RFID系统中耦合器定向性的提高

一种耦合组件、定向耦合器、提高定向耦合器方向性的方法与流程导言在无线通信领域，耦合组件是一种常用的器件，用于将无线信号从一个系统传输到另一个系统。

定向耦合器作为一种重要的耦合组件，具有将信号定向传输的能力。

然而，传统的定向耦合器在实际应用中存在一些问题，例如方向性不足等。

因此，本文将介绍一种改进的定向耦合器，以提高其方向性，同时给出相关的方法及流程。

1. 耦合组件的基本原理耦合组件是一种用于传输无线信号的器件，通常由两个互相连接的端口组成。

它的基本原理是通过电磁场的相互作用，将输入信号从一个端口传输到另一个端口。

在传统的耦合组件中，信号的传输是均匀的，没有明显的方向性。

2. 定向耦合器的基本结构和工作原理定向耦合器是一种特殊的耦合组件，它具有将信号按照一定比例分配到不同的端口的能力。

它通常由一个主端口和多个辅助端口组成。

其基本结构包括耦合器主体、耦合线圈和耦合孔，工作原理是通过耦合线圈和耦合孔之间的电磁场相互作用，实现信号的定向传输。

3. 定向耦合器的问题然而，传统的定向耦合器在实际应用中存在一些问题，其中之一是方向性不足。

由于设计限制或制造误差，定向耦合器无法实现较高的方向性，导致信号的传输存在一定的误差，影响系统的性能。

4. 提高定向耦合器方向性的方法为了解决定向耦合器方向性不足的问题，可以采取以下方法：4.1 优化设计通过优化定向耦合器的设计，可以改善其方向性。

例如，可以对耦合线圈和耦合孔的尺寸、形状进行调整，以使得电磁场的分布更加均匀，提高定向耦合器的方向性。

4.2 材料选择选择合适的材料也可以提高定向耦合器的方向性。

某些材料具有较强的电磁场传导能力，可以降低信号的传输损耗，提高定向耦合器的方向性。

4.3 精密制造精密制造是提高定向耦合器方向性的重要方法之一。

通过精细加工和严格控制制造工艺，可以降低制造误差，提高定向耦合器的方向性。

4.4 反馈控制引入反馈控制机制，可以实时调整定向耦合器的参数，使其在工作过程中动态适应信号的变化，从而提高方向性。

一种提高RFID系统中耦合器定向性的方法邢自健;黄登山;张萌;王伶【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2011(34)15【摘要】微带的定向耦合器是一些RFID系统中的关键性部件,功能一般是分离存在于信道中reader输出的信号和从天线接收的tag信号.定向耦合器的性能直接影响了系统所能辨识tag信号的能力,系统一般要求性能比较良好的定向耦合器.但是由于微带型定向耦合器其本身的奇偶模不平衡性,定向性一般不高.这里介绍一种新型的改进方法,通过调节耦合端的高阻抗线长度和宽度,使得定向性得到很大的提高.%Directional coupler is a key component in RFID system. The function of directional coupler is to discern tag back-scattered signal from reader continues wave. Discerning tag signal of whole system is greatly influenced by the performance of coupler. Because the microstrip coupling line s odd and even mold phase velocity is not balanced, the microstrip coupler's directivity is not high enough. A new method of adjusting length and width of high impedance is introduced to improve the performance of coupler, and the directivity will be greatly improved by using this method.【总页数】4页(P124-126,130)【作者】邢自健;黄登山;张萌;王伶【作者单位】西北工业大学电子信息学院,陕西西安 710129;西北工业大学电子信息学院,陕西西安 710129;西北工业大学电子信息学院,陕西西安 710129;西北工业大学电子信息学院,陕西西安 710129【正文语种】中文【中图分类】TN82-34【相关文献】1.一种基于正交处理提高耦合器方向性的方法 [J], 盛胜君;王姜铂2.一种用于RFID系统中的邻道干扰解决方法 [J], 叶海浪;廖平;伍昕;周受钦3.一种用于RFID系统中的帧长度调整方法 [J], 高乐;吴援明;王晓磊4.一种用于RFID系统中的帧长度调整方法 [J], 高乐;吴援明;王晓磊5.一种有效提高RFID系统物理层安全性能的方法 [J], 宋慧颖;高媛媛;沙楠因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

