CN101510248A - Uhf频段无源rfid高分离度双频收发分离器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了UHF频段无源RFID高分离度双频收发分离器，包括微带耦合线定向耦合器、发射机端口、接收机端口、负载端口和天线端口，其特征在于还包括吸收电阻、微带线段之一、微带线段之二、开路分支线之一、开路分支线之二、开路分支线之三和微带开路线，微带线段之一一端和开路分支线之一的一端均与负载端口连接，微带线段之一的另一端与开路分支线之二的一端和微带线段之二的一端连接，微带线段之二的另一端与开路分支线之三的一端和吸收电阻的一端连接，吸收电阻的另一端与微带开路线的一端连接。本发明可在两个频段上同时实现RFID收发信号的高分离度分离，提高RFID读写器的作用距离。

Description

UHF频段无源RFID高分离度双频收发分离器
技术领域
本发明涉及射频识别技术领域，具体涉及UHF频段无源RFID高分离度双频收发分离器。
背景技术
射频识别技术是利用射频技术实现物体自动识别的一种技术，射频识别系统主要包含有读写器和电子标签两部分，其中电子标签附在物体上面并包含有唯一的一个ID号和物品的信息，读写器用于读取电子标签上的信息，从而实现物体的自动识别。射频识别系统工作时，由读写器通过天线发出射频信号，电子标签接收到读写器发出的读写指令后，返回射频信号进行响应，把ID号和物品信息传递给读写器，从而实现物品自动识别。
UHF频段无源RFID技术采用反射调制技术实现读写器和标签之间的通信，无源电子标签反射读写器发来射频信号，通过调制反射率实现电子标签到读写器信息传送。因此，读写器收到信号与读写器发射的射频信号频率相同。为了接收到电子标签反射回来的信号，读写器必须在收发信号同频的情况下实现两者的分离，这就需要同频的收发分离器。由于收发信号同频而且的强度相差极大，为了避免发射信号干扰接收信号，提高RFID的检测距离，分离器的收发端口需要很大的隔离，以保证收发的高分离度。
现有的收发分离技术所采用的通用环行器或定向耦合器的分离度一般只达到30db左右，不能满足RFID技术的需要，必须设计高隔离度同频收发分离器。
目前已有一种微带型UHF频段RFID读写器收发分离器，可以实现60db的收发隔离，但只能在单一频段上实现(Wan-Kyu Kim，Moon-Que Lee，Jin-Hyun Kim，et al，A PassiveCirculator with High Isolation using a Directional Coupler for RFID，Proceeding of the 36thEuropean Microwave Conference，pp196-199，2006)。现在国际上不同国家的UHF频段RFID技术分配的频率不同，主要有865MHz、915MHZ、953MHz。因此要求RFID读写器的收发分离器能多频工作。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种UHF频段无源RFID高分离度双频收发分离器，该高分离度的双频RFID读写分离器实现易于调整，实现在两个频段上同时实现RFID收发信号的高分离度分离，提高RFID读写器的作用距离。
本发明通过如下技术方案实现：
UHF频段无源RFID高分离度双频收发分离器，包括微带耦合线定向耦合器、发射机端口、接收机端口、负载端口和天线端口，其特征在于还包括吸收电阻、微带线段之一、微带线段之二、开路分支线之一、开路分支线之二、开路分支线之三和微带开路线，微带线段之一一端和开路分支线之一的一端均与负载端口连接，微带线段之一的另一端与开路分支线之二的一端和微带线段之二的一端连接，微带线段之二的另一端与开路分支线之三的一端和吸收电阻的一端连接，吸收电阻的另一端与微带开路线的一端连接。
上述的UHF频段无源RFID高分离度双频收发分离器，吸收电阻和微带开路线组成一个负载，开路分支线之一、开路分支线之二、开路分支线之三和微带线段之一、微带线段之二组成双频阻抗变换器。
上述的UHF频段无源RFID高分离度双频收发分离器，所述微带开路线、开路分支线之一、开路分支线之二和开路分支线之三的长度可调。
上述的UHF频段无源RFID高分离度双频收发分离器，微带开路线和微带线段之一不在同一直线上。
上述的UHF频段无源RFID高分离度双频收发分离器，开路分支线之三、吸收电阻和微带开路线依次连接形成U字型。
上述的UHF频段无源RFID高分离度双频收发分离器，开路分支线之三、微带线段之二和微带线段之一依次连接形成U字型。
本发明相对于现有技术具有如下优点和效果：
1、双频工作，能够在两个频率上实现高分离度的收发信号分离，收发的隔离可达60db以上。单纯采用微带耦合线定向耦合器只能达到30db左右分离度，本发明通过由调整微带开路线，开路分支线之一、开路分支线之二、开路分支线之三的长度，在两个频率上使通过负载端口反射到接收机端口得信号刚好与发射机端口泄露到接收机端口的信号刚好完全抵消，从而可以实现从发射机端口到接收机端口的双频高隔离。
2、易于实现，由于开路线的长度调整方便，很容易实现所需频点的高分离度，本发明采用无过孔结构，即采取开路线来替代短路线，从而取消了过孔(Via)工艺，一方面使加工的工艺更为简单，有助于降低生成成本，另一方面，对于板材特性不稳定，加工精度不高等带来的偏差可以通过微调微带开路线、开路分支线之一、开路分支线之二的长度来进行补偿，保证高分离度。相对于采用过孔的短路线的实现途径来说更有竞争力。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中UHF频段无源RFID高分离度双频收发分离器的组成示意图。
具体实施方式
如图1所示，普通的微带耦合线定向耦合器1由于加工精度的限制，发射机端口2和接收机端口3的隔离度不高，发射端口2的输入信号会有一部分泄漏到接收机端口3中去。为了消除这部分泄漏，在负载端口4中设计一个阻抗值合适的负载，使一部分能量反射到接收机端口3，当这个反射信号与泄漏信号大小相等、相位相反时，泄漏信号被抵消。从而实现发射信号和接收信号的完全分离。为了能够在两个频率上都能实现高的分离度，要求负载能够在两个频率都能产生所需要的幅度和相位的反射，即负载阻抗在两个频率上都能达到所需要的阻抗值。为此，本发明用吸收电阻5和微带开路线6组成一个负载，同时用开路分支线之一7、开路分支线之二8、开路分支线之三9和微带线段之一10、微带线段之二11构成双频阻抗变换器，调整微带开路线6和开路分支线之一7、开路分支线之二8、开路分支线之三9的长度，使接在负载端口4上面的阻抗在两个频率上都满足所需要的值，从而实现两个频率上的高分离度。由于微带开路线和开路分支线的长度容易调整因此本发明的收发分离器容易调整、易于实现。
如图1，本实施方式中的分离器由微带耦合线定向耦合器1、吸收电阻5、开路分支线之一7、开路分支线之二8、开路分支线之三9、微带线段之一10、微带线段之二11和接在吸收电阻上的微带开路线6组成。定向耦合器的1的发射机端口2接发射机，接收机端口3接接收机，天线端口12接天线。发射机端口2上的发射机信号直通到天线端口12，通过发射天线发射出去，天线接收的信号通过天线端口12耦合到接收机端口3的接收机实现信号的接收。发射机端口2上的信号有一部分耦合到负载端口4，大部分被吸收电阻5吸收，一部分被反射到接收机端口3，开路分支线之一7、开路分支线之二8、开路分支线之三9和微带线段之一10、微带线段之二11组成双频阻抗变换器，微带开路线6为吸收电阻5提供射频接地。两个频率上的反射信号的幅度和相位可以通过调整开路分支线之一7、开路分支线之二8、开路分支线之三9和微带开路线6的长度进行调整，使得在两个频率上的反射信号与从发射机端口2泄漏到接收机端口3的信号完全抵消，从而实现双频高分离度的收发信号分离。
以工作在868MHz频段和915MHz频率的具有高隔离度双频收发分离器的实现为例，采用FR4(介电常数为4.4、厚度为1.6mm)的介质电路板，吸收电阻5采用39欧姆，各段微带线宽度为3mm，耦合微带线1的长度45.5mm、间距1mm，微带线段之一10长度22.09mm，微带线段之二11长度20mm，微带开路线6的长度23.48mm，开路分支线之一7的长度为4.29mm，开路分支线之二8的长度31.83mm，开路分支线之三9的长度为13.91mm。在868MHz和914MHz两个频率上的收发隔离度分别达到77.32db和80.64db。

