CN104979626A - 准八木天线阵装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种准八木天线阵装置。该装置主要包括：基板、激励单元、反射器单元、引向器单元，所述激励单元和所述反射器单元安装在所述基板上，所述激励单元包括信号的馈入单元，该馈入单元与所述准八木天线阵装置的同轴线相连。本发明实施例提供了一款增益高，定向性强，工作频带宽，结构紧凑，占用空间较小的准八木天线阵，该准八木天线阵可以应用于超高频手持式读写器等手持式读写器，大大提高了手持式读写器的射频性能，适用于远距离读取的RFID系统。
Description
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种准八木天线阵装置。
背景技术
在无线通信系统中，天线是信号发射和接收的关键部件。RFID（RadioFrequency Identification，射频识别）系统是无线通讯领域中的一个分支，主要包括读写器、电子标签、系统软件等三部分。RFID系统的工作原理是读写器通过读写器天线来发射和接收电磁波，读取附着在物品上的RFID标签内部的数据信息，并将数据信息传递到计算机或者后台系统，从而实现对物品的数据收集和管理。根据RFID的电磁波的频段应用范围，分为低频、高频、超高频，微波等，读写器主要分为固定式读写器、桌面式读写器、手持式读写器等。
与固定式读写器相比，手持式读写器易携带，体积小。由于手持式读写器的体积空间的限制，手持式读写器的天线多采取体积较小的陶瓷微带天线或者偶极子天线，上述小体积的陶瓷微带天线或者偶极子天线增益较低，且带宽较窄，将直接限制手持读写器的射频性能。因此，开发一种高效率的手持式读写器的天线是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明的实施例提供了一种准八木天线阵装置，以提高手持式读写器的射频性能。
本发明提供了如下方案：
一种准八木天线阵装置，包括：基板、激励单元、反射器单元，所述激励单元和所述反射器单元安装在所述基板上，所述激励单元包括信号的馈入单元，该馈入单元与所述准八木天线阵装置的同轴线相连。
所述装置还包括：一个或者多个引向器单元，所述引向器单元安装在所述基板上。
所述的引向器单元为导电体，通过印刷、蚀刻方式附着在所述基板上。
所述的激励单元还包括：天线主体、天线馈线和天线地。
所述的馈入单元的长度及结构根据所述馈入单元谐振所需的频段来确定。
所述的激励单元为单极子激励单元、倒F型天线激励单元、倒L型天线激励单元、偶极子激励单元或折合偶极子激励单元。
当所述的激励单元为单极子激励单元时，所述反射器单元的长度长于所述单极子激励单元的长度，所述反射器单元与所述单极子激励单元之间的间距为设定范围内。
当所述的激励单元为单极子激励单元时，所述引向器单元的长度短于所述单极子激励单元的长度，所述引向器单元与所述单极子激励单元之间的间距为设定范围内。
所述的准八木天线阵印制在PCB板上或者采用金属立体空间结构或者采取PCB板与金属立体空间结构结合的立体形式。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供了一款增益高，定向性强，工作频带宽，结构紧凑，占用空间较小的准八木天线阵，该准八木天线阵可以应用于超高频手持式读写器等手持式读写器，大大提高了手持式读写器的射频性能，适用于远距离读取的RFID系统。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的一种三单元准八木单极子天线阵示意图，图中，基板1-5，单极子激励单元1-6、反射器单元1-4；
图2为本发明实施例提供的一种二单元准八木单极子天线阵示意图，图中，基板2-5，单极子激励单元2-6、反射器单元2-4；
图3为本发明实施例提供的一种准八木倒F型天线天线阵示意图，图中，基板3-4，激励单元中的倒F型天线地3-1、激励单元中的倒F型天线天线主体3-2、反射器单元3-3；
图4为本发明实施例提供的一种准八木倒L型天线单极子天线阵示意图，图中，基板4-4，激励单元中的地4-1、激励单元中的倒L型天线主体4-2、反射器单元4-3；
图5为本发明实施例提供的一种准八木偶极子天线阵示意图如图5，图中，基板5-4，偶极子激励单元5-2、反射器单元5-3、一个或者多个引向器单元5-1；
图6为本发明实施例提供的一种准八木折合偶极子天线阵示意图，图中，基板6-4，折合偶极子激励单元6-2、反射器单元6-3、一个或者多个引向器单元6-1：
图7为本发明实施例提供的一种应用于立体空间的准八木天线阵示意图，图中，基板7-4，空间偶极子激励单元7-2、空间反射器单元7-3、一个或者多个空间引向器单元7-1；