超高频rfid高隔离度定向耦合器的设计
超高频（UHF）RFID技术已经广泛应用于物流、零售、安防等行业。

然而，在实际应用中，由于射频信号会受到环境的干扰，会导致信号
弱化和失真，从而影响UHF RFID系统的稳定性和可靠性。

为了解决这
一问题，设计了一种高隔离度定向耦合器。

定向耦合器的主要作用是将信号从传输线中引出一部分，并向不
同方向发射。

而高隔离度定向耦合器则能够有效地抑制回波和多径效
应的影响，从而提高了系统的灵敏度和抗干扰能力。

设计高隔离度定向耦合器时，需要注意以下几点：
1.优化元件结构：为了实现高隔离度，需要在元件的设计上进行
优化。

例如，采用特殊的微带线结构、增加衰减器的数量等方法来减
少信号的反射和漏泄。

2.选择合适的材料：材料的选择对定向耦合器的性能也有很大的
影响。

一般来说，要选择低损耗、低介电常数的材料，以减少信号弱
化和失真的影响。

3.合理配置尺寸：尺寸的合理配置也是实现高隔离度的关键。

根
据工作频率和元件的结构，需要调整元件的尺寸，以获得最佳的性能。

4.仿真验证：在设计完成后，需要进行仿真验证。

通过使用电磁
仿真软件，可以对定向耦合器的性能进行评估和优化。

综上所述，设计高隔离度定向耦合器对于提高UHF RFID系统的稳定性和可靠性具有重要意义。

合理的元件结构、材料选择和尺寸配置以及仿真验证，都是实现高隔离度定向耦合器的关键。

提升射频识别系统性能的几个技巧射频识别（RFID）系统是一种通过无线电信号识别和跟踪物体的技术，已经广泛应用于物流、供应链管理、智能交通等领域。

然而，射频识别系统的性能往往受到各种因素的影响，如信号干扰、标签粘贴位置等。

本文将介绍几个提升射频识别系统性能的技巧，帮助读者更好地应用和优化RFID系统。

1. 选择合适的频率射频识别系统通常在不同的频率范围内工作，如低频（LF）、高频（HF）和超高频（UHF）。

不同频率的RFID系统适用于不同的应用场景。

低频RFID系统具有较短的识别距离和较低的传输速率，适合近距离物体识别。

而高频和超高频RFID系统具有较长的识别距离和较高的传输速率，适合大规模物体识别和远距离读取。

因此，在选择射频识别系统时，根据实际需求和应用场景选择合适的频率，能够提升系统性能。

2. 优化天线设计天线是射频识别系统中关键的组成部分，直接影响系统的性能。

合理设计和布置天线能够提升系统的读取范围和读取速度。

首先，选择合适的天线类型，如线圈天线、贴片天线等，根据实际应用需求选择合适的天线形式。

其次，优化天线的布置位置和方向，避免天线之间的相互干扰和阻挡。

此外，合理调整天线的工作频率和功率，能够提高系统的抗干扰能力和读取效率。

3. 优化标签粘贴位置标签粘贴位置是影响射频识别系统性能的重要因素之一。

标签应尽量贴在物体表面平坦、无金属等干扰物的位置，以确保信号的正常传输和接收。

同时，标签的粘贴位置应避免与其他标签过于接近，以免相互干扰导致读取错误。

在实际应用中，可以通过试验和调整标签粘贴位置，找到最佳的位置，提升射频识别系统的性能。

4. 优化系统参数设置射频识别系统的参数设置对系统性能有着重要影响。

首先，合理设置读写器的工作频率和功率，根据实际应用需求和环境条件进行调整，以提高系统的抗干扰能力和读取效率。

其次，根据不同的应用场景，设置合适的读取模式和协议，如单标签识别模式、多标签识别模式等，以满足不同场景下的需求。

rfid电感耦合方式的原理和特点在现代工业生产、物流、仓储等领域，RFID技术得到了广泛应用。

RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）技术是指利用无线电信号识别特定目标并读取相关数据的技术。

