电子器件ChineseJournalofElectronDevices第33卷第2期2010年4月Vol.33No.2Apr.2010ImpedanceBasedonRFID3ResearchonAutomaticMatchingTechnologyforAntennaBAIXingwen,ZHANGYa3jun(InstituteofElectronicInformation,HangzhouDianziUniversity,Hangzhou310018,China)Abstract:Anvirtualelectronicautomaticmatchingsystemwasdesigned,usedforRFIDantennaimpedance.Thisdesignislowcost,fastmatching,highreliability.Testcircuitmeasuresantenna’sreflectioncoefficient,thenfeed2backstomicroprocessorcontrolunit(MCU),andMCUcontrolsthecapacitanceswitchesofautomaticmatchingcir2cuittoachieveimpedancematching.Theexperimentalresultsshowthat,withintheerrorallowed,thissystemmaintainsreflectioncoefficientataround0automaticallyandachievesthebesttransmissionforRFIDpower.Keywords:RFID;automaticmatching;antennaimpedance;capac基于RFID天线阻抗自动匹配技术的研究3白兴文,张亚君3摘要:构建了一个能为RFID天线阻抗的动态变化提供匹配的自动阻抗匹配虚拟系统。该系统的主要特点是成本低,匹配迅速,可靠性高。测试电路测得天线的反射系数,反馈到微处理器,经处理后自动控制匹配电路的电容开关实现阻抗的匹配。实验结果表明,在误差允许范围内,该系统自动将反射系数稳定在0点的周围,实现了RFID读写器功率的最佳传输。关键词:射频识别技术;自动匹配;天线阻抗;电容阵列中图分类号:TP271文献标识码:A文章编号:1005-9490(2010)02-0205-04射频设别(RadioFrequencyIdentification,RFID)技术是从20世纪90年代兴起并逐步走向成熟的一项自动识别技术,通过射频耦合方式进行非接触双向通信,达到目标识别和数据交换的目的。RFID读写器在移动过程中,天线感应系数和阻抗的易变性造成读写器传输功率不必要的损耗和识别能力的下降[1-2]。对于读写器天线阻抗的匹配,国外一些大公司的研究已经转向自动匹配方面,并有了比较成功的案例,而国内应用研究主要还集中于手动匹配方面。随着集成技术的发展,天线与读写器模块将向集成化发展,对于天线阻抗的匹配也将提出新的要求,而手动匹配是个耗时长且复杂的过程。因此,天线阻抗的自动匹配技术也将成为一种发展趋势[3-4]。本文论证了天线阻抗的手动匹配方法,并在最大化应用集成元件的情况下,提出了一种新1阻抗手动匹配技术RFID系统使用外接天线与电子标签进行无线通信。天线夹具形状和尺寸的易变性使天线的输入阻抗易随外部环境的变化还发生微弱变化,导致传输功率的无用损耗。国际上RFID读写器天线标准阻抗一般都为50Ω,本文设定阻抗匹配目标为(50+j0)Ω。天线电路如图1所示,一般包含3个部分:[5](1)电磁兼容(EMC)滤波(L0,C0)电路;(2)包含可调谐电容C1、C2的匹配电路;(3)天线。EMC滤波电路滤去了载波频率为13.56MHz阻抗变换时的谐波干扰。它有一个固定的谐振频率,这个频率是实际数据传输率和最高副载波频率的结合。如用曼切斯特编码时,传输的最高数据率为424kbit/项目来源:浙江省科技厅面上项目资助(2008C23039)收稿日期:2009-10-16修改日期:2009-10-26的设备,如网络分析仪或阻抗分析仪等。对于一些小公司来说,是不现实的。同时,一些手持式RF设备的发展使得手动匹配越来越不适应。对于这些移动设备,最理想的天线电路应该仅仅包含集成模块,且随着阻抗变化可以自动匹配。2.1测试电路手工匹配采用的是阻抗分析仪或者网络分析仪,网络分析仪是用定向耦合器来测量天线电路的图1天线电路框图在载波频率为13.56MHz时,通过在TX1和TX2两点测量天线线路的反射系数(即参数S11)来手动调谐,直到天线电路的输入阻抗达到目标,反射系数[6]。但使用定向耦合器有几个主要的缺点,例如功率损耗大和很难嵌入到IC芯片。故而本文在电路中不使用耦合器,从图3看出,测量电路包含以下4部分。1+方程如下:(S11)=ZLS11×,又有ZL=50W,可以1-S11看出,要使(S11)=50Ω,S11必须为0。手动调谐即是交替不断调整电容C1、C2的值,同时观察曲线变化,直到在所要求的频率点S11等于0。图2为某一天线电路在频率在10～20MHz之体部分为惠斯通电路[7],如图4所示。其电路中的直流电源用波形产生器替代,...