图8为本发明实施例提供的一种三单元准八木单极子天线阵在天线仿真软件中的回波损耗示意图；
图9为本发明实施例提供的一种三单元准八木单极子天线阵在天线仿真软件中0.92GHz下H面方向图；
图10为本发明实施例提供的一种三单元准八木单极子天线阵在天线仿真软件中0.92GHz下E面方向图；
图11为本发明实施例提供的一种二单元准八木单极子天线阵在天线仿真软件中0.92GHz下H面方向图；
图12为本发明实施例提供的一种二单元准八木单极子天线阵在天线仿真软件中0.92GHz下E面方向图。
具体实施方式
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本发明实施例的准八木天线阵包括：基板、激励单元、反射器单元、一个或者多个引向器单元。其中，基板、激励单元和反射器单元为必需单元，考虑到整个结构尺寸的情况下，若想进一步提高天线增益，可增加一个或者多个引向器单元，外部信号馈入激励单元。所述激励单元和所述反射器单元安装在所述基板上，所述激励单元包括信号的馈入单元，该馈入单元与所述准八木天线阵装置的同轴线相连，从而省去巴伦转换器，进一步减小空间和插入损耗，实现高增益、空间紧凑的准八木天线。
本发明实施例的激励单元可以为单极子激励单元、倒F型天线激励单元、倒L型天线激励单元、偶极子激励单元或折合偶极子激励单元。
在本发明实施例的准八木单极子天线阵的单极子激励单元中，信号的馈入单元与同轴线相连，上述馈入单元的长度及结构根据所述馈入单元谐振所需的频段来确定；反射器单元的长度稍长于单极子激励单元的长度，与单极子激励单元之间的间距为设定范围内，比如约为四分之一波长，为了进一步减少后瓣和提高增益，反射器单元的长度和与单极子激励单元之间的间距需要在设计时候进行优化；引向器单元的电长度稍短于单极子激励单元的长度，与单极子激励单元之间的间距为设定范围内，比如约为四分之一波长；在空间允许的情况下，加入一个或者多个引向器单元，可进一步提高该天线的增益；为了使增益达到最佳，引向器单元的电长度和与单极子激励单元之间的间距需要在设计时候进行优化。
本发明实施例的准八木天线阵中的激励单元主要包括：天线主体、天线馈线和天线地。将激励单元设计成宽频带单极子天线，大大增加整个天线系统的带宽。
考虑到应用环境和空间大小，本发明实施例的准八木天线阵可以印制在PCB（PrintedCircuitBoard，印制电路板）板上，实现天线的低剖面性；也可做成金属立体空间结构；也可以采取PCB板与金属立体空间结构结合的立体形式。
本发明实施例提供的一种三单元准八木单极子天线阵示意图如图1所示，包括基板1-5，单极子激励单元1-6、反射器单元1-4、一个或者多个引向器单元1-1。激励单元1-6和反射器单元1-4为必需单元；在满足整个结构尺寸的情况下，若想进一步提高天线增益，可增加一个或者多个引向器单元1-1。
其中，单极子激励单元1-6、反射器单元1-4、一个或者多个引向器单元1-1为导电体，可通过印刷、蚀刻方式附着在基板1-5上；对于基板1-5，可以选取高介电常数，来减小天线的电长度，进一步降低天线的整体尺寸。
单极子激励单元1-6的平面波导馈线1-3和单极子天线地1-2组成整个单极子天线单元，平面波导馈线1-3作为信号的激励端，可以通过调节宽度实现在所需频段天线的阻抗匹配；同时亦可以将平面波导馈线1-3设计成渐变线形式，实现宽频带匹配。单极子天线地1-2接信号地，通过设计成梯形等形式，可进一步拓展单极子天线的工作带宽。
作为信号的馈入单元的单极子激励单元1-6可与同轴线相连，通过设计单极子激励单元1-6单元的长度，使单极子激励单元1-6谐振在所需频段，调节平面波导馈线1-3实现天线的输入匹配。反射器单元1-4的电长度稍长于单极子激励单元1-6，与单极子激励单元1-6之间的间距约为四分之一波长，为了进一步减少后瓣和提高增益，反射器单元的电长度和与单极子天线的间距需要在设计时候进行微调。引向器单元1-1的电长度稍短于单极子激励单元1-6，与单极子激励单元1-6之间的间距约为四分之一波长；在空间允许的情况下，加入一个或者多个引向器单元1-1，可进一步提高该天线的增益；引向器单元1-1的电长度和与单极子激励单元1-6之间的间距需要在设计时候进行微调，以实现增益优化。
本发明实施例提供的一种二单元准八木单极子天线阵示意图如图2所示，包括基板2-4，单极子激励单元2-5、反射器单元2-3、一个或者多个引向器单元2-1。单极子激励单元2-5和反射器单元2-3为必需单元；在满足整个结构尺寸的情况下，若想进一步提高天线增益，可增加一个或者多个引向器单元。
