CN106953174B - 一种防误读天线 - Google Patents

Abstract

本发明一种防误读天线，包括层叠设置的铜片、基片和馈电线部分；所述馈电线部分包括天线辐射微带线、屏蔽单元和匹配元件；所述天线辐射微带线包括依次连接的输入微带线，两段对称分布于所述基片水平中心线两侧的微带线单元和输出微带线，所述微带线单元包括依次相连接的第一调节部、第二调节部和第三调节部；所述辐射微带线与所述匹配元件之间均留有间隙设置以形成寄生电感实现电容式耦合；所述屏蔽单元形成一包裹所述馈电线部分的馈电线外环用于屏蔽外界电磁干扰以及屏蔽耦合信号泄露外围。本发明可提供一种性能稳定、天线识别信号范围可控且无盲点的一种防误读天线。

Description

一种防误读天线

技术领域

本发明涉及近场天线技术领域，尤其是一种防误读天线。

背景技术

目前RFID行业在物流、交通、服装等多个领域都开始广泛应用，RFID系统由RFID读写器、RFID电子标签和天线组成。RFID系统工作主要三个过程：1.系统激活标签过程，2、标签向系统反馈状态过程。3、系统处理标签信息并修改标签信息过程。标签、天线、读写系统形成一个完整的闭环通讯链路，读写器具有批量同时识别多电子标签能力，在读写器信号覆盖一定区域范围内标签均能被有效识别。在某些特殊应用场合，RFID系统需求指定区域覆盖RFID射频信号，且需有一定识别距离，这时候传统RFID天线基本无法满足实际应用需求。

本发明的技术解决方案采用闭环回路电磁场耦合形式进行能量的传递。本发明解决技术问题主要对现有读写器天线产生磁场强度不均匀，磁场分布位置不确定等缺陷，造成实际RFID系统应用中存在误读、漏读等现象

在实际应用中采用调整天线固定方向及读写设备功率均存在误读或者漏读现象。照成系统工作不稳定，调试难度较大。所以如何设计一款性能稳定、近场场强较强、天线识别信号范围可控且无盲点成为本领域技术人员研究的课题。

发明内容

鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种性能稳定、天线识别信号范围可控且无盲点的一种防误读天线。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术措施：

一种防误读天线，包括层叠设置的铜片、基片和馈电线部分；所述馈电线部分包括天线辐射微带线、屏蔽单元和匹配元件；所述天线辐射微带线包括依次连接的输入微带线，两段对称分布于所述基片水平中心线两侧的微带线单元和输出微带线，所述微带线单元包括依次相连接的第一调节部、第二调节部和第三调节部；所述匹配元件包括关于基片水平中心线对称分布且与所述第一调节部、第二调节部和第三调节部对应设置的第一匹配单元、第二匹配单元和第三匹配单元；所述辐射微带线与所述匹配元件之间均留有间隙设置以形成寄生电感实现电容式耦合；所述屏蔽单元形成一包裹所述馈电线部分的馈电线外环用于屏蔽外界电磁干扰以及屏蔽耦合信号泄露外围。

作为进一步改进，所述第一调节部包括依次连接的第一L型部、直线连接部和第二L型部，定义所述直线连接部的长度为d，其中d的范围为10mm～12mm。

作为进一步改进，所述第二调节部呈直线型水平分布，定义所述第二调节部的长度为h，其中h的范围为55mm～60mm。

作为进一步改进，所述第三调节部包括依次连接的第一竖直部、第二水平部和第三竖直部，所述第二水平部向基片中心方向延伸，所述第二水平部的长度为l，其中l的范围为17mm～20mm。

作为进一步改进，所述第一匹配单元呈“L”型分布，所述第一匹配单元的两边分别与所述第二L型部的两边平行设置。

作为进一步改进，所述第二匹配单元呈直线型分布且与所述第二调节部相平行，所述第二匹配单元设置于所述第二调节部和屏蔽单元之间，定义所述第二匹配单元的长度为n，其中n的范围为35mm～40mm。

