从图3中明显可以看出,S11只有很小的变化,这是因为耦合到3,4端口之间耦合线的能量比较小,对输入反射系数影响比较小,而在改进型中,并没有改变除了高阻抗线以外的参数。S31和S41均有变化,尤其是s41变化很明显,从-25dB变到-51dB,而S31也有变化,从-19dB变化到-21dB。S31的变化主要是因为增加了高阻抗线,3端口的匹配状况发生改变,反射增加了,因此3端口的能量有小幅度下降。S41下降非常明显,到了近乎-51dB,致使定向性超过30dB,这是因为高阻抗线的反射抵消。这个定向性已经非常高,超过了市场上绝大多数的定向耦合器的指标,这样的定向耦合器在RFID系统的应用中是很有用的。值得指出的是,虽然应用了这样高性能的耦合器,reader信号仍然比tag信号要大很多,但系统分辨力是增加了,可以识别更小功率的tag散射信号。如果两种信号幅度相差不是特别大,可以在放大器不饱和的条件下得到tag散射信号。
但是从图3中也可以看出耦合器的缺点,最明显的就是高定向性的带宽非常窄,20dB也只有20MHz左右,这是因为耦合器本身性能比较差。如果是一个性能本身较好的耦合器,再加上高阻抗线进行调节,可以得到一个比较满意的频率特性。而中间最低的903MHz处能显示出这么高的定向性,显然是由于在这个频率上,隔离端的漏信号刚好和反射抵消信号是反向的。
3 结论
在RFID系统中,耦合器,环形器等多端口网络是非常重要的部件,主要是用于分离reader和tag信号。但是市场上一般的定向耦合器最多只能达到20dB的定向性,这样的耦合器很有局限性。应用于RFID系统中,分离tag信号的能力比较弱,或者说,只有在tag信号比较强时才能从信道中分离出。因此需要对其结构进行改进。