การออกแบบเสาอากาศ RFID รอบทิศทางแบบโพลาไรซ์แบบคู่สำหรับอุตสาหกรรมโลจิสติกส์

0 คำนำ

ในปัจจุบัน ด้วยการประยุกต์ใช้การระบุความถี่วิทยุ (RFID) อย่างกว้างขวางในการระบุตัวตน การธนาคาร บัตรจราจร ฯลฯ จึงได้รับความสนใจจากสาขาต่างๆ ของสังคมมากขึ้นเรื่อยๆ นอกจากนี้ ตามที่ประเทศกล่าวถึงการก่อสร้าง "Internet of Things" สำหรับสถานะของอุตสาหกรรมเชิงกลยุทธ์ การประยุกต์ใช้ RFID ในโลจิสติกส์และคลังสินค้าได้รับความสนใจมากขึ้นเรื่อยๆ จากบริษัทโลจิสติกส์ต่างๆ ขั้นตอนการสมัคร RFID ในโลจิสติกส์และคลังสินค้า ได้แก่ การติดตามสินค้าในกระบวนการโลจิสติกส์ การรวบรวมข้อมูลอัตโนมัติ แอปพลิเคชันการจัดการคลังสินค้า การใช้งานท่าเรือ พัสดุไปรษณีย์ การจัดส่งด่วน เป็นต้น ตัวอย่างเช่น มีการวิจัยมากมายเกี่ยวกับเสาอากาศ RFID ใช้ในสาขาต่าง ๆ เช่นการระบุตัวตนในวรรณคดี ในอุตสาหกรรมโลจิสติกส์ การประยุกต์ใช้ RFID จะแตกต่างจากการประยุกต์ใช้ RFID ในการระบุตัวตน จะต้องสามารถส่งและรับสัญญาณได้ในระยะไกลและทิศทางที่แตกต่างกันซึ่งต้องใช้เสาอากาศในอุตสาหกรรมโลจิสติกส์จะต้องมีเขตร้อนที่ครอบคลุม ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากระบบส่งและรับหลักของระบบระบุโลจิสติกส์ไม่สามารถทำให้มีขนาดใหญ่มากได้ ทิศทางโพลาไรเซชันของเสาอากาศจึงอาจไม่สามารถโพลาไรซ์แบบวงกลมได้ โดยกำหนดให้เสาอากาศ RFID ต้องกลายเป็นเสาอากาศแบบโพลาไรซ์คู่เพื่อให้สามารถทิศทางใดก็ได้เพื่อให้ระบบรับสัญญาณหลักรับสัญญาณของบอร์ดแท็ก RFID ได้

1 การออกแบบเสาอากาศแพทช์แบบวงกลมพร้อมจุดป้อนคู่

ในปัจจุบัน การวิจัยเกี่ยวกับเสาอากาศแพทช์แบบวงกลมส่วนใหญ่มีแนวโน้มที่จะย่อส่วน และโดยพื้นฐานแล้วการวิจัยเกี่ยวกับโพลาไรซ์แบบคู่นั้นไม่เกี่ยวข้อง เสาอากาศของแพทช์แบบวงกลมที่มีจุดป้อนคู่คือการทำให้แพทช์แบบวงกลมเป็นแบบโพลาไรซ์แบบคู่

1.1 ขนาดของเสาอากาศแพทช์คงที่แบบจุดฟีดคู่

เสาอากาศของแพทช์แบบวงกลมที่มีจุดฟีดคู่แบ่งออกเป็นสองส่วน: ส่วนฟีดและส่วนแพทช์แบบวงกลม ส่วนตัวป้อนเป็นตัวป้อนที่นำออกจากตัวป้อน จากนั้นแยกแขนงบนตัวป้อนเพื่อสร้างเส้นตัวป้อนสองเส้น ซึ่งจะถูกป้อนตามลำดับไปยังเส้นผ่านศูนย์กลางสองเส้นที่ตัดกันในแนวตั้งฉากของเสาอากาศแพทช์วงกลม และความยาวเส้นของเส้นตัวป้อนสองกิ่งตามลำดับ ต่างกันที่ แล/ 4 เพื่อให้ค่าการจับคู่อิมพีแดนซ์ของเสาอากาศเท่ากับ 50 Ω จะมีการตั้งสาขาการจับคู่การปรับไว้ที่พอร์ตฟีด ดังแสดงในรูปที่ 1 โดยการปรับความยาวของ L2 และ L1 จะทำให้อิมพีแดนซ์ของเสาอากาศสามารถ ปรับเป็น 50 Ω วงจรจับคู่รูปแบบนี้ผลิตได้ง่ายและมีต้นทุนต่ำ