作为进一步改进，所述第三匹配单元呈“L”型分布，所述第三匹配单元的两边分别与所述第二水平部和所述第三竖直部平行设置。

作为进一步改进，所述天线辐射微带线与所述屏蔽单元的间距范围至少2mm,定义所述匹配单元与所述天线辐射微带线的距离为r，其中r的范围为0.8mm～2mm。

作为进一步改进，通过所述馈电线部分调整该天线整体的工作频点为915MHz，所述馈电线部分的线宽为2mm，所述馈电线部分的厚度范围为1mm～2mm；所述输出微带线末端与屏蔽单元之间设置有一匹配电阻用于吸收电路末端信号防止信号反射；所述铜片隔离天线向铜片下方传输信号；该天线可固定于绝缘材料或者金属环境中兼容使用。

一种防误读智能物品管理陈列柜，包括陈列柜本体和所述防误读天线，所述陈列柜上设置有若干个陈列柜单元用于防止待识别物品，所述防误读天线设置于陈列柜单元下方以实现识别辐射信号覆盖区域内的待识别物品。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

1、本发明一种防误读天线中采用合理的馈电方式能有效保证天线辐射单元达到915MHz的谐振，实现信号的稳定性。

2、本发明一种防误读天线加入匹配单元与天线微带线相靠近形成寄生电容，调节匹配及存储部分能量，形成电容式耦合。

3、本发明一种防误读天线采用屏蔽单元环路包裹天线，能有效减少内部天线信号泄露外部，以及外部信号干扰，提高天线的稳定性。

附图说明

附图1是本发明一种防误读天线的结构示意图。

主要元件符号说明

铜片10

基片20

馈电线部分30

天线辐射微带线31

屏蔽单元32

匹配元件33

匹配电阻34

输入微带线311

微带线单元312

输出微带线313

第一调节部3121

第二调节部3122

第三调节部3123

第一匹配单元331

第二匹配单元332

第三匹配单元333

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

请参考图1，实施例中，一种防误读天线，包括依次连接的铜片10、基片20和馈电线部分30；所述馈电线部分30包括天线辐射微带线31、屏蔽单元32和匹配元件33；所述天线辐射微带线31包括依次连接的输入微带线311，两段对称分布于所述基片20水平中心线两侧的微带线单元312和输出微带线313，所述微带线单元312包括依次相连接的第一调节部3121、第二调节部3122和第三调节部3123；所述匹配元件33包括关于基片20水平中心线对称分布且与所述第一调节部3121、第二调节部3122和第三调节部3123对应设置的第一匹配单元331、第二匹配单元332和第三匹配单元333；所述天线辐射微带线31与所述匹配元件33之间均留有间隙设置以形成寄生电感实现电容式耦合；所述屏蔽单元32形成一包裹所述馈电线部分30的馈电线外环用于屏蔽外界电磁干扰以及屏蔽耦合信号泄露外围。采用闭环回路电磁场耦合形式进行能量的传递，辐射阵子外围一圈信号屏蔽地，用于屏蔽外界电磁干扰以及屏蔽耦合信号泄露外围。底层采用全金属层有效屏蔽底层电磁干扰，信号有效的控制于信号辐射阵正上方一定区域。本发明辐射阵子采用分段耦合线圈，分段寄生元件能够存储部分能量，使能量在天线表面分布更均匀。

请参考图1，实施例中，所述第一调节部3121包括依次连接的第一L型部、直线连接部和第二L型部，整体呈“几”字型或倒“几”字型分布，定义所述直线连接部的长度为d，其中d的范围为10mm～12mm，优选的，d的值为11.5mm，采用这样的结构可以有效增长天线长度增加天线增益，同时对天线的频点进行准确的调整，通过形状大致相互中心对称的第一L型部和第二L型部来中和调节天线在工作频点谐振，避免出现了单方向弯折而出现频点偏离过多的问题。

请参考图1，所述第二调节部3122呈直线型水平分布，定义所述第二调节部3122的长度为h，其中h的范围为55mm～60mm，优选的，h的值为59mm，根据基片20尺寸选择合适的第二调节部3122长度，避免了太长时所述第二调节部3122末端与屏蔽单元32太过靠近而导致信号干扰，太短时所述第二调节部3122的长度过短导致天线整体长度不够而造成电流信号不够强的问题，选用合适的长度可以使得天线整体均分合理地分布在整个基片20表面积上。

