Passive und aktive Radio Frequency Identification Tags im 60-GHz-Band

Die Einführung des millimeter-Wellen-Bandes eröffnet neue Perspektiven für die Radio Frequency Identification (RFID) Kommunikationssysteme. Der Enwurf des Systems im 60-GHz-Band ermöglicht die Implementierung der On-Chip Antenne und darüber hinaus die Implementierung eines RFID-Tags auf einem einzigen Chip. Dennoch ist es aufgrund der gesetzlichen Beschränkung der effektiven isotropen Strahlungsleistung (EIRP) des Lesegeräts und der erhöhten Freiraum-Dielektrikumsverluste eine Herausforderung, eine zuverlässige Kommunikationsreichweite von mehreren Millimetern zu erreichen. Neue Lösungen sind für jeden Block sowohl im Lesegerät als auch im Single-Chip-Tag erforderlich. Obwohl das Lesegerät batteriebetrieben ist, ist es immer noch eine Herausforderung, die maximal zulässigen 20 dBm IERP des Lesersenders energieeffizient zu erzeugen. Darüber hinaus sollte der Empfänger einen ausreichenden Dynamikbereich haben, um das vom Tag kommende Signal zu erkennen. Auf der Tag-Seite sind die Hauptherausforderungen das Co-Design der effizienten On-Chip-Antennen-Implementierung, die hochempfindliche Gleichrichter-Implementierung und das Rückkommunikationskonzept. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Machbarkeitsstudie des Single-Chip-RFID-Tags und die Implementierung im Millimeterwellenbereich. Es werden zwei Rückkommunikationskonzepte untersucht - Backscattering-Rückkommunikation und eine Kommunikation unter Verwendung von Ultra-Low-Power (ULP) Radios. Beide werden in einem 22 nm FDSOI Prozess auf einem Substrat mit geringem Widerstand implementiert. Beide Tags arbeiten mit einer Versorgungsspannung von 0,4 V, um die Kommunikationsreichweite zu maximieren. Die Link-Budgets sind so ausgelegt, dass sie die regulatorischen Beschränkungen einhalten. Die Auswahl des Technologieknotens wird begründet. Verschiedene Aspekte im Zusammenhang mit der Technologie werden diskutiert, wie z. B. Geräteleistung, passiver Qualitätsfaktor, Leistungsdichte der Kondensatoren. Der Backscattering RFID-Tag wird zuerst entworfen, da er eine relativ einfachere Topologie hat. Die Probleme der Gleichrichterempfindlichkeit im Rahmen des analogen Frontends, der On-Chip-Antenneneffizienz und der konjugierten Anpassung beider werden untersucht. Eine Kommunikationsreichweite von 5 mm wird angestrebt und realisiert. Um die Kommunikationsreichweite weiter zu erhöhen, wird in der zweiten Phase ein Tag mit einer aktiven Rückkommunikation implementiert. Hier wird die Gleichrichterempfindlichkeit weiter verbessert. Es wird ein 0,4V ULP Radio entworfen, das sich die Antenne mit dem Gleichrichter über einen Single-Pole- Double-Through (SPDT) Schalter teilt. Ein Abstand von 2 cm erwies sich als realisierbar, wobei die gesetzlichen Bestimmungen eingehalten und der dynamische Bereich des Leseempfängers nicht überschritten wurde. Es wird die höchste normalisierte Kommunikationsreichweite pro Leser-EIRP erreicht. Weitere Verbesserungsmöglichkeiten werden diskutiert

Single- and dual-carrier microwave noise abatement in the deep space network

The NASA/JPL Deep Space Network (DSN) microwave ground antenna systems are presented which simultaneously uplink very high power S-band signals while receiving very low level S- and X-band downlinks. Tertiary mechanisms associated with elements give rise to self-interference in the forms of broadband noise burst and coherent intermodulation products. A long-term program to reduce or eliminate both forms of interference is described in detail. Two DSN antennas were subjected to extensive interference testing and practical cleanup program; the initial performance, modification details, and final performance achieved at several planned stages are discussed. Test equipment and field procedures found useful in locating interference sources are discussed. Practices deemed necessary for interference-free operations in the DSN are described. Much of the specific information given is expected to be easily generalized for application in a variety of similar installations. Recommendations for future investigations and individual element design are given

