檢測(cè)無(wú)源RFID電子標(biāo)簽諧振頻率的耦合器之關(guān)鍵技術(shù)研究

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在標(biāo)準(zhǔn)電容值中選擇82PF的電容器幫定到圖4所示的線圈導(dǎo)線兩端，如圖5所示為幫定了82PF電容器的應(yīng)答器。

圖4 用導(dǎo)電油墨印制的應(yīng)答器線圈 　圖5 綁定了85PF電器的應(yīng)答器

　　由于在計(jì)算中沒(méi)有慮及線圈的分布電容C’，因此，根據(jù)公式（3）計(jì)算得到的82PF電容值實(shí)際上是應(yīng)答器中的分布電容C’和調(diào)諧電容C的總和。若將82PF作為調(diào)諧電容值匹配到線圈上，則線圈的總電容值增大，LC回路中的所得到的諧振頻率 必定比要求的8.2 小，將不能與閱讀器產(chǎn)生諧振，因此必須修正調(diào)諧電容值。在修正調(diào)諧電容值的過(guò)程中要反復(fù)的檢測(cè)修正以后的電子標(biāo)簽的諧振頻率，這就需要有專門的儀器來(lái)測(cè)量電子標(biāo)簽的諧振頻率，由于目前還沒(méi)有用來(lái)檢測(cè)無(wú)源電子標(biāo)簽諧振頻率的合適的儀器，所以筆者自己設(shè)計(jì)了一款耦合器，這種耦合器通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以很好的完成檢測(cè)電子標(biāo)簽諧振頻率的工作，下面我們來(lái)詳細(xì)介紹這款耦合器。

3、耦合器的工作原理

　　耦合器的核心部分是兩組圍繞在中空?qǐng)A筒體上的半徑為r、匝數(shù)為N的線圈2、3，兩組線圈平行共軸，中心間距L正好為線圈半徑r，從而構(gòu)成了一個(gè)亥姆霍茲線圈[5-6]。如圖6所示。

圖6 亥姆霍茲線圈結(jié)構(gòu)示意圖

　　取L的中心“O”作為空間坐標(biāo)體系x、y、z軸的中心。產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布如圖7所示

圖7 亥姆霍茲線圈磁場(chǎng)均勻分布曲線圖

　　圖7曲線“I”、“II”、“II”內(nèi)各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度H與中心點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度H0的相對(duì)誤差分別小于1.0%、0.1%和0.01%，中心點(diǎn)0附近的磁場(chǎng)相當(dāng)均勻，越靠近中心點(diǎn)，磁場(chǎng)均勻性越好。因此，檢測(cè)無(wú)源RFID應(yīng)答器頻率時(shí)，把應(yīng)答器放在亥姆霍茲線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)空間的中心點(diǎn)O上，以使應(yīng)答器平面上各點(diǎn)所得到的磁場(chǎng)均勻，磁感應(yīng)強(qiáng)度幾乎相等。

4、耦合器的主要結(jié)構(gòu)

圖8 耦合器結(jié)構(gòu)示意圖

　　耦合器結(jié)構(gòu)如圖8所示，粘在底座6上的圓柱體1是由1mm厚的硬質(zhì)塑料板或硬質(zhì)紙板圍成的半徑為R的空心筒體。導(dǎo)線2，4分別在筒體1表面繞成緊密相挨的兩圈， 其垂直距離L等于筒體1的半徑R。支撐塊3粘在筒體1的外壁上，其內(nèi)部安裝兩個(gè)BNC接頭7、8、變壓器鐵芯9、兩個(gè)變壓器線圈10、11以及兩個(gè)調(diào)諧電容，圓筒體1中間有圓柱體擱臺(tái)5用來(lái)放置待檢測(cè)的電子標(biāo)簽。圖9（a-d）所示為耦合器實(shí)物圖。

(a) 　?。╞） ?。╟） 　（d）

圖9 耦合器實(shí)物圖

5、應(yīng)答器頻率測(cè)定原理

圖10 頻譜分析儀實(shí)物圖

　　與耦合器匹配的頻譜分析儀如圖10所示，接口1是信號(hào)源輸出端口，與耦合器的接頭7相連，為耦合器提供信號(hào)，接口2是信號(hào)輸入端口，與耦合器的接頭8相連，將應(yīng)答器的諧振信號(hào)輸入頻譜分析儀，根據(jù)頻譜分析儀屏幕上所顯示的感應(yīng)電壓曲線分析應(yīng)答器的諧振頻率。