CN107768834B - 一种单极子标签天线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种单极子标签天线，包括背扣式金属反射板、介质基板、单极子、金属圆环和馈电部，背扣式金属反射板处于单极子标签天线的底部，背扣式金属反射板通过馈电部与单极子相连，介质基板套装在单极子上，金属圆环设置在介质基板的上表面。本发明采用单极子作为天线的主体，工作在2.4GHz‑2.5GHz的宽频带范围内，覆盖WIFI频段的2.4G频段，并且单极子可以实现天线的全向性能。本发明整体结构简单紧凑，易于加工，装配简单，加工成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种单极子标签天线。
背景技术
射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术，利用射频信号通过空间耦合传递信息并通过所传递的信息达到自动识别对象的目的，识别过程无需人工干预，能工作在各种恶劣环境，在智能家居、供应链管理、物流贸易、公共安全等领域有着广泛的应用。
标签天线在射频识别技术中发挥着很重要的作用，随着应用环境越来越苛刻，对标签的整体体积提出了更小的要求，标签天线的尺寸当然是个需要解决的问题；另外，标签天线的增益直接决定天线的辐射效率和电子标签的读写距离，所以高增益是标签天线设计中重要的一步。另外，还存在有的标签天线是定向接收，不能接收和发射任意方向的信号。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明提出一种工作在2.4GHz-2.5GHz、尺寸小的单极子标签天线。
为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：一种单极子标签天线，包括背扣式金属反射板、介质基板、单极子、金属圆环和馈电部，背扣式金属反射板处于单极子标签天线的底部，背扣式金属反射板通过馈电部与单极子相连，介质基板套装在单极子上，金属圆环设置在介质基板的上表面。
作为本发明的优化方案，单极子包括金属圆锥、金属圆柱和金属圆片，金属圆锥安装在金属圆柱的顶部，金属圆片安装在金属圆柱的底部。
作为本发明的优化方案，介质基板距离金属圆片的距离是5mm。
作为本发明的优化方案，介质基板的厚度是5mm。
作为本发明的优化方案，金属圆环的外径是11mm。
本发明具有积极的效果：1)本发明采用单极子作为天线的主体，工作在2.4GHz-2.5GHz的宽频带范围内，覆盖WIFI频段的2.4G频段，并且单极子可以实现天线的全向性能；
2)本发明采用背扣式金属反射板的结构及加载金属圆环的方式来降低单极子标签天线的整体高度，以及提高单极子标签天线的阻抗带宽，同时采用背扣式金属反射板较平板形金属反射板有效地展宽了天线的带宽，保证了单极子标签天线的辐射性能，降低了天线的驻波，匹配更好；
3)本发明的单极子由金属圆锥、金属圆柱和金属圆片组成，有效的降低了单极子标签天线的高度，从而减小了单极子标签天线的尺寸；
4)本发明在介质基板的上表面添加了金属圆环，金属圆环的外径设置为11mm，降低了单极子标签天线的驻波，展宽了单极子标签天线的驻波带宽；
5)本发明整体结构简单紧凑，易于加工，装配简单，加工成本低廉。
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的说明。
图1为本发明的侧视图；
图2为本发明的三维结构示意图；
图3为本发明背扣式金属反射板的结构示意图；
图4为本发明的介质基板结构示意图；
图5为本发明单极子的结构示意图；
图6为本发明金属圆环的结构示意图；
图7为本发明的驻波图；
图8为本发明的带内增益图。
其中：1、背扣式金属反射板，2、介质基板，3、单极子，4、金属圆环，5、馈电部，31、金属圆锥，32、金属圆柱，33、金属圆片。
具体实施方式
如图1～6所示，本发明公开了一种单极子标签天线，包括背扣式金属反射板1、介质基板2、单极子3、金属圆环4和馈电部5，背扣式金属反射板1处于单极子标签天线的底部，背扣式金属反射板1通过馈电部5与单极子3相连，介质基板2套装在单极子3上，金属圆环4设置在介质基板2的上表面。其中，采用背扣式金属反射板1及加载金属圆环4的方式可以降低单极子标签天线的整体高度，同时可以提高单极子标签天线的阻抗带宽。馈电部5的馈电内导焊接在单极子3上，馈电部5的馈电外导焊接在背扣式金属反射板1上。
如图5所示，单极子3包括金属圆锥31、金属圆柱32和金属圆片33，金属圆锥31安装在金属圆柱32的顶部，金属圆片33安装在金属圆柱32的底部。单极子3的组合方式降低了天线整体的高度。
介质基板2距离金属圆片33的距离是5mm。其中，介质基板2是高介电常数的介质基板。介质基板2的厚度是5mm。
金属圆环4的外径是11mm，驻波降低。
根据上述设计参数，加工实际的单极子标签天线并进行了测试，实验结果如图7～8所示，图7为实测的驻波图，可以看出带内驻波均小于2；图8为实测的带内增益图，可以看出单极子标签天线在2.4-2.5GHz频带内的增益均在2dB左右，符合天线的性能指标要求。实验结果表明单极子标签天线的驻波低，匹配好。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种单极子标签天线，其特征在于：包括背扣式金属反射板（1）、介质基板（2）、单极子（3）、金属圆环（4）和馈电部（5），所述背扣式金属反射板（1）处于单极子标签天线的底部，所述背扣式金属反射板（1）通过馈电部（5）与单极子（3）相连，馈电部（5）的馈电内导焊接在单极子（3）上，馈电部（5）的馈电外导焊接在背扣式金属反射板（1）上，所述介质基板（2）套装在单极子（3）上，金属圆环（4）设置在介质基板（2）的上表面；所述单极子（3）包括金属圆锥（31）、金属圆柱（32）和金属圆片（33），所述金属圆锥（31）安装在金属圆柱（32）的顶部，所述金属圆片（33）安装在金属圆柱（32）的底部，金属圆环（4）位于金属圆柱（32）的外侧。
2.根据权利要求1所述的一种单极子标签天线，其特征在于：所述介质基板（2）距离金属圆片（33）的距离是5mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种单极子标签天线，其特征在于：介质基板（2）的厚度是5mm。
4.根据权利要求1或2所述的一种单极子标签天线，其特征在于：金属圆环（4）的外径是11mm。
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