Omnidirektionales RFID-Antennendesign mit doppelter Polarisation für die Logistikbranche

0 Vorwort

Mit der breiten Anwendung der Radiofrequenzidentifikation (RFID) in den Bereichen Identifikation, Bankwesen, Verkehrskarten usw. hat sie derzeit in verschiedenen Bereichen der Gesellschaft immer mehr Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Darüber hinaus erwähnt das Land den Aufbau des „Internets der Dinge“. Aufgrund des Status einer strategischen Industrie wird der Anwendung von RFID in der Logistik und Lagerhaltung von verschiedenen Logistikunternehmen immer mehr Aufmerksamkeit geschenkt. Der Anwendungsprozess von RFID in der Logistik und Lagerhaltung umfasst die Frachtverfolgung im Logistikprozess, die automatische Erfassung von Informationen, Lagerverwaltungsanwendungen, Hafenanwendungen, Postpakete, Expresszustellung usw. Beispielsweise wurde viel über RFID-Antennen geforscht werden in der Literatur in Bereichen wie der Identifizierung verwendet. In der Logistikbranche unterscheidet sich der Einsatz von RFID vom Einsatz von RFID in der Identifikation. Es muss in der Lage sein, Signale über große Entfernungen und in verschiedene Richtungen zu senden und zu empfangen, was erfordert, dass die in der Logistikbranche verwendeten Antennen über einen umfassenden Tropismus verfügen. Da gleichzeitig das Hauptsende- und Empfangssystem des Logistikidentifikationssystems nicht sehr groß gemacht werden kann, kann seine Antennenpolarisationsrichtung möglicherweise nicht zirkular polarisiert werden. Dies erfordert, dass die RFID-Antenne in eine dualpolarisierte Antenne umgewandelt wird, damit das Hauptempfangssystem in jede Richtung das Signal der RFID-Tag-Platine empfangen kann.

1 Design einer kreisförmigen Patchantenne mit zwei Speisepunkten

Derzeit tendiert die Forschung zu kreisförmigen Patch-Antennen hauptsächlich zur Miniaturisierung, und die Forschung zur Doppelpolarisation ist grundsätzlich nicht involviert. Die Antenne des kreisförmigen Patches mit zwei Speisepunkten soll den kreisförmigen Patch doppelt polarisieren.

1.1 Abmessungen der festen Patchantenne mit zwei Speisepunkten

Die Antenne des kreisförmigen Patch mit zwei Speisepunkten ist in zwei Teile unterteilt: den Speiseteil und den kreisförmigen Patch-Teil. Der Zuleitungsteil ist eine Zuleitung, die von einer Zuleitung abzweigt und dann an der Zuleitung verzweigt wird, um zwei Zuleitungsleitungen zu bilden, die jeweils in die beiden sich senkrecht schneidenden Durchmesser der kreisförmigen Patchantenne und die Leitungslängen der beiden Zweigzuleitungsleitungen eingespeist werden unterscheiden sich um λ/4. Um den Anpassungswert der Antennenimpedanz auf 50 Ω zu bringen, wird am Speiseanschluss ein Abstimmanpassungszweig eingestellt, wie in Abbildung 1 dargestellt. Durch Anpassen der Längen von L2 und L1 kann die Impedanz der Antenne angepasst werden auf 50 Ω eingestellt werden. Diese Form der Anpassungsschaltung ist einfach herzustellen und kostengünstig.

1.2 Simulationsergebnisse einer kreisförmigen Patchantenne mit zwei Einspeisepunkten

Die Simulationsergebnisse der kreisförmigen Patchantenne mit zwei Einspeisepunkten sind in Abbildung 3 und Abbildung 4 dargestellt. Abbildung 3 zeigt ihr Stehwellenverhältnis und Abbildung 4 ist das Strahlungsmuster ihrer E-Ebene. Es ist ersichtlich, dass das Stehwellenverhältnis im Bereich von 2,8–2,92 GHz weniger als 2 beträgt. Aus Abb. 3 und Abb. 4 ist ersichtlich, dass der ursprüngliche Entwurfszweck erreicht wurde.

2 Breitbandverformung invertiertes L-Antennendesign

2.1 Abmessungen der verformbaren Breitband-Inverted-L-Antenne

Die invertierte L-Antenne besteht aus einem horizontalen Element und einem vertikalen Element und verfügt über eine horizontale und vertikale Polarisationsleistung. Ihre Längensumme beträgt ungefähr λ/4, sodass sie niedrige Profileigenschaften aufweist. Allerdings ist sein Frequenzband relativ schmal, typischerweise nur ein Prozent der Mittenfrequenz. Die Bandbreite der in diesem Artikel entworfenen deformierten invertierten L-Antenne wird erheblich erweitert. Das Strukturdiagramm der invertierten L-Antenne ist in Abbildung 5 dargestellt.

Die verwendete dielektrische Platte ist eine FR4-Platte, die Dielektrizitätskonstante beträgt ε = 4,4, die Dicke der dielektrischen Platte beträgt 1,5 mm und die Linienbreite W = 1 mm.

2.2 Simulationsergebnisse einer deformierten invertierten L-Antenne

Die Simulationsergebnisse der deformierten invertierten L-Antenne sind in Abbildung 6 und Abbildung 7 dargestellt. Abbildung 6 zeigt ihr Stehwellenverhältnis und Abbildung 7 zeigt ihr E-Ebenen-Richtungsdiagramm. Aus Abbildung 6 ist ersichtlich, dass das Stehwellenverhältnis von 2,37–3,29 GHz weniger als 2 beträgt und die Bandbreite 32,3 % beträgt, was viel höher ist als die Bandbreite gewöhnlicher invertierter L-Antennen. Es ist ersichtlich, dass die Designvorgaben erfüllt wurden.

3 Fazit

In diesem Artikel werden zwei dualpolarisierte Rundstrahlantennen mit einer Mittenfrequenz von 2,85 GHz entworfen und simuliert. Die Simulationsergebnisse der beiden Antennen entsprechen den Designanforderungen. Darunter eignet sich die kreisförmige Patchantenne mit zwei Einspeisungspunkten für die Erfassung und Verfolgung von Frachtinformationen o. äf unregelmäßige Pakete. Die bei diesem Design verwendete dielektrische Platte ist ein weiches dielektrisches Material mit einer Dicke von 0,2 mm. Die Bandbreite der deformierten invertierten L-Antenne erreicht 32,3 % und kann zur Frachtinformationsverfolgung verwendet werden, wenn Breitband erforderlich ist.