CN103474764B - Rfid高增益圆极化微带天线阵 - Google Patents

Abstract

本发明公开的RFID高增益圆极化微带天线阵，包括辐射板和反射板，辐射板包括辐射板介质基片和位于辐射板介质基片表面的四个辐射单元，其中每个辐射单元上均设有一个辐射单元馈电点，反射板包括反射板介质基片和位于反射板介质基片表面的馈电网络，辐射单元馈电点通过支撑柱和支撑柱上的信号线与馈电网络连接；每个辐射单元的两个对角上均设有补角且四个辐射单元上设置补角的位置一致，一点中心馈电方式结合补角的设置实现天线的圆极化辐射；为了降低驻波比、提高辐射效率，该RFID高增益圆极化微带天线阵还包括四个调谐铝柱，调谐铝柱固定于辐射板上。本发明的RFID高增益圆极化微带天线阵具有增益高、轴比低、半功率波带宽、辐射频率宽等优点。

Description

RFID高增益圆极化微带天线阵

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种RFID高增益圆极化微带天线阵。

背景技术

射频识别技术(RFID，RadioFrequencyIdentification)是一种新兴的自动识别技术，即通过无线方式进行双向数据通信，进而对目标加以识别。典型的RFID系统由电子标签、阅读器和相关软件组成。由于RFID标签和阅读器之间无需物理接触即可完成识别，因此RFID系统可以工作在恶劣环境中，并实现对多个运动目标的识别。

RFID系统中，阅读器通过天线发送某一特定频率的射频信号，当标签进入该区域时，标签从辐射场中获得阅读器命令，经标签电路处理，然后发送出自身编码等应答信息，信息被阅读器读取并解码后，传送至数据交换及管理系统处理，从而达到自动识别物体的目的。作为RFID系统的基本单元，天线的性能将直接影响接收和发射信号的准确性，介电常数低、损耗高、介质性能不稳定等因素使得天线的增益、极化方式、半功率波束宽度、阻抗带宽和极化带宽等指标很难有所突破。

发明内容

本发明提供一种RFID高增益圆极化微带天线阵，目的在于解决工作在UHF频段的现有RFID天线增益低、轴比高、半功率波束宽度窄、频带窄等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种RFID高增益圆极化微带天线阵，包括辐射板和反射板，所述辐射板包括辐射板介质基片和位于辐射板介质基片表面的四个辐射单元，所述每个辐射单元上均设有一个辐射单元馈电点，所述反射板包括反射板介质基片和位于反射板介质基片表面的馈电网络，辐射单元馈电点通过支撑柱和支撑柱上的信号线与馈电网络连接。所述每个辐射单元的两个对角上均设有补角且四个辐射单元上设置补角的位置一致。

进一步地，所述四个辐射单元中相邻的两个辐射单元间的距离为天线阵工作频率的半个波长。

进一步地，所述RFID高增益圆极化微带天线阵还包括四个调谐铝柱，所述调谐铝柱通过辐射单元上设置的调谐铝柱孔及螺钉固定于辐射板设有辐射单元的一面。

进一步地，所述馈电网络采用威尔金森功分器原理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明的RFID高增益圆极化微带天线阵采用组阵的方式，与传统单一微带天线辐射源相比，天线增益提高了4dBi，在射频功率输出相同的情况下，该可以有效地提高通信系统的读取距离；

（2）本发明的RFID高增益圆极化微带天线阵采用微带天线原理，在辐射单元和接地反射面之间构成一个谐振腔，通过调整辐射单元长与宽的尺寸可以使天线谐振在所需要的频段；

（3）本发明的RFID高增益圆极化微带天线阵通过采用一点中心馈电的方式，同时在辐射单元的对角上设置一对补角，使天线产生两组幅度相位相差90°的线极化波，这两组线极化波在自由空间内合成形成圆极化辐射，实现天线的圆极化设计；

（4）本发明的RFID高增益圆极化微带天线阵采用阵列天线技术并将个相邻的辐射单元间的距离设计为半个波长，减小了各辐射单元之间的干扰，同时增大天线的半功率波宽度、降低天线的旁瓣和后瓣、提高天线的前后比；