Claims (6)

1、UHF频段无源RFID高分离度双频收发分离器，包括微带耦合线定向耦合器(1)、发射机端口(2)、接收机端口(3)、负载端口(4)和天线端口(12)，其特征在于还包括吸收电阻(5)、微带线段之一(10)、微带线段之二(11)、开路分支线之一(7)、开路分支线之二(8)、开路分支线之三(9)和微带开路线(6)，微带线段之一(10)一端和开路分支线之一(7)的一端均与负载端口(4)连接，微带线段之一(10)的另一端与开路分支线之二(8)的一端和微带线段之二(11)的一端连接，微带线段之二(11)的另一端与开路分支线之三(9)的一端和吸收电阻(5)的一端连接，吸收电阻(5)的另一端与微带开路线(6)的一端连接。
2、根据权利要求1所述的UHF频段无源RFID高分离度双频收发分离器，其特征在于吸收电阻(5)和微带开路线(6)组成一个负载，开路分支线之一(7)、开路分支线之二(8)、开路分支线之三(9)和微带线段之一(10)、微带线段之二(11)组成双频阻抗变换器。
3、根据权利要求1所述的UHF频段无源RFID高分离度双频收发分离器，其特征在于所述微带开路线(6)、开路分支线之一(7)、开路分支线之二(8)和开路分支线之三(9)的长度可调。
4、根据权利要求1所述的UHF频段无源RFID高分离度双频收发分离器，其特征在于微带开路线(6)和微带线段之一(10)不在同一直线上。
5、根据权利要求1所述的UHF频段无源RFID高分离度双频收发分离器，其特征在于开路分支线之三(9)、吸收电阻(5)和微带开路线(6)依次连接形成U字型。
6、根据权利要求1～5任一项所述的UHF频段无源RFID高分离度双频收发分离器，其特征在于开路分支线之三(9)、微带线段之二(11)和微带线段之一(10)依次连接形成U字型。
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