请参考图1，所述第三调节部3123包括依次连接的第一竖直部、第二水平部和第三竖直部，所述第二水平部向基片20中心方向延伸，所述第二水平部的长度为l，其中l的范围为17mm～20mm，优选的，l的值为17.94mm，采用这样的第三调节部3123的长度值可以有效防止电流堆积，其次为了增加天线长度需要进行第三调节部处的弯折3123，在满足长度增长的同时还要保证天线的工作频点接近标准工作频点915MHz，多次调试后该优选值时的工作频点最为稳定且接近标准工作频点；除此之外，所述第二水平部也可向所述屏蔽单元32延伸，通过调节所述第二调节部3122的尺寸来保证第二水平部的合理分布，采用这样的结构可以灵活结合第一调节部3121来调节天线在工作频点谐振。

先根据待识别产品的大小选择合适大小的基片20，确定基片20参数，其次确定所述微带线单元312的大致总尺寸长度，通过公式可知频率除以波速等于波长，且保证所述微带线单元312的大致总尺寸长度为四分之一波长的整数倍，选择所述微带线的大致长度从而进一步采取具体的馈电方式。

请参考图1，实施例中，所述第一匹配单元331呈“L”型分布，所述第一匹配单元331的两边分别与所述第二L型部的两边平行设置。具体地，所述第一匹配单元331尽量远离屏蔽地设置避免出现信号干扰，所述第一匹配单元331采用合理的间隔布局，可与所述第二L型部之间形成寄生电容以达到电容式耦合，所述第一匹配单元331还可以存储能量，保证所述第一调节部3121区域内的信号盲区的能量分布，从而保证整体天线表面的能量均匀分布。

请参考图1，实施例中，所述第二匹配单元332呈直线型分布且与所述第二调节部3122相平行，所述第二匹配单元332设置于所述第二调节部3122和屏蔽单元32之间，定义所述第二匹配单元332的长度为n，其中n的范围为35mm～40mm，优选的，n的值取39mm。采用这样的结构分布在尺寸上和所述第二调节部3122进行匹配，其次所述第二匹配单元332存储的能量可以保证所述第二调节部3122区域内的信号盲区的能量分布，同时为了防止所述第二匹配单元332和所述第一匹配单元331和第三匹配单元333太过靠近互相影响，将其设置于靠近屏蔽单元32一侧，更加保证了天线的稳定性。

请参考图1，实施例中，所述第三匹配单元333呈“L”型分布，所述第三匹配单元333的两边分别与所述第二水平部和所述第三竖直部平行设置，采用这样的结构分布可以存储能量，保证所述第三调节部3123区域内的信号盲区的能量分布。

请参考图1，所述天线辐射微带线31与所述屏蔽单元32的间距范围至少2mm,采用合适的间距可以保证所述天线辐射微带线31的信号和所述屏蔽单元32的信号不互相干扰，同时由于基片20表面面积的限制也要求间距不能太大，所述屏蔽单元32在所述输入微带线311和所述输出微带线313之间布局有一矩形状的屏蔽区，所述屏蔽区能有效保证输入端和输出端之间的信号不互相干扰，同时保证内部天线信号的区域针对性辐射。定义所述匹配单元与所述天线辐射微带线31的距离为r，其中r的范围为0.8mm～2mm，优选的，r的值取1mm，合理的间距可以保证所述匹配单元和所述天线辐射微带线31之间的电容式耦合，太小的话容易产生信号干扰，太远的话又不能产生寄生电容效应，同时选择一个合理的间距还可以实现对天线谐振频点的调整。

请参考图1，实施例中，所述屏蔽单元32的宽度不能小于一个线宽即2mm，一般范围选取6mm～10mm，太小无法保证屏蔽效果，太大又占用基片空间；所述输入端311和所述输出端313两侧的屏蔽单元宽度较大是为了保证输入端和输出端的信号不互相干扰和保证不外泄；且为了所述天线辐射微带线31部分的信号和所述屏蔽单元32的信号不互相干扰，所述整个天线辐射微带线31与所述屏蔽单元之间的距离也至少不能小于一个线宽即2mm。

请参考图1，实施例中，通过所述馈电线部分30调整该天线整体的工作频点为915MHz，所述馈电线部分30的线宽为2mm，所述馈电线部分30的厚度范围为1mm～2mm，优选的，厚度为1.6mm；该款天线主要针对陈列柜上小型产品的智能管理，根据产品大小选择的基片20长度为200mm，宽度为50mm，所述基片20的介电常数为4.4，损耗角正切值为0.02；所述输出微带线313末端与屏蔽单元32之间设置有一匹配电阻34用于吸收最终流向电路末端的信号，防止这些信号通过屏蔽单元的内侧面发生信号反射对电流中的信号进行干扰；所述铜片10隔离天线向铜片10下方传输信号；该天线可固定于绝缘材料或者金属环境中兼容使用。

