CN104143688B - 一种圆极化对称寄生式rfid天线系统 - Google Patents
一种圆极化对称寄生式rfid天线系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种圆极化对称寄生式RFID天线系统，包括天线部分、寄生部分、PCB板本体以及设在PCB板本体上的基带电路、射频电路和电源电路，PCB板本体的上表面设有兼作天线地和电路地的导电金属层，天线部分设在导电金属层的上表面且与射频电路的射频输出口电连接，寄生部分设在导电金属层的上表面且与导电金属层电连接，基带电路、射频电路和电源电路设在PCB板本体的下表面。在PCB板本体的上表面设有兼作天线地和电路地的导电金属层，导电金属层将天线部分与电路部分进行电磁隔离，从而避开了两者之间的电磁干扰；由于采用对称寄生的形式，实现了天线的高增益、圆极化，且天线具有结构简单的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种通信天线系统，具体是一种RFID读写器用的天线系统。
背景技术
RFID读写器（Radio Frequency Identification的缩写）又称为“RFID阅读器”，即无线射频识别，通过射频识别信号自动识别目标对象并获取相关数据，无须人工干预，可识别高速运动物体并可同时识别多个RFID标签，操作快捷方便。RFID读写器有固定式的和手持式的，手持RFID读写器包含有低频，高频，超高频，有源等。
中国专利局于2011年6月22日公开了公开 ( 公告 ) 号为CN201876892U ，专利名称为具有充电功能的汽车座椅头枕的专利，本专利公开了一种扫描式RFID天线系统，包括有控制器、RFID阅读器、若干个RFID天线、若干个RFID标签、若干个全方位云台和光电传感器，所述的RFID标签通过RFID天线与RFID阅读器通信，RFID阅读器和光电传感器分别与控制器连接，所述的控制器与全方位云台连接。本发明扫描式RFID天线系统可利用光电传感器检测是否有货物标签进入扫描区域，然后才启动RFID阅读器扫描，减少高频功率器件的工作时间，延长器件寿命，既降低了系统的功耗，又绿色环保，避免大量物件通过时漏读可能性发生。
上述专利的技术方案与本专利的技术方案完全不同。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种缩小天线的设计空间，且降低天线的设计成本的圆极化对称寄生式RFID天线系统。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种圆极化对称寄生式RFID天线系统，包括天线部分、寄生部分、PCB板本体以及设在PCB板本体上的基带电路、射频电路和电源电路，所述PCB板本体的上表面设有兼作天线地和电路地的导电金属层，天线部分设在导电金属层的上表面且与射频电路的射频输出口电连接，寄生部分设在导电金属层的上表面且与导电金属层电连接，所述基带电路、射频电路和电源电路设在PCB板本体的下表面；所述天线部分和寄生部分都是由两个以上金属分支构成。
圆极化对称寄生式RFID天线系统还包括电池，所述电池设在导电金属层的上表面。
所述天线部分设在PCB板本体的左端，寄生部分设在PCB本体的右端，并且天线部分和寄生部分放置在PCB板本体的同一侧。
所述天线部分和寄生部分之间存在电磁耦合。
所述天线部分设计在寄生部分的左端时，天线产生右旋圆极化；当天线部分设计在寄生部分的右端时，天线产生左旋圆极化。
圆极化对称寄生式RFID天线系统，还包括馈电位置与接地寄生引脚，馈电位置与接地寄生引脚之间的距离应大于工作频率对应的四分之一波长而小于二分之一波长。
所述天线部分选用单极子、PIFA、IFA中的其中一种。
本发明的有益效果：由于采用上述的结构形式，在保证天线圆极化、高增益的情况下，缩小天线的设计空间，且降低天线的设计成本；在PCB板本体的上表面设有兼作天线地和电路地的导电金属层，导电金属层将天线部分与电路部分进行电磁隔离，从而避开了两者之间的电磁干扰；由于采用对称寄生的形式，实现了天线的高增益、圆极化，且天线具有结构简单的特点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
图1为本发明实施例1的天线系统布局示意图；
图2为本发明实施例1的侧视图；
图3为本发明实施例2的立体示意图；