RFID技术分为三种传感器，分别是电感耦合方式、电容耦合方式和微波耦合方式。

本文将主要探讨RFID电感耦合方式的原理和特点。

一、RFID电感耦合方式的原理RFID电感耦合方式是指利用感应线圈中的磁场与感应标签中的线圈相互作用，实现无线传输数据。

其原理类似于变压器中的原理。

变压器通过变换电压比来变换电能，而RFID电感耦合方式则是通过变换电磁场的频率来实现数据的传输。

以RFID电感耦合方式为例，系统由感应读写器和感应标签两部分组成。

感应读写器中含有一对线圈L1和L2，当通电时，形成一个变幅和变频的磁场。

感应标签中也含有一对线圈L3和L4，线圈L3通过与L1的感应，从而感应到变幅和变频的磁场，产生感应电动势；同时L4通过与L2的感应，从而将感性耦合的电能转换为电学信号，从而驱动感应标签将信息反馈回去。

这样就实现了无线传输数据的目的。

二、RFID电感耦合方式的特点1.非接触式传输：RFID电感耦合方式采用了无线电波，即在不接触读写设备的情况下，实现数据的传输，使得数据的传输更为便捷、快速。

2.快速读取：RFID电感耦合方式可以达到高效快速的读取信息，从而提高系统的工作效率。

相比于传统的条形码扫描，RFID电感耦合方式可以实现即时读取，极大地提高了工作效率。

3.批次读取：RFID电感耦合方式能够支持多重读取，可以同时读取多个标签的信息，满足不同场景下的工作需求。

同时，RFID电感耦合方式支持快速读写，这一功能使得RFID技术在快速物流、高效仓储等领域得以广泛应用。

4.容易应用：RFID电感耦合方式无需应用特殊环境，即可在各种物品上实现非接触式读取，方便应用和管理。

总之，RFID电感耦合方式作为RFID技术的一种重要形式，具有非接触、快速、高效、批次读取、容易应用等优点。

单位代码： 10293 密 级：硕 士 学 位 论 文论文题目：带短路支节的高隔离度分支线定向耦合器设计研究电磁场与微波技术 移动通信与射频技术 工学硕士二零一五年三月学 科 专业 研 究 方向 申请学位类别 论文提交日期摘要定向耦合器是一种常用微波无源元件，在无线系统的射频前端中有着广泛的应用。