一种防误读智能物品管理陈列柜，包括陈列柜本体和所述防误读天线，所述陈列柜上设置有若干个陈列柜单元用于防止待识别物品，所述防误读天线设置于陈列柜单元下方以实现识别辐射信号覆盖区域内的待识别物品。具体的，可应用于酒柜中的酒品管理，图书馆的书柜图书管理，珠宝陈列框中的珠宝种类管理等等。

请参考图1，实施例中，完整的天线馈电步骤大致如下：

一：根据产品大小和信号要求选用尺寸大小合适的基片和基片的具体电子参数；

二：蚀刻外围的屏蔽单元，保证屏蔽单元的辐射信号不穿过正上方的产品；

三：蚀刻天线输入端和输出端以确定天线辐射微带线的前后连接端口，蚀刻天线辐射微带线大致轮廓蚀刻，根据检测到的天线工作频点大小进行微带线单元的调节部弯折方式和尺寸的微调以不断调试频点值接近标准工作频点915MHz；

四：蚀刻各调节部的对应匹配单元，微调其匹配单元弯折方式和尺寸以实现最终的天线工作频点达到标准工作频点915MHz。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种防误读天线，其特征在于：包括层叠设置的铜片、基片和馈电线部分；所述馈电线部分包括天线辐射微带线、屏蔽单元和匹配元件；所述天线辐射微带线包括依次连接的输入微带线，两段对称分布于所述基片水平中心线两侧的微带线单元和输出微带线，所述微带线单元包括依次相连接的第一调节部、第二调节部和第三调节部；所述匹配元件包括关于基片水平中心线对称分布且与所述第一调节部、第二调节部和第三调节部对应设置的第一匹配单元、第二匹配单元和第三匹配单元；所述辐射微带线与所述匹配元件之间均留有间隙设置以形成寄生电感实现电容式耦合；所述屏蔽单元形成一包裹所述馈电线部分的馈电线外环用于屏蔽外界电磁干扰以及屏蔽耦合信号泄露外围；所述第一调节部包括依次连接的第一L型部、直线连接部和第二L型部；所述第二调节部呈直线型水平分布，所述第三调节部包括依次连接的第一竖直部、第二水平部和第三竖直部，所述第二水平部向基片中心方向延伸，所述第一匹配单元呈“L”型分布，所述第一匹配单元的两边分别与所述第二L型部的两边平行设置，所述第二匹配单元呈直线型分布且与所述第二调节部相平行，所述第二匹配单元设置于所述第二调节部和屏蔽单元之间，所述第三匹配单元呈“L”型分布，所述第三匹配单元的两边分别与所述第二水平部和所述第三竖直部平行设置，所述天线辐射微带线与所述屏蔽单元的间距范围至少2mm。

2.根据权利要求1所述的防误读天线，其特征在于：所述直线连接部的长度为d，其中d的范围为10mm～12mm。

3.根据权利要求2所述的防误读天线，其特征在于：所述第二调节部的长度为h，其中h的范围为55mm～60mm。

4.根据权利要求3所述的防误读天线，其特征在于：所述第二水平部的长度为l，其中l的范围为17mm～20mm。

5.根据权利要求1所述的防误读天线，其特征在于：定义所述第二匹配单元的长度为n，其中n的范围为35mm～40mm。

6.根据权利要求1所述的防误读天线，其特征在于：所述匹配单元与所述天线辐射微带线的距离为r，其中r的范围为0.8mm～2mm。

7.根据权利要求1所述的防误读天线，其特征在于：通过所述馈电线部分调整该天线整体的工作频点为915MHz，所述馈电线部分的线宽为2mm，所述馈电线部分的厚度范围为1mm～2mm；所述输出微带线末端与屏蔽单元之间设置有一匹配电阻用于吸收电路末端信号防止信号反射；铜片隔离天线向铜片下方传输信号；该天线可固定于绝缘材料或者金属环境中兼容使用。

8.一种防误读智能物品管理陈列柜，其特征在于：包括陈列柜本体和权利要求1至7任意一项中防误读天线，所述陈列柜上设置有若干个陈列柜单元用于放置待识别物品，所述防误读天线设置于陈列柜单元下方以实现识别辐射信号覆盖区域内的待识别物品。

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