图4为本发明实施例1的回波损耗图；
图5为本发明实施例1在2.45GHz的轴比；
图6为本发明实施例1的轴比特性图；
图7为本发明实施例1的增益特性图。
图中：1、天线部分； 2、寄生部分； 3、PCB板本体；4、印刷电路；5、导电金属层；6、电池。
具体实施方式
实施例1:
如图1、2所示，一种圆极化对称寄生式RFID天线系统，包括天线部分1、寄生部分2、PCB板本体3以及设在PCB板本体上的由基带电路、射频电路和电源电路构成的印刷电路4、电池6，所述PCB板本体3的上表面设有兼作天线地和电路地的导电金属层5，所述天线部分1选用PIFA结构的天线。天线部分1设在导电金属层5的上表面且与射频电路的射频输出口电连接，寄生部分2设在导电金属层5的上表面且与导电金属层电5连接，所述印刷电路4设在PCB板本体3的下表面。所述电池6设在导电金属层5的上表面。
所述天线部分1设在PCB板本体3的左端，寄生部分2设在PCB本体3的右端，并且天线部分1和寄生部分2放置在PCB板本体3的同一侧。天线部分1和寄生部分2之间存在电磁耦合。天线部分1设计在寄生部分2的左端时，天线产生右旋圆极化。PCB板本体3上还包括馈电位置与接地寄生引脚，馈电位置与接地寄生引脚之间的距离应大于工作频率对应的四分之一波长而小于二分之一波长。
如图4所示，本专利的回波损耗，以S11≤-10dB为标准，天线工作在2.25GHz-2.62GHz，满足RFID的2.4GHz-2.5GHz通信要求。
如图5所示，在2.45GHz的轴比特性图中，无符号标志实线为Phi=0°时，天线轴比随Theta角变化的曲线，实心圆标志实线为Phi=90°时，天线轴比随Theta角变化的曲线。以轴比≤5dB为标准，则天线在z轴的±25°范围内均能接收圆极化信号。
如图6所示，本发明实施例1的轴比特性图中，在z轴方向上，天线轴比随工作频率变化的曲线。以轴比≤5dB为标准，天线可在2.2GHz-2.6GHz范围内接收圆极化信号，满足RFID在2.4GHz-2.5GHz范围内接收圆极化的要求。
如图7所示，本发明实施例1的增益特性图中，为天线最大增益随着工作频率变化的曲线，在2.4GHz-2.5GHz频段范围内，天线的平均最大增益为4.25dBi，几乎是双极子天线最大增益的2倍。
实施例2:
如图3所示，实施例2与实施例1的区别在于：实施例1的天线部分1采用PIFA结构，适用于天线高度为2mm～5mm，而本实施例中的天线部分1采用单极子结构，适用于天线高度大于5mm的天线环境。实施例2的其它部分与实施例1的技术内容相同，故不再重复描述。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的保护范围。
Claims (1)
1.一种圆极化对称寄生式RFID天线系统，包括天线部分、寄生部分、PCB板本体以及设在PCB板本体上的基带电路、射频电路和电源电路，其特征在于：所述PCB板本体的上表面设有兼作天线地和电路地的导电金属层，天线部分设在导电金属层的上表面且与射频电路的射频输出口电连接，寄生部分设在导电金属层的上表面且与导电金属层电连接，所述基带电路、射频电路和电源电路设在PCB板本体的下表面；所述天线部分和寄生部分都是由两个以上金属分支构成；还包括电池，所述电池设在导电金属层的上表面；所述天线部分设在PCB板本体的左端，寄生部分设在PCB板本体的右端，并且天线部分和寄生部分放置在PCB板本体的同一侧；所述天线部分和寄生部分之间存在电磁耦合；所述天线部分设计在寄生部分的左端时，天线产生右旋圆极化；当天线部分设计在寄生部分的右端时，天线产生左旋圆极化；还包括馈电位置与接地寄生引脚，馈电位置与接地寄生引脚之间的距离大于工作频率对应的四分之一波长而小于二分之一波长；所述天线部分选用单极子、PIFA、IFA中的其中一种。
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Citations (4)
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| CN101414708A (zh) * | 2007-10-19 | 2009-04-22 | 株式会社东芝 | 圆偏振天线,半导体模块,以及无线通信装置 |
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