（5）本发明的RFID高增益圆极化微带天线阵增加了调谐铝柱，即增加了一个调节驻波比的可控元件，与传统微带天线相比，增加了天线的带宽，同时天线的驻波比降低，增加了天线的辐射效率；

（6）本发明的RFID高增益圆极化微带天线阵的馈电网络采用威尔金森功分器原理保证了每个辐射单元辐射的电磁波都是同振幅等相位的。

附图说明

图1为本发明的RFID高增益圆极化微带天线阵的结构爆破图；

图2为本发明的辐射板结构示意图；

图3为本发明的反射板结构示意图。

附图标记说明：1—辐射板，2—反射板，11—辐射板介质基片，12—辐射单元，13—辐射单元馈电点，14—补角，15—调谐铝柱孔，21—反射板介质基片，22—馈电网络，23—N型连接头馈电孔，3—支撑柱，4—调谐铝柱。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、2、3所示，本实施例中的RFID高增益圆极化微带天线阵包括辐射板1和反射板2，辐射板1包括辐射板介质基片11和位于辐射板介质基片11表面的四个辐射单元12，反射板2包括反射板介质基片21和位于反射板介质基片21表面的馈电网络22，每个辐射单元12上均设有一个辐射单元馈电点13，每个辐射单元12的两个对角上均设有补角14且四个辐射单元12上设置补角14的位置一致；辐射单元馈电点13通过支撑柱3和支撑柱3上的信号线与馈电网络22连接。

本实施例中采用四个辐射单元12组成的微带天线阵，与传统单一微带天线辐射源相比，具有更高的天线增益。

馈电网络22采用威尔金森功分器原理将射频部分传输过来的功率信号平均分配给四个辐射单元12并保证每个辐射单元12收到的功率信号同振幅等相位。

本实施例中的RFID高增益圆极化微带天线阵的辐射单元12采用一点中心馈电且在每个辐射单元12的两个对角上设置补角14，这样的设置使本实施例中的RFID高增益圆极化微带天线产生两组幅度相等相位相差90°的线极化波，这两组线极化波在自由空间合成便形成了圆极化辐射。

为了降低各辐射单元12间耦合干扰、增大天线的半功率波束宽度，同时降低天线的旁瓣和后瓣，四个辐射单元12中相邻的两个辐射单元12间的距离设为天线阵工作频率的半个波长。

为了降低驻波比、提高辐射效率，本实施例中的RFID高增益圆极化微带天线阵还包括四个调谐铝柱4，调谐铝柱4通过辐射单元12上设置的调谐铝柱孔15及螺钉固定于辐射板1设有辐射单元12的一面。

本实施例中的RFID高增益圆极化微带天线阵的性能参数如下：

工作频率：902MHz～928MHz；

增益：12dBi；

VSWR：<1.5；

输入阻抗：50欧姆；

极化方式：圆极化；

轴比：<3；

半功率波束宽度：41°。

尽管这里参照本发明的最佳解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (3)

1.一种RFID高增益圆极化微带天线阵，其特征在于：包括辐射板(1)和反射板(2)，所述辐射板(1)包括辐射板介质基片(11)和位于辐射板介质基片(11)表面的四个辐射单元(12)，所述辐射单元(12)和反射板(2)构成谐振腔，所述每个辐射单元(12)上均设有一个辐射单元馈电点(13)，所述反射板(2)包括反射板介质基片(21)和位于反射板介质基片(21)表面的馈电网络(22)，辐射单元馈电点(13)通过支撑柱(3)和支撑柱(3)上的信号线与馈电网络(22)连接；所述每个辐射单元(12)的两个对角上均设有补角(14)且四个辐射单元(12)上设置补角(14)的位置一致。

2.根据权利要求1所述的RFID高增益圆极化微带天线阵，其特征在于：所述四个辐射单元(12)中相邻的两个辐射单元(12)间的距离为天线阵工作频率的半个波长。

3.根据权利要求1或2所述的RFID高增益圆极化微带天线阵，其特征在于：还包括四个调谐铝柱(4)，所述调谐铝柱(4)通过辐射单元(12)上设置的调谐铝柱孔(15)及螺钉固定于辐射板(1)设有辐射单元(12)的一面。