Hệ số truyền công suất

Một phần của tài liệu đã nghiên cứu và thiết kế anten mạch dải có cấu trúc zíc zắc dùng cho hệ thống RFID, hoạt động ở dải tần 2 45GHz (Trang 52)

Theo Hình 26, xem xét một anten thẻ với một góc mở hiệu dụng, Ae-max (theo m2), được đặt trong trường của một anten đầu đọc với mật độ công suất S (W/m2). Nó sẽ nhận năng lượng từ sóng tới và truyền năng lượng tới chip vi xử lý với trở kháng tải ZT. Một phần năng lượng nhận được của anten thẻ sẽ được đưa tới microchip, phần còn lại sẽ phản xạ và bức xạ ngược lại bởi anten tới đầu đọc. Lượng công suất được đưa tới microchip có thể được tính định lượng bằng một hệ số gọi là hệ số truyền công suất τ .Gọi công suất mà anten thu được từ sóng tới là Ptag-ant, và công suất được đưa đến microchip là Ptag-chip. Thì:

Ptag-ant = S.Ae-max

Ptag-chip = τ.Ptag-ant

Hệ số truyền công suất, τ, được quyết định bởi sự phối hợp trở kháng giữa anten thẻ và microchip. Để có được sự phối hợp trở kháng phù hợp giữa anten và microchip là yếu tố cực kỳ quan trọng trong RFID do vấn đề thiết kế và sản xuất IC là rất đắt đỏ. Anten thẻ RFID thường được thiết kế cho một số microchip nhất định có sẵn trên thị trường. Thường tránh bổ sung thêm các phần tử phụ vào thẻ RFID do các vấn đề về chi phí và sản xuất. Để giải quyết vấn đề này, anten thẻ cần phối hợp trở kháng trực

tiếp với microchip có trở kháng phức thay đổi theo tần số và công suất đầu vào được cấp cho microchip.

Hình dưới là mạch tương đương, ZT = RT + jXT là trở kháng phức của chip và ZA

= RA + jXA là trở kháng phức của anten. Trở kháng chip hình thành do các hiệu ứng ký sinh trong quá trình sản xuất chip. Cả hai ZA và ZT đều phụ thuộc vào tần số. Ngoài ra, trở kháng ZT còn thay đổi theo công suất cấp cho chip.

Hình 28: Công suất truyền trong thẻ RFID và mạch tương đương của nó: (a) công suất truyền trong cấu trúc thẻ RFID; (b) mạch tương đương

Để mô tả quá trình truyền của sóng cấp nguồn, người ta thường dùng đại lượng hệ số phản xạ sóng cấp nguồn (power wave) Γ:

Công suất đưa đến chip là: Ptag-chip = (1 - |Γ|2).Ptag-ant

Hệ số truyền công suất có thể được biểu diễn bằng:

Khi anten được phối hợp tốt với chip, có nghĩa là RT = RA, và XT = -XA thì |Γ| = 0, τ = 1, và công suất truyền tối đa tương ứng sẽ là:

Ptag-chip-max = Ptag-ant = S.Ae-max

Khi anten bị ngắn mạch, trở kháng của chip RT = 0 và điện kháng của chip XT = -XA, |Γ| sẽ bằng một và τ = 0. Do đó, sẽ không có năng lượng được đưa tới cho chip hoạt động. Lúc này sẽ thay thế hệ số truyền công suất τ, bằng một đại lượng thông dụng hơn, đó là tổn hao trả về (return loss (RL)), nhằm để miêu tả các đặc tính phối hợp trở kháng. Tổn hao trả về được định nghĩa như sau:

RL(dB)= -20log10(|Γ|)

Có thể dễ dàng lấy được kết quả RL từ các đo đạc hoặc từ các chương trình mô phỏng. Với đại lượng này, hệ số phản xạ tương ứng và hệ số truyền công suất sẽ dễ dàng tính được.

Một phần của tài liệu đã nghiên cứu và thiết kế anten mạch dải có cấu trúc zíc zắc dùng cho hệ thống RFID, hoạt động ở dải tần 2 45GHz (Trang 52)

w