这样的性能显然是不满足要求的。因为tag标签散射的信号和reader发射的信号功率差距在40~50 dB以上。而该耦合器的定向性只有8dB,很难分离tag信号和reader信号。这在tag信号输出端主要表现为,reader信号幅度比tag信号大得太多。尤其在放大器的输出端,tag叠加在reader的连续波信号上部,很可能在tag信号还没有放大到足够可以检测时,放大器就已经饱和,这样是很有害的。下面将调整定向耦合器的高阻抗线尺寸,使得耦合器达到比较好的指标。
2 耦合器的改进方法及效果
在这一节中,主要讲述一种耦合器改进方案,即是添加高阻抗线法。如图1,高阻抗线的终端接地,属于短路线,绝大多数的能量会反射回来。在理论上,利用这些反射的能量抵消耦合器在隔离端(port4)的能量以提高其隔离度。4端口泄露的能量除了耦合器本身的隔离度不佳以外,在实际应用中,还包含有从2端口反射回来的信号在4端口上的耦合,这个反射信号主要是天线的失配造成。在这里仅认为2端口是理想的匹配负载。在理想耦合器中,隔离端泄露的信号比耦合端的信号延迟90°,而抵消信号和隔离端信号应该正好相差180°。由于是抵消信号主要由高阻抗线终端反射,因此在图1中,4点到7点的电长度应该为90°左右。这样,反射信号传输至4点就会出现反向,然后再传输至6点,和隔离端的信号也正好是反向的。调节高阻抗线的宽度,可以控制反射信号的功率;调节其长度,可以控制反射信号的相位。经过调节,高阻抗线的长度为53.7mm,宽度为0.4mm,这个长度加上连接3端口的5mm短微带线,电长度接近90°(91.2°)。仿真的S11,S31和S41结果如图3所示。