TTC和测量设备相连的等效电路模型 - 基于U2270B的RFID系统天线设计

　　图4是TTC和测量设备相连的等效电路模型。

                         

　　Cpara是线圈的内部寄生电容，Ccable和Cprobe是测量设备的电缆电容和负载电容。这些电容对测量电压都会产生影响。为了使测量效果更加准确，这里引入了修正因子Ak，计算公式如下：

　　图5表明阅读距离不同的情况下，测得的耦合因子的结果。

 

　2．3如何满足实际的频率容许偏差

　　图6是当操作频率固定，阅读器电感为不同值时总的天线容许频偏随着磁场耦合因子k的变化曲线。从图6中可以看出，总体容许频偏随k的增大而增大，随阅读器线圈电感值的增大而减小。值得注意的是，天线电感与流过天线的电流成反比。对U2270B来说，最大天线电流(IRpp)被限制在400 mA。如果考虑到阅读器天线线圈的电压，天线的电感LR不能小于413 μH。在图6中，纵坐标总的天线容许频偏和横坐标磁场耦合因子对应着一个点，大于413／μH且小于在对应点之上最近曲线所对应的电感的任何电感值都可以被选取。确定了LR后，在工作频率固定的情况下，天线电容可以通过式(6)来计算：

   

　

　　其中fo≈125 kHz。

 

　

　　天线线圈的匝数可以通过式(7)来计算：

   

3 天线设计实例

    假如条件如下：

　　阅读器线圈的容许频偏为±3％；应答器线圈的容许频偏为±4％；标称阅读距离为20 mm。
　　第1步：为了使磁场耦合效果最佳，选取阅读器线圈半径为r=20mm。
　　第2步：根据图5可以确定耦合因子k=1．2％。
　　第3步：计算总的频率容许频偏为±3％与±4％之和±7％，由图6可以看出，只有LR=1．24 mH的曲线在点(k=1．2％，±7％)之下，所以LR可以取413μH和850μH之间的任何值。这里取LR=737 μH。通过式(7)可以计算线圈的匝数N=97，通过式(6)可以计算出CR=2．2 nF。

结  语

　　本文主要针对U2270B分析了射频识别系统的天线设计的一般步骤。外界干扰等因素还可能会给设计的过程带来一些特殊的问题。本文只希望能够为射频识别系统研究提供一点启示。