بخشی از مقاله
خلاصه:
امروزه ضرورت شناسایی خودکار عناصر و جمع آوری داده مرتبط در بسیاری از عرصه های صنعتی، علمی، خدماتی و اجتماعی احساس می شود یکی از جدیدترین مباحث مورد توجه دانشمندان جهت شناسایی افراد یا کالاها استفاده از سیستم شناسایی با استفاده از فرکانس رادیویی یا RFID1 هست.
یکی از اجزای اساسی در سیستم RFID آنتن ها می باشند. آنتن ها هم در بر چسب ها و هم در قرائتگرها وجود دارد . وظیفه اصلی آنتن ها، دریافت و ارسال امواج رادیویی می باشد در عملکرد کلی سیستمRFID ، قسمتی که نقش اساسی را ایفا می کند و می تواند محدود کننده عملکرد سیستم باشد،آنتن همانند تگی عمل میکند که این آنتن ها به صورت سلف مارپیچی در RFID است.
سلف یک المان موثر در تعیین ضریب کیفیت و فرکانس کاری مدار به شمار می رود و طراحی آن باید همانند دیگر المان های پسیو در مدار مورد توجه باشد روش های بهینه سازی و بالا بردن ضریب کیفیت آن از جمله موضوعات مهم در طراحی مدارهای مجتمع می باشد.
در این پژوهش به طراحی و بهینه سازی سلف مارپیچی بر روی زیرلایه سیلیکونی و اثر سلف بر عملکرد فرکانس رادیویی بلوک های ساختاری پرداخته می شود و از جنبه های تابش الکترومغناطیس نیز به سلف تابشی RFID نگاه شده و همچنین تاثیرات پارامترها بررسی می شود و یک مدل بهینه برای این امر با توجه به تاثیر پارامترها مورد بررسی قرار می گیرد در پایان این تحقیق یک مدل سیستم تشعشعی بهبود یافته نسبت به سیستم های گذشته ارائه خواهد شد.
.1 مقدمه
فناوری RFID - شناسایی از طریق امواج رادیویی - مشتمل بر یک سیستم ردیابی است که در آن بطور معمول از تگ ها - چیپ هایی الکترونیکی که روی محصول یا بسته بندی آن قرار می گیرند - جهت انتقال داده ها به یک گیرنده بی سیم با قابلیت اتصال به کامپیوتر استفاده می شود. در سالهای اخیر، با توجه به پیشرفتهای حاصله در این زمینه و ارزان سازی و کوچک شدن ابعاد تگ های RFID ، کاربردهای این فناوری بویژه در ردیابی محصولات تجاری گسترش فراوانی یافته و در بسیاری از کاربردها در حال جایگزین شدن بجای سیستمهای ارزان قیمت تر بارکد می باشد.
برخلاف بارکد که نیاز به اسکن نمودن مستقیم - و بطور معمول با استفاده از نیروی انسانی و صرف زمان - دارد، در RFID با استفاده از امواج رادیویی و گیرنده های بی سیم، انتقال و دریافت اتوماتیک اطلاعات تعداد زیادی از برچسبها در فاصله مورد نظر در کسری از ثانیه امکان پذیر می باشد. برای پیاده سازی موفق یک سیستم RFID مناسب، در مرحله اول، شناخت کامل از اجزای متشکله آن ضروری می باشد که در بخش های آتی، توضیحات لازم در این زمینه ارائه گردیده است.
برای طراحی یک تقویت کننده نویز پایین برای RFID به یک سلف خارجی و همسان در خروجی نیاز داریم . این سلف در صورت بهینه سازی این سیستم می تواند بر روی پارامترهای با اهمیت مدار شامل پهنای باند،گین،تشعشع و تطبیق امپدانس تاثیر بگذارد از این رو طراحی این سلف از اهمیت بسیاری برخوردار می باشد. سلف مارپیچی را می توان در یک لایه ی سیلیکونی با استفاده از اتصالات زیرین ساخت که به طور معمول با فرآیندهای ساخت سیلیکون جریان اصلی امروز ارائه شده است.
شکل 1-1 طرح ساختار یک سلف مارپیچی
شکل 2-1 مقطع ساختار یک سلف مارپیچی
در این تحقیق از جنبه های تابش های الکترومغناطیس نیز به سلف تابشی RFID نگاه می شود و همچنین تاثیرات پارامترها در این تحقیق بررسی می شود و یک مدل بهینه برای این امر با توجه به تاثیر پارامترها مورد بررسی قرار می گیرد.
RFID .2 و سلف مارپیچی
سیستم های مبتنی بر RFID، دریافت کد شناسایی مربوط به یک شئ را بدون دید مستقیم - بر خلاف سیستم های بارکد - ممکن می سازند. کد شناسایی در یک برچسب یا تگ شامل یک میکروچیپ متصل به یک آنتن ذخیره می شود. یک دستگاه فرستنده/گیرنده که اغلب تگ خوان یا reader نیز نامیده می شود با تگ ارتباط برقرار می کند و شماره شناسایی آن را می خواند. این نکته مهم است که سیستم های RFID به تنهایی هیچ ارزشی ندارند !گرچه این سیستمها می توانند کدهای شناسایی را جمع آوری نمایند، این کدها باید به اشیائی اختصاص یابند و به یک پایگاه داده در دسترس متصل باشند. یک سیستم RFID باید بتواند حجم بسیار بزرگی از اطلاعات را جمع آوری، ذخیره و بازیابی نماید، آن هم به شکلی کاملا پایدار و کارآمد. شکل 2-1 به صورت کلی چگونگی عملکرد RFID را نشان می دهد.
شکل1-2 معماری یک سیستم RFID
برای طراحی یک تقویت کننده نویز پایین برای RFID به یک سلف خارجی و همسان در خروجی نیاز داریم. این سلف در صورت بهینه سازی این سیستم می تواند بر روی پارامترهای با اهمیت مدار شامل پهنای باند،گین،تشعشع و تطبیق امپدانس تاثیر بگذارد.
سلف مجتمع یک المان ضروری در طراحی مدارهای مجتمع فرکانس رادیویی می باشد .در کاربردهای فرکانس بالا ضریب کیفیت یکی از مهمترین پارامترها در تعیین شایستگی مدار است. سلف هم یک المان موثر در تعیین ضریب کیفیت و فرکانس کاری مدار به شمار می رود و طراحی آن باید همانند دیگر المان های پسیو در مدار مورد توجه باشد. در میان انواع سلف مجتمع، سلف مارپیچی به طور رایج به کار می رود. به همین دلیل مطالعه ی پارامترها، روش های بهینه سازی و بالا بردن ضریب کیفیت آن از جمله موضوعات مهم در طراحی مدارهای مجتمع می باشد
