Reconfigurable near-field test coil for HF RFID measurement system
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2019-08-19
Department
Major/Subject
Radio Science and Engineering
Mcode
ELEC3038
Degree programme
Master’s Programme in Electronics and Nanotechnology (TS2013)
Language
en
Pages
54
Series
Abstract
This Master’s thesis studies the possibilities of realising a reconfigurable near-field test coil for HF RFID measurement system. The object is to design a working prototype with three nested coils and a tunable matching circuit. During the project, many different approaches are investigated and the most promising implementations are chosen for the prototype. Since a product is to be made based on the results of this thesis, the costs, PCB size, manufacturability and component lead times are always taken into consideration when making decisions. In addition to the two near-field coils already in use, a new smaller coil is designed for measuring very small HF RFID tags. The matching circuit for the coils is realised with two different designs: electromechanical relays and PIN diode switches. The switches are used to control resistor and capacitor arrays. 5 V voltages are used for controlling the switches and a microprocessor board with ATmega2560 is used to control the voltages. The component values are based on simulation results. Neither of the two versions of the prototype fulfilled every requirement. The control and supply voltages are working and are easily integrated to the HF RFID measurement system. The inductances and magnetic field strength of the coils are in line with calculated results. However, the resonance frequency tuning range of the prototypes is too low, 8—13.5 MHz. The required tuning range would have been 10—17 MHz. Nonetheless, the Q-factor tuning is successful, and the frequency tuning steps are appropriate. As a result, proposal for designing a product is made based on the results of this project.Tässä diplomityössä tutkitaan erilaisia vaihtoehtoja toteuttaa sisäkkäisten lähikenttämittakäämien käyttö HF RFID mittaussysteemissä. Projektin toteutukseen tutkitaan ja verrataan useita toteutustapoja, joista prototyypin valmistukseen valitaan lupaavimmat. Projektin aikana erityistä huomiota kiinnitetään valmistettavuuteen, valmistuksen kustannuksiin, piirilevyn kokoon ja komponenttien saatavuuteen, sillä projektin löydösten perusteella on tarkoitus suunnitella tuote. Projektin aikana suunnitellaan uusi, kahta valmista lähikenttämittakäämiä pienempi käämi, hyvin pienten HF RFID tunnisteiden mittaukseen. Käämien sovituspiiri toteutetaan kahdella eri tavalla: sähkömekaanisilla releillä ja PIN diodeilla, jotka kytkevät pintaliitoskondensaattoreita ja -vastuksia. Ohjausjännitteeksi valitaan 5 V jännitteet ja ATmega2560 mikrokontrolleriin perustuva piiri. Simulointia käytetään komponenttien arvojen ja määrän arvioimiseksi. Kummallakaan menetelmällä toteutettu prototyyppi ei täytä kaikkia vaatimuksia. Ohjauslogiikka ja käyttöjännitteet ovat toimivia ja helposti yhdistettävissä olemassa olevaan HF RFID mittaussysteemiin. Käämien induktanssit ja magneettikenttien voimakkuudet vastaavat laskettuja tuloksia. Sen sijaan prototyypin resonanssitaajuuden säätöalue on liian alhainen, 8—13.5 MHz. Haluttu säätöalue on 10—17 MHz. Q-arvon säätö toimi odotetusti ja käytetyn sovituspiirin säätöaskelten koko on sopiva. Työn tuloksena saadaan ehdotelma tuotteen mahdollisista toteuttamistavoista.Description
Supervisor
Viikari, VilleThesis advisor
Tuominen, JesseKeywords
HF RFID, near-field coil, PIN diode, RF swtich