特别在收发同频的无线系统中定向耦合器常常被用作隔离收发信号的一种关键部件。

但是传统的定向耦合器隔离度偏低且工作带宽较窄，无法满足系统的要求。

本文以分支线定向耦合器为研究对象，主要围绕如何提高其隔离度和增加工作带宽来进行深入研究。

论文的主要工作和创新点包括：（1）根据功率相消原理在其耦合端口增加一条微带短路支节，设计出一款3dB带短路支节双分支线定向耦合器。

这种方法结构简单，易于实现，且能够大幅提高耦合器隔离度。

（2）完成了一款实验样品的加工、测量工作，验证了短路支节线用于提高双分支线定向耦合器隔离度的效果，以及工作带宽提高不明显的缺点。

（3）在双分支线定向耦合器基础上，总结出一种有效提高其工作带宽的方法：增加耦合路径，并设计出一款3dB三分支线定向耦合器，该耦合器能够大幅拓宽工作带宽。

在3dB带短路支节双分支线定向耦合器的基础上设计出一款3dB带短路支节三分支线定向耦合器，该款改进型定向耦合器在很大程度上拓宽了工作带宽，且提高了隔离度。

关键词: 定向耦合器，隔离度，短路支节，工作带宽AbstractReader is an important part of the RFID system, and the reader send and receive isolation is one of the key performance of RFID system. At present, the most common methods to improve the reader transceiver isolation degree is to add directional coupler in front of the reader antenna feed network.The traditional directional coupler isolation and working bandwidth is narrow,and can not meet the requirements if the RFID system. In this paper,we focus on the branch line of directional coupler and research on how to improve the isolation and increase bandwidth. The main work and innovation of this paper include:(1)We use method of old-even mode to analyze the double branch line directional coupler,and use the HFSS simulation software to model and simulation,find the directional has a low degree isolation shortcoming. In order to increase isolation of the directional coupler,according to the theory of destructive power we increase a short branch section in the port, and design a 3dB dual-branch directional coupler with a short branch section.This method is simple in structure, easy to implement, and can greatly improve the coupler isolation.(2) We process the 3dB dual-branch directional coupler with a short branch section into objects, using a vector network analyzer to measure it,finally compare the simulation results and measurement results and found the isolation has been improved in the very great degree but the bandwith is not obvious increased.(3) Base on the dual branch line directional coupler,we sum an effective operating to improve its bandwidth approach:increase the coupling path,and design a 3dB three-branch line directional coupler, the coupler can greatly expand the bandwidth.Base on the dual-branch line directional coupler with a short branch section we design a 3dB three-branch directional coupler with a short branch section,The directional coupler significantly increases the operating bandwidth, and improve the isolation.Key words: the RFID system, isolation , short branch section, directional coupler目录第一章绪论 (1)1.1 研究的背景与意义 (1)1.2 RFID系统基本介绍 (1)1.3 RFID系统现状和进展 (3)1.3.1 RFID系统使用现状 (3)1.3.2 RFID系统中读写器收发隔离技术的重要程度 (3)1.4本文的主要工作及内容安排 (4)第二章定向耦合器基本原理 (6)2.1 定向耦合器工作原理 (6)2.1.1 定向耦合器基本特性 (6)2.1.2 定向耦合器理论分析 (7)2.1.3 定向耦合器的技术指标 (9)2.2 常见定向耦合器的介绍 (10)2.2.1 平行耦合线定向耦合器 (11)2.2.2 波导定向耦合器 (11)2.2.3 分支线定向耦合器 (13)2.2.3 环形定向耦合器 (14)2.3 3dB微带分支线定向耦合器理论分析 (15)2.4 本章小结 (18)第三章带短路支节双分支线定向耦合器设计 (19)3.1 3dB双分支线定向耦合器设计 (19)3.1.1 3dB双分支线定向耦合器ADS仿真 (19)3.1.2 微带线理论分析 (21)3.1.3 3dB双分支线定向耦合器建模与结果分析 (23)3.2 3dB带短路支节双分支线定向耦合器设计 (26)3.2.1 3dB带短路支节双分支线定向耦合器的工作原理 (27)3.2.2 3dB带短路支节双分支线定向耦合器建模与仿真 (29)3.2.3 相关参数优化与结果分析 (31)3.2.4 两款定向耦合器对比分析 (38)3.3 本章小结 (40)第四章实物测试与结果分析 (41)4.1 实物加工与测试 (41)4.2 测试结果与仿真结果分析 (44)4.3 本章小结 (47)第五章改进型微带分支线定向耦合器设计 (48)5.1 3dB微带三分支线型定向耦合器设计 (48)5.1.1 3dB微带三分支线定向耦合器ADS仿真 (48)5.1.2 3dB微带三分支线定向耦合器建模与仿真 (51)5.2 3dB带短路支节三分支线定向耦合器设计 (54)5.2.1 3dB带短路支节三分支线定向耦合器建模与仿真 (54)5.2.2 参数优化与结果分析 (56)5.2.3 3dB带短路支节双分支线和3dB带短路支节三分支线定向耦合器对比分析 (60)5.3 本章小结 (61)第六章总结与展望 (62)参考文献 (64)第一章绪论1.1研究的背景与意义无线射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)是一种非接触式的自动识别技术，它的主要特征是运用射频信号和空间耦合传输特性，达到对被识别物体的自动识别[1]。

