CN108376842A - 一种可重构的rfid天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可重构的RFID天线，属于电磁场与天线技术领域。由多个天线单元沿着一个方向排列构成，每个天线单元为五层结构，由上至下依次为贴片、上基板、金属接地板、下基板和馈电网络，每层同一位置处开有通孔，贴片和馈电网络经该通孔由中空的金属管连接，每个天线单元的馈电网络上设有PIN二极管，PIN二极管串溃于馈电网络上，通过加载正向或反向电压使它们导通或者截止，从而使多个天线单元依次工作。具有结构简单、易加工、功耗低可通过调节单元结构的数量方便地调整谐振频率等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种可重构的RFID天线，属于电磁场与天线技术领域。
背景技术
射频识别技术起源于第二次世界大战，利用射频信号的空间耦合特性，进行非接触双向数据通信对目标加以识别。RFID系统的通信不受空间限制，通信距离很灵活，近可以小于1厘米，远则可达数十米。它与条形码，二维码和语音识别等识别技术相比有较显著的优势。基于这些优势，RFID技术在自动识别。物流运输、安全管理等领域应用广泛，具有广阔的应用前景和潜在的市场价值。
RFID近场天线是近年来提出的一种新型的天线，其技术要点是要在近场区产生较强的磁场。有关近场天线磁场通信技术方面也有较多的研究。近场天线的工作频段主要包括微波波段，UHF和HF波段中的几种波段。每种频段的结构均有不同，近年来发展比较迅速的是UHF波段的近场天线，因为这个频段的天线具有长距离，小型化，抗干扰能力强等优点。近场天线是近些年新兴的一类天线，典型的应用场景包括工业传送带，图书馆，超市等等。
本发明研究的是RFID读写器接受前端部分的天线。传统的近场天线设计一般采用反向电流对原理、传输线原理，功耗较大，而本发明采用第二种方法，通过将贴片加入PIN二极管的形式，设计一款近场线极化可重构天线，工作时天线每个单元依次扫描过去，检测标签天线的数量，从而节约了功耗。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有RFID读写器天线功耗大等不足，提出一种可重构的馈电网络，采用多个加入PIN二极管的贴片单元，使得RFID天线工作时分单元依次进行，从而节约功耗、提高效率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种可重构的RFID天线，由多个天线单元沿着一个方向排列构成，每个天线单元为五层结构，由上至下依次为贴片1、上基板2、金属接地板3、下基板4和馈电网络5，每层同一位置处开有通孔，贴片1和馈电网络5经该通孔由中空的金属管8连接，每个天线单元的馈电网络5上设有PIN二极管7，PIN二极管7串溃于馈电网络5上，用作天线工作时通断开关，通过加载正向或反向电压使它们导通或者截止，从而使多个天线单元依次工作。
所述贴片1、上基板2、下基板4和馈电网络5四层结构上开设的通孔直径相同，金属接地板3上开设的通孔直径为其它四层结构上通孔直径的2-3倍，具体可以根据实际需要确定。
所述上基板2和下基板4的厚度分别为1.5-5mm和1-1.6mm，具体可以根据实际需要确定。
所述上基板2和下基板4为常规电子器件基板，如玻璃纤维布基(FR4、FR5)、复合基(CEM系列)基板等，具体可以根据实际需要确定。
所述每两个天线单元之间的间隔距离为14-25mm，具体可以根据实际需要确定。
所述每个天线单元上的通孔位于贴片1左右中间且距其下边缘1/4-1/3位置，具体可以根据实际需要确定。
所述每个天线单元的馈电网络5上设有1个或多个PIN二极管7，具体可以根据实际需要确定。
本发明采用多个天线单元的组合结构，并配合PIN二极管的实验，使得天线单元依次工作，重构馈电网络，相对传统的RFID天线大大节约了功耗。具有结构简单、易加工、功耗低可通过调节单元结构的数量方便地调整谐振频率等优点。
附图说明
图1是本发明主视示意图。
图2是本发明俯视示意图。
图3是本发明背面示意图。
图4是本发明实施例1各天线单元工作时的反射系数图，其中左二单元和右二单元的反射系数几乎重合。
图5是本发明各天线单元依次工作时上方的近场强度图。
图中：1-贴片，2-上FR4介质基板，3-金属底板，4-下FR4介质基板，6-激励端口,7-PIN二极管，8-中空的金属管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详尽描述，实施例中未注明的技术或产品，均为现有技术或可以通过购买获得的常规产品。
