檢測無源RFID電子標簽諧振頻率的耦合器之關鍵技術研究

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在標準電容值中選擇82PF的電容器幫定到圖4所示的線圈導線兩端，如圖5所示為幫定了82PF電容器的應答器。

圖4 用導電油墨印制的應答器線圈 　圖5 綁定了85PF電器的應答器

　　由于在計算中沒有慮及線圈的分布電容C’，因此，根據(jù)公式（3）計算得到的82PF電容值實際上是應答器中的分布電容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)諧電容值的過程中要反復的檢測修正以后的電子標簽的諧振頻率，這就需要有專門的儀器來測量電子標簽的諧振頻率，由于目前還沒有用來檢測無源電子標簽諧振頻率的合適的儀器，所以筆者自己設計了一款耦合器，這種耦合器通過實驗可以很好的完成檢測電子標簽諧振頻率的工作，下面我們來詳細介紹這款耦合器。

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圓筒體上的半徑為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，從而構成了一個亥姆霍茲線圈[5-6]。如圖6所示。

圖6 亥姆霍茲線圈結構示意圖

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

圖7 亥姆霍茲線圈磁場均勻分布曲線圖

　　圖7曲線“I”、“II”、“II”內(nèi)各點的磁感應強度H與中心點的磁感應強度H0的相對誤差分別小于1.0%、0.1%和0.01%，中心點0附近的磁場相當均勻，越靠近中心點，磁場均勻性越好。因此，檢測無源RFID應答器頻率時，把應答器放在亥姆霍茲線圈所產(chǎn)生的磁場空間的中心點O上，以使應答器平面上各點所得到的磁場均勻，磁感應強度幾乎相等。

4、耦合器的主要結構

圖8 耦合器結構示意圖

　　耦合器結構如圖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BNC接頭7、8、變壓器鐵芯9、兩個變壓器線圈10、11以及兩個調(diào)諧電容，圓筒體1中間有圓柱體擱臺5用來放置待檢測的電子標簽。圖9（a-d）所示為耦合器實物圖。

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圖9 耦合器實物圖

5、應答器頻率測定原理

圖10 頻譜分析儀實物圖

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