如何通过HFSS或CST计算UHF标签的正向灵敏度?

为了通过HFSS或CST计算UHF标签的正向灵敏度，需重点关注天线与芯片的阻抗匹配及功率传输效率。以下是具体步骤和注意事项：

1. 确认芯片阻抗参数

• 数据表解析：查阅ucode9数据表，明确其在目标频率（如915MHz）下的阻抗值。通常芯片阻抗为复数形式（如10 - j191 Ω），虚部负号表示容性阻抗。


• 匹配原则：天线阻抗需设计为芯片阻抗的共轭（10 + j191 Ω），以实现最大功率传输。

2. 天线建模与仿真设置

HFSS/CST建模步骤

1. 结构建模：根据Alien 9662的inlay设计（如单狭缝、偶极子长度等）建立3D模型，注意基材参数（介电常数、厚度）。


2. 端口设置：在芯片焊接点处添加集总端口（Lumped Port），端口阻抗设为芯片阻抗（10 - j191 Ω），而非默认的50Ω。


3. 边界条件：设置辐射边界（Radiation Boundary）或PML层，确保准确模拟辐射场。


4. 频率扫描：覆盖UHF频段（860-960 MHz），观察阻抗和S11的变化。

关键验证点

• 检查天线输入阻抗（Z_ant）是否在目标频率接近10 + j191 Ω（共轭匹配）。


• 通过Smith圆图观察阻抗匹配情况，确保S11在频带内低于-10 dB。

3. 功率传输系数（τ）计算

功率传输效率由下式决定：
[
tau = frac{4 cdot R{text{chip}} cdot R{text{ant}}}{|Z{text{chip}} + Z{text{ant}}|^2}
]

• 若共轭匹配（(Z{text{ant}} = Z{text{chip}}^*)），则τ=1，能量传输最大。


• 通过仿真结果提取(Z_{text{ant}})，代入公式计算τ。

4. 正向灵敏度计算

标签灵敏度（(P{text{th}})）取决于芯片最小激活功率（(P{text{chip,min}})，查数据表）和功率传输效率：
[
P{text{th}} = frac{P{text{chip,min}}}{tau}
]

• 示例：若(P{text{chip,min}} = -18 text{dBm})且τ=0.5，则(P{text{th}} = -15 text{dBm})。

5. 常见问题与解决

• 阻抗不匹配：调整天线结构（如狭缝长度、偶极子臂长）优化阻抗。


• 多频点阻抗处理：选择工作频段内的阻抗值，或优化宽频匹配。


• 验证辐射效率：确保天线辐射效率高（＞90%），避免损耗影响灵敏度。

6. 附注

• 数据表参考：确认ucode9的阻抗是否在低功率（灵敏度测试条件）下测量。


• 结构优化工具：使用HFSS/CST的参数扫描或优化模块自动调谐天线参数。

通过上述步骤，可在仿真中精确评估标签的正向灵敏度，确保设计满足实际应用需求。

举报