实施例1：如图1-3所示，本可重构的RFID天线由4个天线单元沿着一个方向排列构成，每个天线单元为五层结构，由上至下依次为贴片1、上基板2、金属接地板3(采用铜皮)、下基板4和馈电网络5，每层同一位置处开有通孔，贴片1和馈电网络5经该通孔由中空的金属管8连接，整个馈电网络上共6个PIN二极管(两边天线单元的馈电网络各一个，中间天线单元的馈电网络各2个)，PIN二极管7串溃于馈电网络5上，用作天线通断开关，通过加载正向或反向电压使它们导通或者截止，从而使4个天线单元依次工作。贴片1、上基板2、下基板4和馈电网络5四层结构上开设半径0.7mm的通孔，金属接地板3上开设的通孔半径为1mm。上基板2和下基板4采用常规FR-4环氧树脂板(介电常数为4.4，损耗正切为0.02)，上基板2和下基板4的厚度分别为1.6mm和1mm。整个RFID天线结构尺寸348×125×2.7mm，左边两个天线单元间隔15mm,中间两个天线单元间隔14mm，每个天线单元上通孔的位置距离天线单元贴片下边缘22mm。
图4、5反映了本发明的工作效果。图4分别为它们的反射系数S11，图5分别为它们的近场强度，它们的S11的带宽在18MHz左右，近度强度都在3dB以内，效果基本满足，在天线单元依次工作时，相比于传统的RFID天线，大大的节约了功耗。
实施例2：如图1-3所示，本可重构的RFID天线由3个天线单元沿着一个方向排列构成，每个天线单元为五层结构，由上至下依次为贴片1、上基板2、金属接地板3(采用铜皮)、下基板4和馈电网络5，每层同一位置处开有通孔，贴片1和馈电网络5经该通孔由中空的金属管8连接，整个馈电网络上共3个PIN二极管，PIN二极管7串溃于馈电网络5上，用作天线工作时通断开关，通过加载正向或反向电压使它们导通或者截止，从而使3个天线单元依次工作。贴片1、上基板2、下基板4和馈电网络5四层结构上开设的通孔直径相同，金属接地板3上开设的通孔直径为其它四层结构上通孔直径的2倍。上基板2和下基板4为常规FR-4环氧树脂板，上基板2和下基板4的厚度分别为2mm和1mm；每两个天线单元之间的间隔距离为15mm，每个天线单元上的通孔位于贴片左右中间且距其下边缘1/3贴片位置。
实施例3：如图1-3所示，本可重构的RFID天线由5个天线单元沿着一个方向排列构成，每个天线单元为五层结构，由上至下依次为贴片1、上基板2、金属接地板3(采用铜皮)、下基板4和馈电网络5，每层同一位置处开有通孔，贴片1和馈电网络5经该通孔由中空的金属管8连接，整个馈电网络上共7个PIN二极管，PIN二极管7串溃于馈电网络5上，用作天线工作时通断开关，通过加载正向或反向电压使它们导通或者截止，从而使5个天线单元依次工作。贴片1、上基板2、下基板4和馈电网络5四层结构上开设的通孔直径相同，金属接地板3上开设的通孔直径为其它四层结构上通孔直径的2倍。上基板2和下基板4为常规FR-4环氧树脂板，上基板2和下基板4的厚度分别为3mm和1.3mm；每两个天线单元之间的间隔距离为25mm，每个天线单元上的通孔位于天线单元贴片左右中间且距其下边缘1/4贴片位置。
实施例4：如图1-3所示，本可重构的RFID天线由4个天线单元沿着一个方向排列构成，每个天线单元为五层结构，由上至下依次为贴片1、上基板2、金属接地板3(采用铜皮)、下基板4和馈电网络5，每层同一位置处开有通孔，贴片1和馈电网络5经该通孔由中空的金属管8连接，(整个馈电网络上共6个PIN二极管)，PIN二极管7串溃于馈电网络5上，用作天线工作时通断开关，通过加载正向或反向电压使它们导通或者截止，从而使4个天线单元依次工作。贴片1、上基板2、下基板4和馈电网络5四层结构上开设的通孔直径相同，金属接地板3上开设的通孔直径为其它四层结构上通孔直径的2倍。上基板2和下基板4为常规CEM复合基板，上基板2和下基板4的厚度分别为5mm和1.6mm；每两个天线单元之间的间隔距离为18mm，每个天线单元上的通孔位于贴片左右中间且距其下边缘1/4贴片位置。
上面结合附图对本发明的技术内容作了说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下对本发明的技术内容做出各种变化，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 (7)
1.一种可重构的RFID天线，其特征在于：由多个天线单元沿着一个方向排列构成，每个天线单元为五层结构，由上至下依次为贴片(1)、上基板(2)、金属接地板(3)、下基板(4)和馈电网络(5)，每层同一位置处开有通孔，贴片(1)和馈电网络(5)经该通孔由中空的金属管(8)连接，每个天线单元的馈电网络(5)上设有PIN二极管(7)，PIN二极管(7)串溃于馈电网络(5)上，通过加载正向或反向电压使它们导通或者截止，从而使多个天线单元依次工作。
2.根据权利要求1所述的可重构的RFID天线，其特征在于：所述贴片(1)、上基板(2)、下基板(4)和馈电网络(5)四层结构上开设的通孔直径相同，金属地板(3)上开设的通孔直径为其它四层结构上通孔直径的2-3倍。
3.根据权利要求1所述的可重构的RFID天线，其特征在于：所述上基板(2)和下基板(4)的厚度分别为1.5-5mm和1-1.6mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的可重构的RFID天线，其特征在于：所述上基板2和下基板4为常规电子器件基板。