3dB定向耦合器及其在调频广播中的应用张文波【摘要】In this paper, the principle and structure of 3 dB directional coupler are qualitatively analyzed. The current function, main performance index and technical parameters of 3 dB directional coupler are introduced. The application of 3 dB directional coupler for all solid state FM broadcasting transmitter is described. The wild application and diversity of 3 dB directional coupler are illustrated. The method provided a reference for design of 3 dB directional coupler in RF circuits.%定性地对3 dB定向耦合器原理及结构特性进行说明分析；介绍了3 dB定向耦合器现行功用、主要性能指标参数.通过3 dB定向耦合器在全固态调频广播发射机中的应用介绍,说明3 dB定向耦合器在使用性能上的多元化以及应用的广泛化,为3 dB定向耦合器在射频电路设计思路上提供一些借鉴.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(035)011【总页数】3页(P105-107)【关键词】3dB定向耦合器;耦合度;隔离度;调频发射【作者】张文波【作者单位】辽宁省广播电视传输发射中心033台,辽宁沈阳 110016【正文语种】中文【中图分类】TN622-340 引言在微波、雷达、广播电视、通信系统中，经常会遇到需要耦合射频功率的问题，定向耦合器就是一种具有方向性的功率分配器，它能从主传输线系统的正向波中按一定比例分出一部分功率，实现功率的分支、分配或反向合成。

高定向性耦合器在手机功率放大器控制中的应用在RF的应用中，定向性耦合器被用来在传播方向上分离信号。

在辅助臂(耦合线路)上感应的电波与在发射系统(主线路)中传输的前向电波成比例。

感应能量与输入能量的比值被称为耦合因子。

定向性的定义是：当能量的传输发生在要求的方向上时，在一个耦合端口处的能量输出，与当同等大小的能量传输发生在相反的方向上时，在相同的耦合端口上能量输出的差别(单位为dB)。

耦合因子＝10log(P2/P1)这里，P1是输入能量，P2是耦合的能量。

定向性=10log(P2/P2R)这里，P2是为前向信号提供的耦合能量，P2R是为逆向信号提供的耦合能量(图1)。

图1：(a) 前向、(b) 逆向定向性耦合器示意图。

定向性(dB)=绝缘(dB)-耦合(dB)有限隔离是有限的定向性产生的原因。

能量计通过测量在耦合端口处的一个定向性耦合器的输出，来测量在传输线路中的能量值。

这一输出受耦合因子的影响。

在主线路中反射的能量将会产生一个测量误差(定向性误差)。

能量测量的精确度可以通过消除反射信号，或者通过使用高定向性耦合器来提高。

手机中的能量控制手机通过连接到RF电路的天线来接受和发射信号(图2)。

在3G频段，WCDMA调制将使可变信号放大。

通常情况下，可变信号放大能使本来平均的输出能量达到一个峰值(超过3dB)，以覆盖一个被256个用户共同使用的带宽为5MHz的通道。

手机的输出能量等级可通过基站调节，这要求来自手机的在同一个通道中传输的所有上行线信号，能在精确度小于1dB的范围内被接收。

如果不能满足这个要求，则会由于信号过弱而导致通话被中断，也就是说，来自用户的服务感知等级很低。

图2：基本的GSM+3G无线电功能方框图。

与之形成鲜明对比的是，GSM波段采用TDMA标准，且伴有GMSK型信号调制，这里的移动用户成为在给定时间间隙和通道内的唯一用户。

这意味着可以忽略较差的能量控制对网络的影响，因为它对其他用户的影响非常小。