1.2 ผลการจำลองเสาอากาศแพทช์แบบวงกลมพร้อมจุดป้อนคู่

ผลการจำลองของเสาอากาศแพทช์ทรงกลมที่มีจุดป้อนคู่จะแสดงในรูปที่ 3 และรูปที่ 4 รูปที่ 3 แสดงอัตราส่วนคลื่นนิ่ง และรูปที่ 4 คือรูปแบบการแผ่รังสีของระนาบ E จะเห็นได้ว่าอัตราส่วนคลื่นนิ่งมีค่าน้อยกว่า 2 ในช่วง 2.8-2.92 GHz จะเห็นได้จากรูปที่ 3 และรูปที่ 4 ว่าวัตถุประสงค์การออกแบบเบื้องต้นบรรลุผลสำเร็จแล้ว

2 การออกแบบเสาอากาศ L แบบคว่ำบรอดแบนด์

2.1 ขนาดของเสาอากาศ L แบบกลับหัวแบบบรอดแบนด์ที่เปลี่ยนรูปได้

เสาอากาศ L แบบกลับหัวประกอบด้วยองค์ประกอบแนวนอนและองค์ประกอบแนวตั้ง และมีโพลาไรเซชันแนวนอนและประสิทธิภาพโพลาไรซ์แนวตั้ง และผลรวมของความยาวจะอยู่ที่ประมาณ แล/4 ดังนั้นจึงมีลักษณะโปรไฟล์ต่ำ แต่ย่านความถี่ค่อนข้างแคบ โดยทั่วไปมีเพียงร้อยละ 1 ของความถี่กลางเท่านั้น แบนด์วิธของเสาอากาศ L กลับหัวผิดรูปซึ่งออกแบบในบทความนี้จะถูกขยายให้กว้างขึ้นอย่างมาก แผนภาพโครงสร้างของเสาอากาศ L แบบกลับหัวแสดงในรูปที่ 5

บอร์ดอิเล็กทริกที่ใช้คือบอร์ด FR4 ค่าคงที่ไดอิเล็กทริก ε=4.4 ความหนาของบอร์ดอิเล็กทริกคือ 1.5 มม. และความกว้างของเส้น W=1 มม.

2.2 ผลการจำลองเสาอากาศ L กลับด้านผิดรูป

ผลการจำลองของเสาอากาศ L กลับด้านที่ผิดรูปจะแสดงในรูปที่ 6 และรูปที่ 7 รูปที่ 6 แสดงอัตราส่วนคลื่นนิ่ง และรูปที่ 7 แสดงแผนภาพทิศทางระนาบ E จากรูปที่ 6 จะเห็นได้ว่าอัตราส่วนคลื่นนิ่งที่ 2.37-3.29 GHz น้อยกว่า 2 และแบนด์วิธอยู่ที่ 32.3% ซึ่งสูงกว่าแบนด์วิดท์ของเสาอากาศ L กลับหัวธรรมดามาก จะเห็นได้ว่าเป็นไปตามข้อกำหนดการออกแบบแล้ว

3 บทสรุป

บทความนี้ออกแบบและจำลองเสาอากาศรอบทิศทางแบบโพลาไรซ์สองเสาที่มีความถี่กลาง 2.85 GHz ผลการจำลองของเสาอากาศทั้งสองตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ ในหมู่พวกเขาเสาอากาศแพทช์วงกลมจุดฟีดคู่เหมาะสำหรับการรวบรวมและติดตามข้อมูลสินค้าหรือf แพ็คเกจที่ผิดปกติ บอร์ดอิเล็กทริกที่ใช้ในการออกแบบนี้เป็นวัสดุอิเล็กทริกแบบอ่อนที่มีความหนา 0.2 มม. แบนด์วิธของเสาอากาศ L กลับด้านที่ผิดรูปอยู่ที่ 32.3% ซึ่งสามารถใช้สำหรับการติดตามข้อมูลสินค้าเมื่อจำเป็นต้องใช้บรอดแบนด์