CN103545608A - 智能书架用射频天线及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及射频通信技术领域，具体地说是一种智能书架用射频天线，设有用于支撑和固定天线线圈及相关电路的PCB板，天线线圈印刷于PCB板的一侧，其特征在于天线线圈包括沿水平方向延伸的底边、由底边的末端起始并沿竖直方向延伸的竖边以及用于将竖边的末端连接至匹配电路输出端的连接段，其中底边与竖边的宽度一致，且为连接段天线线圈宽度的1.8-2.5倍，天线线圈的起始端以及末端分别与匹配电路的输出端相连接，本发明与现有技术相比，具有能够有效提高射频信号利用率、降低多天线间信号干扰，特别适用于密集管理等显著的优点。

Description

智能书架用射频天线及系统

技术领域

 本发明涉及射频通信技术领域，具体地说是一种能够有效提高射频信号利用率、降低多天线间信号干扰，特别适用于密集管理，能够有效提高识别准确率的智能书架用射频天线及系统。

背景技术

 在现有射频识别技术领域，射频识别系统一般包括射频天线、用于控制射频信号发射及接收的读写模块，以及固定在待识别物品上的射频标签，使用时射频天线输出射频信号，对射频标签进行读取，射频标签上携带的信息再经射频天线反馈至读写模块内的信号接收电路，对接收到的信息进行处理后，即可完成对射频标签以及其所表示的物体的ID识别。在该系统中，射频天线是整个射频识别系统的重要组成部分，其完成射频识别系统中磁场的发射和接收。当将射频识别技术应用于密集文档管理时，需要将多个射频天线并列或并排安装使用，组成天线阵列，天线阵列中每个天线完成对多个射频标签的读取，实现对密集文档的管理。

现阶段应用于密集文档管理射频天线阵列的射频天线多包含以下两种特征：一是天线的形状多采用矩形（或近似于矩形），二是天线线圈多采用材质均匀的线材（或厚度和宽度均匀的PCB板）。具备以上两种形式（或其中一种）特征的射频天线会存在以下弊端：一是所发射的射频信号在覆盖区域相对比较均匀，不能根据射频标签的位置有针对性的将射频信号辐射至标签相对密集的区域，导致射频能量利用率低，标签检测效果差；二是天线阵列应用时，天线间相互影响导致能量损耗严重，同时影响标签的定位，并且具有上述特征的智能书架天线在射频天线阵列中相互干扰的机会与程度更大，对射频信号的利用率和多标签密集检测的成功率都产生了很大影响；三是现有智能书架天线的指示灯均需要额外引入电源及控制信号，这样增加了天线设计及工作的复杂性，同时指示灯工作电路也会对射频信号（通过智能书架天线发出）造成干扰，降低了智能书架天线射频通信的稳定性。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出一种结构合理、能够有效提高射频信号利用率、降低多天线间信号干扰，特别适用于密集管理，能够有效提高识别准确率的智能书架用射频天线及系统。

    本发明可以通过以下措施达到：

    一种智能书架用射频天线，设有用于支撑和固定天线线圈及相关电路的PCB板，天线线圈印刷于PCB板的一侧，其特征在于天线线圈包括沿水平方向延伸的底边、由底边的末端起始并沿竖直方向延伸的竖边以及用于将竖边的末端连接至匹配电路输出端的连接段，其中底边与竖边的宽度一致，且为连接段天线线圈宽度的1.8-2.5倍，天线线圈的起始端以及末端分别与匹配电路的输出端相连接。

本发明中匹配电路的输入端与射频读写模块相连接，用于传输射频信号，所述匹配电路用于将天线线圈在13.65MHz下的输入阻抗变换为50欧姆。

本发明中还设有指示电路，指示电路位于PCB板上天线线圈的同侧，且位于天线线圈内，指示电路由限流电阻、指示灯以及感应线圈依次串联而成，用于在高频信号感应下，发出灯光指示信息。

本发明中天线线圈的底边和竖边的宽度可以为连接段宽度的1.8-2.5倍，在使用时将PCB板呈立式放置，而底边与竖边宽度大于连接段，使得由上述两段天线线圈部分辐射出的射频信号强度较高，有效提高对放置于天线线圈底边、竖边范围内的待识别射频标签的读写效率。

本发明中天线线圈可以绕制为不规则五边形，其包括沿水平方向延伸的底边、由底边的末端起始并沿竖直方向延伸的竖边、由竖边末端起始并与底边平行且向底边起始方向延伸的平行段、由平行段末端起始且延伸方向与水平方向夹角大于90°的斜边、用于连接斜边末端至匹配电路输出端的连接段，在这种结构中，底边和竖边的天线线圈宽度一致，且为其余部分宽度的1.8-2.5倍，由于将天线线圈绕制为上述结构，斜边段的线圈辐射的射频能量有所降低，从而降低了作为天线阵列应用时多天线之间的相互干扰。

一种智能书架用射频天线系统，包括射频读写器以及射频标签，其中射频读写器内设有射频读写电路、功率分配电路以及分别与功率分配电路的输出端相连接的两个以上的射频天线，其特征在于所述射频天线采用上述智能书架用射频天线。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：（1）检测准确：由于天线线圈绕制为上述形状，使得工作时，射频天线在待读取射频标签密集处的射频信号输出增强，增强了标签检测成功率；（2）降低多天线间的干扰：由于天线线圈绕制时，可以设有斜边，在应用于天线阵列时，与传统的矩形天线相比能够有效降低多天线之间的互扰，降低了射频信号的损耗以及误读率；（3）能够实时指示天线的工作状态：通过设置位于天线线圈内的指示电路，使指示电路通过高频互感实现指示功能，无需额外引入电源和相关控制电路，结构合理、成本低，也不会对射频信号读写造成干扰。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是本发明中天线线圈的结构示意图。

