基于阻抗匹配的种类及其在基于阻抗匹配的种类及其在RFID系统中的应用研究系统中的应用研究
1 引言 阻抗匹配问题是电子技术中的一项基本概念,通过匹配可以实现能量的传送,信号的处理。总之,
匹配关乎着系统的性能,使匹配则是使系统的性能达到约定准则下的。其实,阻抗匹配的概念还可扩展到整个
电学之中,包括强电(以电能应用为主)与弱电(以信号检测与处理为主)两个大的领域。再进一步,如果去掉阻抗
的概念单就匹配而言,则其覆盖的范围将更为广阔,比如:在RFID技术应用中,技术与需求的满足涉及到匹配
的问题等。 本文主要讨论阻抗匹配在电子技术中的应用,特别是在无源RFID标签与读写器天线端口阻抗匹
配中的应用。 2 阻抗匹配的几种方式 在电子技术中,电压(U/u)、电流(I/i)、
1 引言
阻抗匹配问题是电子技术中的一项基本概念,通过匹配可以实现能量的传送,信号的处理。总之,匹配关乎着系统的性
能,使匹配则是使系统的性能达到约定准则下的。其实,阻抗匹配的概念还可扩展到整个电学之中,包括强电(以电能应用为
主)与弱电(以信号检测与处理为主)两个大的领域。再进一步,如果去掉阻抗的概念单就匹配而言,则其覆盖的范围将更为广
阔,比如:在RFID技术应用中,技术与需求的满足涉及到匹配的问题等。
本文主要讨论阻抗匹配在电子技术中的应用,特别是在无源RFID标签与读写器天线端口阻抗匹配中的应用。
2 阻抗匹配的几种方式
在电子技术中,电压(U/u)、电流(I/i)、电阻(R/r)或阻抗(Z/z)都是非常基本的电学概念,一个欧姆定律即将其贯穿起
来,如式(1)所示:
其中,阻抗具有较电阻更一般的概念。基尔霍夫定律(KCL和KCL)则关系到一个子电路(一个闭合回路或一个闭包)的电压
和电流应遵守的约束性关系。
讨论阻抗匹配的问题常用到的另外一个概念是戴维南定理,它是一个将复杂电路等效成为单一阻抗与理想电压源相串联的
转换,如图1所示。
其中,图1(a)中的NS和N分别为含有电源的阻抗网络和纯阻抗网络。对于所研究的端口(A-A'),端口的电压与电流关系由
戴维南定理保证了图1(a)和图1(b)的情况完全等效,再简化可得到图1(c)。
通过戴维南定理的等效转换,分析研究端口的阻抗匹配问题均可转化为图1(c)的模型来进行。电源端的阻抗ZS和负载端的
阻抗ZL可以分别写成如式(2)所示的形式:
端口阻抗匹配问题的研究可以从2个基本方向来考虑:
(1)方向1:源端固定,即RS和XS不可变,考虑负载端RL和XL与源端的阻抗匹配问题。
(2)方向2:负载端固定,即RL和XS不可变,考虑源端RS和XS与负载端的阻抗匹配问题。
下面以方向1,源端固定负载改变以实现匹配的问题为例讨论具体的匹配模式。结合式(2)与图2(c),可能的端口阻抗匹配
有如下5种模式: