CN101867093B - 一种超高频宽带准圆极化微带贴片天线 - Google Patents

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Abstract

一种超高频宽带准圆极化微带贴片天线，其包括金属辐射单元Ⅰ、金属辐射单元Ⅱ、双T型金属反馈环、平板状绝缘介质基板，金属辐射单元Ⅰ采用U型金属微带贴片形式，金属辐射单元Ⅱ采用非等距折线型金属微带贴片形式，平板状绝缘介质基板设于金属辐射单元Ⅰ和金属辐射单元Ⅱ的下方，双T形金属反馈环处于U型金属微带贴片和非等距折线型金属微带贴片之间，且双T型金属反馈环中心位于U型金属微带贴片和非等距折线型金属微带贴片的中心线上，双T型金属反馈环、U型金属微带贴片和非等距折线型金属微带贴片处于同一平面，天线馈电位置处于双T型金属反馈环末端。本发明具有结构简单，宽带宽，高增益，准圆极化，工作频率可调，易加工、低成本优点。

Description

一种超高频宽带准圆极化微带贴片天线
技术领域
本发明属于非接触式自动识别技术领域，具体地说，是涉及一种适用于无源射频识别系统中的标签天线，尤其是涉及一种具有双T形金属反馈环的超高频宽带准圆极化微带贴片天线。
背景技术
射频识别（RFID）技术作为快速、实时、准确采集和处理信息的高新技术和信息标准化的基础，已经被公认为21世纪十大重要技术之一。在应用前景上，商业、企业，甚至政府都将新兴的RFID看作为一个普遍的、无处不在的自动识别技术。RFID是一种非接触式自动识别和数据采集技术，操作无需人工干预，在生产、零售、物流、交通等各个行业有着广阔的应用前景。射频识别系统通常由阅读器和标签组成，而天线是标签的核心组件。
现有超高频RFID微带贴片天线结构通常有：方形贴片切角、单一T形匹配、单一感应反馈环匹配、共面倒F形和曲折型偶极子等天线结构。单一T形匹配天线结构由于具有较大的输入电阻值，因而与具有较小电阻特性的标签芯片匹配会变得十分困难，也就是说其不能满足与具有高阻抗相位角的标签芯片直接相匹配的要求。单一感应反馈环匹配天线结构,仅对具有高阻抗相位角的标签微芯片有效，而对其它类型的标签芯片则难以实现调谐。共面倒F形天线结构和曲折型偶极子天线结构都要求将辐射体折叠一次或多次，且共面倒F型天线结构另需增加一个接地面。共面倒F天线结构具有的主要优点为：天线阻抗表现为高容抗性，所以特别适用于高容抗性材料上；其次，由于其存在大的接地面，所以也适合用于金属表面环境中；但其不足之处主要为：大的接地面和短路脚的存在使得天线制造起来困难，并且成本较高。与相同高度的直偶极子天线比较，曲折型偶极子天线在减小带宽和降低效率的代价下能取得较小的谐振频率，即在取得相同谐振频率条件下，曲折型天线尺寸要比传统的直线型天线的尺寸小的多，但其远场辐射特性较差。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种结构简单，尺寸较小，宽带宽，高增益，准圆极化，制造成本低，远场辐射特性较好的超高频宽带圆极化微带贴片天线。
本发明的技术方案是: 其包括金属辐射单元Ⅰ、金属辐射单元Ⅱ、双T形金属反馈环、平板状绝缘介质基板，金属辐射单元Ⅰ采用U形金属微带贴片形式，金属辐射单元Ⅱ采用非等距折线型金属微带贴片形式，平板状绝缘介质基板设于金属辐射单元Ⅰ和金属辐射单元Ⅱ的下方，双T形金属反馈环处于U形金属微带贴片和非等距折线型金属微带贴片之间，并且双T形金属反馈环中心位于U形金属微带贴片和非等距折线型金属微带贴片的中心线上，双T形金属反馈环、U形金属微带贴片和非等距折线型金属微带贴片处于同一平面，天线馈电位置处于双T形金属反馈环末端。
所述平板状绝缘介质基板为矩形，制造材料为环氧树脂板、玻璃纤维板或柔性聚酯(Flexible Polyester)。
所述双T形金属反馈环的天线馈电位置上设有焊盘。
所述双T形金属反馈环厚度、U形金属微带贴片厚度和非等距折线型金属微带贴片厚度均相同。
所述U形金属微带贴片和非等距折线型金属微带贴片均可用覆盖于平板状绝缘介质基板表面的铜层代替，以利于降低天线制造成本。
使用本发明，标签专用芯片置于焊盘上方，由于焊盘的存在，本发明之超高频宽带准圆极化微带贴片天线采用直接馈电形式，不需要任何馈电装置或阻抗匹配网络，以利于进一步使天线小型化，结构简单化，降低制造成本。
本发明之超高频宽带准圆极化微带贴片天线与传统的标签天线比较，具有结构简单、紧凑，尺寸较小，宽带宽，高增益，准圆极化，工作频率可调，易加工、低成本等优点。本发明不仅具有T形匹配、感应反馈环和折线型天线的优点，而且克服了现有单一T形匹配、单一感应反馈环和倒F共面天线尺寸较大，阻抗带宽，轴比带宽较窄和难以与现有标签芯片匹配的缺陷；与现有其它多级T形匹配、感应反馈环和折线型天线比较，本发明所述的超高频宽带准圆极化微带贴片天线结构比较简单，成本较低，更适用于宽带，高增益，圆极化，结构紧凑、低成本的无源RFID应用。
附图说明
图1为本发明实施例天线几何结构主视图；
图2为图1所示实施例天线几何结构俯视图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
参照图1、2，本实施例包括金属辐射单元Ⅰ、金属辐射单元Ⅱ、双T形金属反馈环3、平板状绝缘介质基板5，金属辐射单元Ⅰ采用U形金属微带贴片1形式，金属辐射单元Ⅱ采用非等距折线型金属微带贴片2形式，以利于使天线容易调谐，增大带宽，缩减尺寸和实现准圆极化远场辐射特性；平板状绝缘介质基板5设于金属辐射单元Ⅰ和金属辐射单元Ⅱ的下方，双T形金属反馈环3处于U形金属微带贴片1和非等距折线型金属微带贴片2之间，并且双T形金属反馈环中心位于U形金属微带贴片1和非等距折线型金属微带贴片2的中心线上，双T形金属反馈环3、U形金属微带贴片1和非等距折线型金属微带贴片2处于同一平面，以利于使天线容易调谐，结构更紧凑，实现单层微带贴片天线结构；天线馈电位置4处于双T形金属反馈环3末端。
所述平板状绝缘介质基板5为矩形，制造材料为环氧树脂板、玻璃纤维板或柔性聚酯(Flexible Polyester)。
所述双T形金属反馈环3的天线馈电位置4 上设有焊盘6。
所述双T形金属反馈环3厚度、U形金属微带贴片1厚度和非等距折线型金属微带贴片2厚度均相同。
所述U形金属微带贴片1和非等距折线型金属微带贴片2均可用覆盖于平板状绝缘介质基板5表面的铜层代替，以利于降低天线制造成本。
所述U形金属微带贴片1的长度为L，宽度为W，厚度为Hc，x轴方向的宽度为g；所述非等距折线型金属微带贴片2厚度为Hc，在x轴方向上与U形金属微带贴片之间的距离为c, 在y轴方向上与U形金属微带贴片的距离为k,折线间距为a和b，折线的宽度为s，嵌入双T形金属反馈环3处的非等距折线型金属微带贴片的间距为m；双T形金属反馈环3宽度为t, 厚度为Hc,在x轴方向上与U形金属微带贴片的距离为f，在x轴方向上与非等距折线型金属微带贴片的距离为d, 在y轴方向上与非等距折线型金属微带贴片的距离为n；天线馈电位置4位于双T形金属反馈环3末端并与双T形金属反馈环3的双臂相距e；平板状绝缘介质基板5的长度为L，宽度为W,厚度为Hs。
通过增大双T形金属反馈环3与非等距折线型金属微带贴片的距离d，增大双T形金属反馈环3宽度t，缩小双T形金属反馈环3与U形金属微带贴片的距离f，增大双T形金属反馈环3与非等距折线型金属微带贴片的距离n，减小U形金属微带贴片与非等距折线型金属微带贴片的距离c，减小非等距折线型金属微带贴片的间距a或b,以及非等距折线型金属微带贴片的宽度s,可以明显降低所述天线的谐振频率，从而有利于减小天线尺寸，且本发明之超高频宽带准圆极化微带贴片天线的阻抗带宽、增益和远场辐射特性几乎保持不变，通过调整上述参数可使天线工作在全球超高频波段RFID标准(840-960MHz)。  
使用本发明，标签专用芯片7置于焊盘6上方，由于焊盘6的存在，本发明之超高频宽带准圆极化微带贴片天线采用直接馈电形式，不需要任何馈电装置或阻抗匹配网络，以利于进一步使天线小型化，结构简单化，降低制造成本。