附图3是本发明中天线线圈的另一种结构示意图。

附图4是本发明中智能书架用射频天线系统的结构框图。

附图标记：PCB板1、天线线圈2、底边3、竖边4、匹配电路5、连接段6、射频读写电路7、指示电路8、平行段9、斜边10、射频读写器11、射频标签12、射频天线13。

具体实施方式：

下面结合附图，对本发明作进一步的说明。

如附图1所示，本发明提出了一种智能书架用射频天线，设有用于支撑和固定天线线圈及相关电路的PCB板1，天线线圈2印刷于PCB板1的一侧，其特征在于天线线圈2包括沿水平方向延伸的底边3、由底边3的末端起始并沿竖直方向延伸的竖边4以及用于将竖边4的末端连接至匹配电路5输出端的连接段6，其中底边3与竖边4的宽度一致，且为连接段6天线线圈宽度的1.8-2.5倍，天线线圈2的起始端以及末端分别与匹配电路5的输出端相连接。

本发明中匹配电路5的输入端与射频读写电路7相连接，用于通过天线线圈2发送/接收射频信号，所述匹配电路5是用于将天线线圈在13.65MHz下的输入阻抗变换为50欧姆的匹配电路。

本发明中还设有指示电路8，指示电路8位于PCB板1上天线线圈2的同侧，且位于天线线圈2内，指示电路8由限流电阻、指示灯以及感应线圈依次串联而成，用于在高频信号感应下，发出灯光指示信息。

本发明中天线线圈2的底边3和竖边4的宽度可以为连接段6宽度的2倍，在使用时将PCB板1呈立式放置，而底边3与竖边4宽度大于连接段6，使得由上述两段天线线圈部分辐射出的射频信号强度较高，有效提高对放置于天线线圈底边3、竖边4范围内的待识别射频标签的读写效率。

本发明中天线线圈2可以绕制为不规则五边形，其包括沿水平方向延伸的底边3、由底边3的末端起始并沿竖直方向延伸的竖边4、由竖边4末端起始并与底边3平行且向底边起始方向延伸的平行段9、由平行段9末端起始且延伸方向与水平方向夹角大于90°的斜边10、用于连接斜边10末端至匹配电路5输出端的连接段，在这种结构中，底边3和竖边4的天线线圈宽度一致，且为其余部分宽度的1.8-2.5倍，由于将天线线圈2绕制为上述结构，斜边10段的线圈辐射的射频能量有所降低，从而降低了作为天线阵列应用时多天线之间的干扰。

如附图4所示，本发明还提出了一种基于上述射频天线的智能书架用射频天线系统，包括射频读写器11以及射频标签12，其中射频读写器11内设有射频读写电路7、功率分配电路8以及分别与功率分配电路8的输出端相连接的两个以上的射频天线13，其特征在于所述射频天线13采用上述智能书架用射频天线。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：（1）检测准确：由于天线线圈绕制为上述形状，使得工作时，射频天线在待读取射频标签密集处的射频信号输出增强，增强了检测成功率；（2）降低多天线间的干扰：由于天线线圈绕制时，可以设有斜边，在应用于天线阵列时，与传统的矩形天线相比能够有效降低多天线之间的互扰，降低了射频信号的损耗以及误读率；（3）能够实时指示天线的工作状态：通过设置位于天线线圈内的指示电路，使指示电路通过高频互感实现提醒功能，无需额外引入电源和相关控制电路，结构合理、成本低，也不会对射频信号读写造成干扰。

Claims (6)

1.一种智能书架用射频天线，设有用于支撑和固定天线线圈及相关电路的PCB板，天线线圈印刷于PCB板的一侧，其特征在于天线线圈包括沿水平方向延伸的底边、由底边的末端起始并沿竖直方向延伸的竖边以及用于将竖边的末端连接至匹配电路输出端的连接段，其中底边与竖边的宽度一致，且为连接段天线线圈宽度的1.8-2.5倍，天线线圈的起始端以及末端分别与匹配电路的输出端相连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能书架用射频天线，其特征在于匹配电路的输入端与射频读写电路相连接。

3.根据权利要求1所述的一种智能书架用射频天线，其特征在于还设有指示电路，指示电路位于PCB板上天线线圈的同侧，且位于天线线圈内，指示电路由限流电阻、指示灯以及感应线圈依次串联而成。

4.根据权利要求1所述的一种智能书架用射频天线，其特征在于天线线圈的底边和竖边的宽度为连接段宽度的1.8-2.5倍。

5.根据权利要求1所述的一种智能书架用射频天线，其特征在于天线线圈绕制为不规则五边形，其包括沿水平方向延伸的底边、由底边的末端起始并沿竖直方向延伸的竖边、由竖边末端起始并与底边平行且向底边起始方向延伸的平行段、由平行段末端起始且延伸方向与水平方向夹角大于90°的斜边、用于连接斜边末端至匹配电路输出端的连接段，在这种结构中，底边和竖边的天线线圈宽度一致，且为其余部分宽度的1.8-2.5倍。

6.一种智能书架用射频天线系统，包括射频读写器以及射频标签，其中射频读写器内设有射频读写电路、功率分配电路以及分别与功率分配电路的输出端相连接的两个以上的射频天线，其特征在于射频天线采用如权利要求1-5中任意一项所述的智能书架用射频天线。

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