本发明实施例提供的一种准八木倒F型天线天线阵示意图如图3所示，包括基板3-4，激励单元中的倒F型天线地3-1、激励单元中的倒F型天线天线主体3-2、反射器单元3-3，为了使结构更紧凑省去一个或者多个引向器单元。激励单元3-1、3-2和反射器单元3-3为必需单元；在满足整个结构尺寸的情况下，若想进一步提高天线增益，可增加一个或者多个引向器单元。
本发明实施例提供的一种准八木倒L型天线阵示意图如图4所示，包括基板4-4，激励单元中的地4-1、激励单元中的倒L型天线主体4-2、反射器单元4-3，为了使结构更紧凑省去一个或者多个引向器单元。基板4-4、激励单元4-1、4-2和反射器单元4-3为必需单元；在满足整个结构尺寸的情况下，若想进一步提高天线增益，可增加一个或者多个引向器单元。
本发明实施例提供的一种准八木偶极子天线阵示意图如图5所示，包括基板5-4，偶极子激励单元5-2、反射器单元5-3、一个或者多个引向器单元5-1。基板5-4、激励单元5-2和反射器单元5-3为必需单元；在满足整个结构尺寸的情况下，若想进一步提高天线增益，可增加一个或者多个引向器单元5-1。
本发明实施例提供的一种准八木折合偶极子天线阵示意图如图6所示，包括基板6-4，折合偶极子激励单元6-2、反射器单元6-3、一个或者多个引向器单元6-1。折合偶极子激励单元6-2和反射器单元6-3为必需单元；在满足整个结构尺寸的情况下，若想进一步提高天线增益，可增加一个或者多个引向器单元6-1。
本发明实施例提供的一种应用于立体空间的准八木天线阵示意图如图7所示，包括基板7-4，空间偶极子激励单元7-2、空间反射器单元7-3、一个或者多个空间引向器单元7-1。空间激励单元7-2和空间反射器单元7-3为必需单元；在满足整个结构尺寸的情况下，若想进一步提高天线增益，可增加一个或者多个空间引向器单元7-1。
本发明实施例提供的一种三单元准八木单极子天线阵在天线仿真软件中的回波损耗示意图如图8所示，图8所示的回波损耗大于10dB的工作频段885MHz-965MHz。本发明实施例提供的一种三单元准八木单极子天线阵在天线仿真软件中0.92GHz下H面方向图如图9所示。本发明实施例提供的一种三单元准八木单极子天线阵在天线仿真软件中0.92GHz下E面方向图如图10所示，图10中增益为6.68dB。
本发明实施例提供的一种二单元准八木单极子天线阵在天线仿真软件中0.92GHz下H面方向图如图11所示。本发明实施例提供的一种二单元准八木单极子天线阵在天线仿真软件中0.92GHz下E面方向图如图12所示，图12中的增益为5.78dB。
上述本发明实施例的准八木天线阵可以应用于超高频手持式读写器等手持式读写器。
综上所述，本发明实施例提供了一款增益高，定向性强，工作频带宽，结构紧凑，占用空间较小的准八木天线阵，该准八木天线阵可以应用于超高频手持式读写器等手持式读写器，大大提高了手持式读写器的射频性能，适用于远距离读取的RFID系统。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种准八木天线阵装置，其特征在于，包括：基板、激励单元、反射器单元，所述激励单元和所述反射器单元安装在所述基板上，所述激励单元包括信号的馈入单元，该馈入单元与所述准八木天线阵装置的同轴线相连。
2.根据权利要求1所述的准八木天线阵装置，其特征在于，所述装置还包括：一个或者多个引向器单元，所述引向器单元安装在所述基板上。
3.根据权利要求2所述的准八木天线阵装置，其特征在于，所述的引向器单元为导电体，通过印刷、蚀刻方式附着在所述基板上。
4.根据权利要求1所述的准八木天线阵装置，其特征在于，所述的激励单元还包括：天线主体、天线馈线和天线地。
5.根据权利要求1所述的准八木天线阵装置，其特征在于，所述的馈入单元的长度及结构根据所述馈入单元谐振所需的频段来确定。
6.根据权利要求1至4任一项所述的准八木天线阵装置，其特征在于，所述的激励单元为单极子激励单元、倒F型天线激励单元、倒L型天线激励单元、偶极子激励单元或折合偶极子激励单元。
7.根据权利要求6所述的准八木天线阵装置，其特征在于，当所述的激励单元为单极子激励单元时，所述反射器单元的长度长于所述单极子激励单元的长度，所述反射器单元与所述单极子激励单元之间的间距为设定范围内。
8.根据权利要求6所述的准八木天线阵装置，其特征在于，当所述的激励单元为单极子激励单元时，所述引向器单元的长度短于所述单极子激励单元的长度，所述引向器单元与所述单极子激励单元之间的间距为设定范围内。
9.根据权利要求1所述的准八木天线阵装置，其特征在于，所述的准八木天线阵印制在PCB板上或者采用金属立体空间结构或者采取PCB板与金属立体空间结构结合的立体形式。
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