CN102820538A - 小型化、圆极化rfid读写器天线 - Google Patents

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杨峰
李岩
张银
余鹏程
郭智
欧阳骏
杨鹏
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Abstract

本发明涉及一种小型化、圆极化RFID读写器天线，包括微带矩形环天线(1)，馈电匹配网络(2)，平面小型化耦合器(3)，输入端口(4)，隔离端口(5)，介质基片(6)，塑料螺钉(7)和环形反射器(8)。相对于传统微带天线，微带矩形环天线的尺寸减少了一半；通过耦合馈电方式是所设计天线可以很容易的匹配到50欧姆；通过平面小型化耦合器实现圆极化；由于将其集成在天线内部，因此天线尺寸不受影响。通过环形反射器替代传统的地板，使得天线形成单向辐射方向图且反射器尺寸和天线尺寸基本相同，使得该天线的尺寸大大缩小，因此可以用于手持式RFID读写器，也可用于其他频段的天线小型化设计。

Description

小型化、圆极化RFID读写器天线
技术领域
本发明涉及一种小型化、圆极化RFID读写器天线，该发明可以应用于手持式RFID读写器天线及天线小型化设计。
背景技术
微带天线具有剖面低、质量轻、成本低和易共形等特点，因此已被广泛应用于各种移动通信系统中。微带天线的贴片尺寸一般为二分之一介质波长，对于UHF RFID来说，其尺寸很大，无法应用于手持式RFID读写器。很多技术被报道用来减小微带天线的尺寸，如PIFA天线、使用高的介电常数、在天线上开槽和在天线加载等，但这些技术都没有考虑到地板对天线性能的影响。然而地板大小对于天线性能的影响是显而易见的。如果地板变小，天线的后瓣会增加，导致天线的增益降低，因此整个微带天线的尺寸应该由地板大小来决定，而非贴片的大小。对于矩形环天线，当其工作在主模时，边长只有四分之一波长，因此天线尺寸只有传统微带天线的一半；同时使用环形反射器代替传统地板，使得反射器尺寸和天线尺寸大小基本相同，从而减小了整个天线的尺寸。
发明内容
本发明的目的是提供一种小型化、圆极化RFID读写器天线，其不仅可以用于手持式RFID读写器，也可以用于其他频段的天线小型化设计。
本发明中使用微带矩形环天线来减小天线尺寸，当微带矩形环天线工作在其主模时，使用直接馈电方式会导致该天线的输入阻抗非常高，因此使用了耦合馈电方式使该天线匹配到50欧姆.
本发明为实现天线圆极化，使用平面小型化耦合器来馈电，同时将耦合器集成于矩形天线环内部，并和天线环在同一平面，因此不影响天线尺寸且易于加工、成本较低。
本发明为减少整个天线尺寸，使用环形反射器代替传统的地板，使得反射器尺寸和天线尺寸大小基本相等，从而减小整个天线的尺寸。
本发明的优点：第一，整个天线尺寸很小，可用于手持式RFID，且可应用于其他频段的天线小型化。第二，天线性能如增益、带宽，可以通过调整矩形环贴片和反射器之间的距离来改变。第三，设计简单，易于加工，成本低。
附图说明
图1是本发明天线结构图。
其中1微带矩形环天线，其边长约为四分之一介质波长；2为阻抗匹配网络，使得天线阻抗可以匹配到50欧姆；3为平面小型化耦合器，用来实现圆极化；4为输入端口；5为隔离端口。
图2是本发明结构的侧面图。
其中6为介质基片，厚度为1.6mm；7为塑料螺钉，用来固定天线。
图3是本发明的反射器。
使用环形反射器取代传统的地板，可以使该天线形成单向辐射，且尺寸基本和天线尺寸
相同，从而使得天线整体尺寸得到很大缩小。
图4是本发明的S11曲线。
图5是本发明的轴比曲线。
图6是本发明在915MHz的E面和H面辐射方向图。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本发明为小型化、圆极化RFID读写器天线，使用微带矩形环天线，边长约为四分之一波长，相对于传统微带天线，尺寸减小了一半。
使用平面小型化耦合器来实现圆极化，将耦合器集成于天线内部，在不影响天线尺寸且和天线在同一平面的前提下，天线的性能基本不受影响，同时这种结构也易于加工，成本较低。
环形反射器的作用是代替传统地板，用来形成单向辐射。通过改变环形反射器的长度和宽带，用来调节天线的前后比和增益。
改变天线和反射器之间的距离，可以改变天线的性能，如增益、带宽和前后比等，因此该天线可以看做是一种可重构天线。

Claims (6)

1.小型化、圆极化RFID读写器天线，包括：1、微带矩形环天线；2、馈电匹配网络；3、平面小型化耦合器；4、输入端口；5、隔离端口；6、介质基片；7、塑料螺钉；8环形反射器。该天线具有尺寸小、成本低、易于加工等特点。
2.根据权利要求1所述的小型化、圆极化RFID读写器天线，其特征在于平面小型化耦合器(3)位于微带矩形环天线(1)的内部，且与其在同一平面，因此便于加工，同时不影响天线本身的尺寸。
3.根据权利要求1所述的小型化、圆极化RFID读写器天线，其特征在于通过平面小型化耦合器(3)来实现圆极化特性。
4.根据权利要求1所述的小型化、圆极化RFID读写器天线，其特征在于天线的性能如增益、带宽等，可以通过调节微带矩形环天线(1)和反射器(8)之间的距离来改变，因此该天线可以看作是可重构天线。
5.根据权利要求1所述的小型化、圆极化RFID读写器天线，其特征在于通过环形反射器(8)，可以替代传统地板，使得反射板尺寸可以和天线尺寸相比拟，因此使得整个天线尺寸大大减小。改变反射器形状，如传统矩形环、圆环等均属于本发明涉及范围。
6.根据权利要求1所述的小型化、圆极化RFID读写器天线，其特征在于介质基片为FR4，采用其他介电常数的聚四氟乙烯玻璃纤维、聚乙烯、聚苯乙烯、石英、陶瓷等材料均属于本发明涉及范围。
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