物流業界向けの二重偏波全方向性 RFID アンテナ設計

0 まえがき

現在、RFID（Radio Frequency Identification）は身分証明書、銀行業務、交通カードなどに幅広く応用されており、社会のさまざまな分野でますます注目を集めています。 さらに、国は「モノのインターネット」の構築に言及しているため、 戦略的産業の地位に伴い、物流および倉庫保管における RFID の適用は、さまざまな物流企業によってますます注目されています。 物流および倉庫における RFID の応用プロセスには、物流プロセスにおける貨物追跡、情報の自動収集、倉庫管理アプリケーション、港湾アプリケーション、郵便小包、速達などが含まれます。たとえば、RFID アンテナについては多くの研究が行われています。 文献の識別などの分野で使用されます。 物流業界における RFID の応用は、識別における RFID の応用とは異なります。 長距離内でさまざまな方向に信号を送受信できる必要があるため、物流業界で使用されるアンテナには包括的な指向性が必要です。 一方、物流識別システムの主送受信系はあまり大規模なものにできないため、アンテナの偏波方向を円偏波にできない場合があります。 これには、メイン受信システムがどの方向でも RFID タグ ボードの信号を受信できるように、RFID アンテナを二重偏波アンテナにする必要があります。

1 デュアル給電点を備えた円形パッチ アンテナの設計

現在、円形パッチアンテナの研究は主に小型化の傾向にあり、二重偏波の研究は基本的には行われていない。 二重給電点を備えた円形パッチのアンテナは、円形パッチを二重偏波にするためのものです。

1.1 デュアル給電点固定パッチ アンテナの寸法

二重給電点を備えた円形パッチのアンテナは、給電部と円形パッチ部の 2 つの部分に分かれています。 給電部は、給電線から引き出された給電線であり、給電線上で分岐して2つの給電線を形成し、それぞれ円形パッチアンテナの直交する2つの直径と2つの分岐給電線の線路長に給電されます。 アンテナのインピーダンス整合値を 50 Ω にするために、図 1 に示すように、給電ポートに同調整合ブランチを設定します。L2 と L1 の長さを調整することで、アンテナのインピーダンスを調整できます。 50Ωに調整してください。 この形式の整合回路は製造が容易であり、低コストです。

1.2 二重給電点を備えた円形パッチ アンテナのシミュレーション結果

二重給電点を持つ円形パッチ アンテナのシミュレーション結果を図 3 と図 4 に示します。図 3 はその定在波比を示し、図 4 はその E 面の放射パターンを示します。 2.8 ～ 2.92 GHz の範囲では定在波比が 2 未満であることがわかります。 図 3 と図 4 から、当初の設計目的が達成されたことがわかります。

2 広帯域変形逆L型アンテナ設計

2.1 広帯域変形型逆Lアンテナの寸法

逆L型アンテナは水平素子と垂直素子で構成されており、水平偏波と垂直偏波の性能を持ち、その長さの合計が約λ/4であるため、低背特性を有します。 ただし、その周波数帯域は比較的狭く、通常は中心周波数の 1% のみです。 この論文で設計した変形逆 L アンテナの帯域幅は大幅に広がります。 逆L型アンテナの構造図を図5に示します。

使用した誘電体基板はＦＲ４基板、誘電率ε＝４．４、誘電体基板の厚さは１．５ｍｍ、線幅Ｗ＝１ｍｍである。

2.2 変形逆Lアンテナのシミュレーション結果

変形逆Lアンテナのシミュレーション結果を図6と図7に示します。図6は定在波比を、図7はE面方位図を示します。 図 6 から、2.37 ～ 3.29 GHz の定在波比は 2 未満であり、帯域幅は 32.3% であり、通常の逆 L アンテナの帯域幅よりもはるかに高いことがわかります。 設計要件が満たされていることがわかります。

3 結論

この論文では、中心周波数 2.85 GHz の 2 つの二重偏波全方向性アンテナを設計し、シミュレーションします。 2 つのアンテナのシミュレーション結果は、設計要件を満たしています。 中でも二給電点円形パッチアンテナは貨物情報の収集・追跡に適しています。f不規則なパッケージ。 この設計で使用されている誘電体基板は、厚さ 0.2 mm の軟誘電体素材です。 変形逆L型アンテナの帯域幅は32.3%に達し、ブロードバンドが必要な場合の貨物情報追跡に使用できます。