tròn và chiều dài đường truyền của hai đường cấp nguồn nhánh khác nhau λ/ 4. Để tạo ra giá trị phối hợp trở kháng ăng-ten là 50 Ω, một nhánh phối hợp điều chỉnh được đặt tại cổng cấp dữ liệu, như trong Hình 1. Bằng cách điều chỉnh độ dài của L2 và L1, trở kháng của ăng-ten có thể được điều chỉnh về 50 Ω. Dạng mạch kết hợp này dễ sản xuất và chi phí thấp.

1.2 Kết quả mô phỏng anten vá tròn với điểm cấp dữ liệu kép

Kết quả mô phỏng của ăng ten vá tròn với các điểm cấp dữ liệu kép được thể hiện trong Hình 3 và Hình 4. Hình 3 cho thấy tỷ lệ sóng đứng của nó và Hình 4 là mô hình bức xạ của mặt phẳng E của nó. Có thể thấy tỷ lệ sóng đứng nhỏ hơn 2 trong khoảng 2,8-2,92 GHz. Có thể thấy từ Hình 3 và Hình 4 rằng mục đích thiết kế ban đầu đã đạt được.

2 Thiết kế ăng-ten L đảo ngược biến dạng băng thông rộng

2.1 Kích thước anten L đảo ngược có thể biến dạng băng thông rộng

Ăng-ten L đảo ngược bao gồm một phần tử nằm ngang và một phần tử thẳng đứng, có hiệu suất phân cực ngang và phân cực dọc, tổng chiều dài của nó xấp xỉ λ/4, do đó nó có đặc điểm cấu hình thấp. Nhưng dải tần của nó tương đối hẹp, thường chỉ bằng 1% tần số trung tâm. Băng thông của ăng-ten L đảo ngược bị biến dạng được thiết kế trong bài báo này sẽ được mở rộng rất nhiều. Sơ đồ cấu trúc của ăng ten L đảo ngược được thể hiện trong Hình 5.

Tấm điện môi được sử dụng là tấm FR4, hằng số điện môi ε=4,4, độ dày của tấm điện môi là 1,5 mm và chiều rộng đường truyền W=1 mm.

2.2 Kết quả mô phỏng anten L ngược biến dạng

Kết quả mô phỏng của ăng-ten L đảo ngược bị biến dạng được thể hiện trong Hình 6 và Hình 7. Hình 6 thể hiện tỷ lệ sóng dừng của nó và Hình 7 thể hiện sơ đồ hướng mặt phẳng E của nó. Trong Hình 6, có thể thấy tỷ lệ sóng đứng 2,37-3,29 GHz nhỏ hơn 2 và băng thông là 32,3%, cao hơn nhiều so với băng thông của ăng ten L đảo ngược thông thường. Có thể thấy yêu cầu thiết kế đã được đáp ứng.

3. Kết luận

Bài báo này thiết kế và mô phỏng hai anten đa hướng phân cực kép có tần số trung tâm là 2,85 GHz. Kết quả mô phỏng của hai anten đạt yêu cầu thiết kế. Trong số đó, ăng-ten vá hình tròn điểm cấp dữ liệu kép phù hợp cho việc thu thập và theo dõi thông tin hàng hóa of gói không thường xuyên. Tấm điện môi được sử dụng trong thiết kế này là vật liệu điện môi mềm có độ dày 0,2 mm. Băng thông của ăng-ten L đảo ngược bị biến dạng đạt 32,3%, có thể được sử dụng để theo dõi thông tin hàng hóa khi cần băng thông rộng.