5.根据权利要求1所述的可重构的RFID天线，其特征在于：所述每两个天线单元之间的间隔距离为14-25mm。
6.根据权利要求1所述的可重构的RFID天线，其特征在于：所述每个天线单元上的通孔位于贴片(1)左右中间且距其下边缘1/4-1/3位置。
7.根据权利要求1所述的可重构的RFID天线，其特征在于：所述每个天线单元的馈电网络(5)上设有1个或多个PIN二极管(7)。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110867640A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-03-06 | 湖南大学 | 一种近场/远场可重构rfid读写天线 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201435450Y (zh) * | 2009-06-30 | 2010-03-31 | 华南理工大学 | 极化可重构射频识别圆极化阅读器天线 |
| CN102956993A (zh) * | 2012-11-14 | 2013-03-06 | 华南理工大学 | 基于s-pin二极管的方向图可重构圆盘型微带天线 |
| CN103401078A (zh) * | 2013-07-11 | 2013-11-20 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种加载变容二极管的ebg的频率可重构天线制作方法 |
| CN104409852A (zh) * | 2014-12-25 | 2015-03-11 | 哈尔滨工业大学 | 基于液晶材料的定频扫描漏波天线 |
| CN104505582A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-04-08 | 中国电子科技集团公司第二十七研究所 | 小型化三频多层贴片北斗天线 |
| CN104868233A (zh) * | 2015-05-27 | 2015-08-26 | 电子科技大学 | 一种左右旋圆极化可重构的微带行波天线阵 |
| CN105281030A (zh) * | 2015-09-29 | 2016-01-27 | 天津工业大学 | 一种新型rfid平面阵列天线馈电网络 |
| CN107516769A (zh) * | 2017-09-28 | 2017-12-26 | 中国联合网络通信集团有限公司 | 辐射方向图可重构的天线 |
-
2018
- 2018-04-26 CN CN201810383910.0A patent/CN108376842A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201435450Y (zh) * | 2009-06-30 | 2010-03-31 | 华南理工大学 | 极化可重构射频识别圆极化阅读器天线 |
| CN102956993A (zh) * | 2012-11-14 | 2013-03-06 | 华南理工大学 | 基于s-pin二极管的方向图可重构圆盘型微带天线 |
| CN103401078A (zh) * | 2013-07-11 | 2013-11-20 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种加载变容二极管的ebg的频率可重构天线制作方法 |
| CN104505582A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-04-08 | 中国电子科技集团公司第二十七研究所 | 小型化三频多层贴片北斗天线 |
| CN104409852A (zh) * | 2014-12-25 | 2015-03-11 | 哈尔滨工业大学 | 基于液晶材料的定频扫描漏波天线 |
| CN104868233A (zh) * | 2015-05-27 | 2015-08-26 | 电子科技大学 | 一种左右旋圆极化可重构的微带行波天线阵 |
| CN105281030A (zh) * | 2015-09-29 | 2016-01-27 | 天津工业大学 | 一种新型rfid平面阵列天线馈电网络 |
| CN107516769A (zh) * | 2017-09-28 | 2017-12-26 | 中国联合网络通信集团有限公司 | 辐射方向图可重构的天线 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110867640A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-03-06 | 湖南大学 | 一种近场/远场可重构rfid读写天线 |
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