Claims (4)

1. 一种超高频宽带准圆极化微带贴片天线，包括金属辐射单元Ⅰ、金属辐射单元Ⅱ、双T形金属反馈环、平板状绝缘介质基板，其特征在于，金属辐射单元Ⅰ采用U形金属微带贴片形式，金属辐射单元Ⅱ采用非等距折线型金属微带贴片形式，平板状绝缘介质基板设于金属辐射单元Ⅰ和金属辐射单元Ⅱ的下方，双T形金属反馈环处于U形金属微带贴片和非等距折线型金属微带贴片之间，并且双T形金属反馈环中心位于U形金属微带贴片和非等距折线型金属微带贴片的中心线上，双T形金属反馈环、U形金属微带贴片和非等距折线型金属微带贴片处于同一平面，天线馈电位置处于双T形金属反馈环末端；
天线馈电位置至双T形金属反馈环的两臂的距离相等；
双T形金属反馈环的天线馈电位置上设有焊盘；
双T形金属反馈环不与U形金属微带贴片和非等距折线型金属微带贴片相接触。
2.根据权利要求1所述的超高频宽带准圆极化微带贴片天线，其特征在于，所述平板状绝缘介质基板为矩形，制造材料为环氧树脂板、玻璃纤维板或柔性聚酯。
3.根据权利要求1或2所述的超高频宽带准圆极化微带贴片天线，其特征在于，所述双T形金属反馈环厚度、U形金属微带贴片厚度和非等距折线型金属微带贴片厚度均相同。
4.根据权利要求1或2所述的超高频宽带准圆极化微带贴片天线，其特征在于，所述U形金属微带贴片和非等距折线型金属微带贴片均用覆盖于平板状绝缘介质基板表面的铜层代替。
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