Advanced Radio Frequency Antennas for Modern Communication and Medical Systems

The main objective of this book is to present novel radio frequency (RF) antennas for 5G, IOT, and medical applications. The book is divided into four sections that present the main topics of radio frequency antennas. The rapid growth in development of cellular wireless communication systems over the last twenty years has resulted in most of world population owning smartphones, smart watches, I-pads, and other RF communication devices. Efficient compact wideband antennas are crucial in RF communication devices. This book presents information on planar antennas, cavity antennas, Vivaldi antennas, phased arrays, MIMO antennas, beamforming phased array reconfigurable Pabry-Perot cavity antennas, and time modulated linear array

1-D broadside-radiating leaky-wave antenna based on a numerically synthesized impedance surface

A newly-developed deterministic numerical technique for the automated design of metasurface antennas is applied here for the first time to the design of a 1-D printed Leaky-Wave Antenna (LWA) for broadside radiation. The surface impedance synthesis process does not require any a priori knowledge on the impedance pattern, and starts from a mask constraint on the desired far-field and practical bounds on the unit cell impedance values. The designed reactance surface for broadside radiation exhibits a non conventional patterning; this highlights the merit of using an automated design process for a design well known to be challenging for analytical methods. The antenna is physically implemented with an array of metal strips with varying gap widths and simulation results show very good agreement with the predicted performance

Beam scanning by liquid-crystal biasing in a modified SIW structure

A fixed-frequency beam-scanning 1D antenna based on Liquid Crystals (LCs) is designed for application in 2D scanning with lateral alignment. The 2D array environment imposes full decoupling of adjacent 1D antennas, which often conflicts with the LC requirement of DC biasing: the proposed design accommodates both. The LC medium is placed inside a Substrate Integrated Waveguide (SIW) modified to work as a Groove Gap Waveguide, with radiating slots etched on the upper broad wall, that radiates as a Leaky-Wave Antenna (LWA). This allows effective application of the DC bias voltage needed for tuning the LCs. At the same time, the RF field remains laterally confined, enabling the possibility to lay several antennas in parallel and achieve 2D beam scanning. The design is validated by simulation employing the actual properties of a commercial LC medium

NASA Tech Briefs, November/December 1987

Topics include: NASA TU Services; New Product Ideas; Electronic Components and Circuits; Electronic Systems; Physical Sciences; Materials; Computer Programs; Mechanics; Fabrication Technology; Machinery; Mathematics and Information Sciences; Life Sciences

NASA Tech Briefs, Fall 1979

Topics include: NASA TU Services: Technology Utilization services that can assist you in learning about and applying NASA technology; New Product Ideas: A summary of selected innovations of value to manufacturers for the development of new products; Electronic Components and Circuits; Electronic Systems; Physical Sciences; Materials; Life Sciences; Mechanics; Machinery; Fabrication Technology; Mathematics and Information Sciences

NASA patent abstracts bibliography: A continuing bibliography. Section 2: Indexes (supplement 36)

A subject index is provided for over 4600 patents and patent applications for the period May 1969 through December 1989. Additional indexes list personal authors, corporate authors, contract numbers, NASA case numbers, U.S. patent class numbers, U.S. patent numbers, and NASA accession numbers

NASA patent abstracts bibliography: A continuing bibliography. Section 2: Indexes (supplement 26)

A subject index is provided for over 4300 patents and patent applications for the period May 1969 through December 1984. Additional indexes list personal authors, corporate authors, contract numbers, NASA case numbers, U.S. patent class numbers, U.S. patent numbers, and NASA accession numbers