CN109586013A - 一种波束赋形的叉车共形阅读器天线及采用该天线的叉车 - Google Patents

一种波束赋形的叉车共形阅读器天线及采用该天线的叉车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种波束赋形的叉车共形阅读器天线及采用该天线的叉车。一种波束赋形的叉车共形阅读器天线，包括顶层矩形金属片、多个中间层金属片、底层与叉车共形的金属板和馈电探针，顶层矩形金属片与金属板相互平行，且顶层矩形金属片、多个中间层金属片、金属板围合成一侧开口的空气腔，顶层矩形金属片上延长度方向开设有长条形通孔，馈电探针设置在长条形通孔的一端。本发明充分发挥了金属长条形通孔天线的优势，并将卷烟物流叉车金属面板作为天线辐射体的一部分，让天线具备出色的电磁特性的同时，又将天线和叉车共形，解决了传统阅读器天线安装上叉车后，导致天线波束不可控，阅读器读取范围不稳定的问题。

Description

一种波束赋形的叉车共形阅读器天线及采用该天线的叉车
技术领域
本发明涉及烟草物流RFID领域，特别是涉及一种波束赋形的叉车共形阅读器天线及采用该天线的叉车。
背景技术
RFID是一种射频识别的无线通信技术，识别系统与特定目标之间无需建立机械或光学接触，是通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据。RFID设备就是通过使用这种通信技术的设备，包括RFID芯片和RFID读写器。
国家烟草专卖局提出基于RFID新技术运用背景下的企业管理水平提升和流程优化重组建议，以此来帮助烟草工商企业实现投资效益的最大化。自展开“一号工程”系统实施以来，RFID技术逐步被应用于卷烟原料收购、生产线和成品物流配送等诸多业务环节中，实现烟草流通领域中的全程防伪和安全管理。
目前烟草行业在传统的数据采集技术如条形码的基础上，利用RFID方便快捷操作，数据存储量大、读取速度快以及抗复杂环境能力强等独特的技术优势，RFID应用系统有物流子系统、信息管理子系统、数据采集子系统、质量追踪子系统、产品和运输定位子系统五个子系统组成，各个子系统可以独立为一个系统，也可将五个子系统组合成一个大系统。从而使烟草管理信息实现自动化、实时化。
RFID技术主要用在烟草行业的原料烟叶收购、卷烟生产工艺流程、成品销售物流、成品防伪管理等方面RFID技术应用和数据实时处理环节。
RFID阅读器及配套天线成为上述环节必不可少的部分。在烟草物流RFID领域，当前的阅读器天线安装在叉车前部，该天线与地面平行，天线后面是叉车金属板，叉车前部下方存在一对用来扣住塑料托盘的金属臂。常见阅读器天线朝正前方辐射，然而位于天线后的金属板及与天线下方的金属臂会影响阅读器天线的通信方向。此外金属臂上叠加的塑料托盘也会对天线造成影响；通过现场测试，我们发现标签天线的极化方向(水平极化)和读写器的读头天线极化方向(垂直极化)失配，严重影响读头和标签的通信距离，及相应标签的读取率。
此外，在烟草物流仓库，叉车需要频繁读取库位标签数据、托盘标签数据，叉车在移动过程中，往往伴随剧烈震动、剧烈碰撞。常见的阅读器天线，由于其结构强度不够，焊接处容易震裂、震断，导致天线开路，经常需要更换天线，难以满足实用要求；除此之外，普通的阅读器天线外壳为塑料材质，安装在叉车上时，在剧烈碰撞之后，很容易容易撞坏，增加了运维成本。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的第一个目的是提供一种波束赋形的叉车共形阅读器天线，该天线采用全金属结构，电磁特性优良、结构强度足以抗振动、抗碰撞；本发明的第二个目的是提供一种带RFID阅读器的叉车。
为了实现上述第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种波束赋形的叉车共形阅读器天线，包括顶层矩形金属片、多个中间层金属片、底层与叉车共形的金属板和馈电探针，所述顶层矩形金属片与金属板相互平行，且顶层矩形金属片、多个中间层金属片、金属板围合成一侧开口的空气腔，所述顶层矩形金属片上延长度方向开设有长条形通孔，所述馈电探针设置在长条形通孔的一端。
作为优选方案：所述馈电探针为同轴电缆，所述同轴电缆的金属内芯连接长条形通孔的一边，同轴电缆外皮连接长条形通孔的另一边。
作为优选方案：所述中间层金属片为3个，3个中间层金属片的上端、下端分别与顶层矩形金属片和金属板垂直固定，3个中间层金属片为连接金属片，以及分别垂直固定在连接金属片同一面两端的第一端部金属片、第二端部金属片。
作为优选方案：所述金属板为叉车前面板，叉车前面板的材料为钢铁。
作为优选方案：所述馈电探针与长条形通孔的长度方向垂直，所述长条形通孔的长度为半波长。
为了实现上述第二个目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种带RFID阅读器的叉车，叉车前面板上集成了如上所述的一种波束赋形的叉车共形阅读器天线，且空气腔的开口朝向地面，长条形通孔的与地面平行，且该天线的极化方向为垂直极化。
作为优选方案：阅读器天线的辐射方向图朝地面倾斜，与地面的夹角为25°-75°。
本发明的有益效果为：本发明充分发挥了金属长条形通孔天线的优势，并将卷烟物流叉车金属面板作为天线辐射体的一部分，让天线具备出色的电磁特性的同时，又将天线和叉车共形。本发明的天线金属辐射体厚度为5mm，解决了传统阅读器天线安装上叉车后，由于叉车对天线的影响，导致天线波束不可控，导致阅读器读取范围不稳定的问题。
另外，由于本发明天线轮廓较低，天线尺寸小于传统的阅读器天线，且由于天线和叉车金属背板共形，结构部件比传统阅读器天线简单，降低了天线安装、运维成本，非常适合用于卷烟物流叉车阅读器。
附图说明
图1为本发明天线的总体结构示意图；
图2为本发明天线的顶面结构示意图；
图3为本发明天线的左端面结构示意图；
图4为本发明天线的右端面结构示意图；
图5为本发明天线的回波损耗曲线；
图6为本发明天线的方向图；
图7为本发明天线的安装示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1至图4所示的一种波束赋形的叉车共形阅读器天线，包括顶层矩形金属片101、多个中间层金属片、底层与叉车共形的金属板301和馈电探针103，顶层矩形金属片101的长*宽*厚为172*40*5mm，所述顶层矩形金属片101与金属板301相互平行，且顶层矩形金属片101、多个中间层金属片、金属板301围合成一侧开口的空气腔203，所述顶层矩形金属片101上延长度方向开设有长条形通孔102，长条形通孔的长度为152mm、宽度为16mm，所述馈电探针103设置在长条形通孔102的一端，距离边缘21mm。
所述馈电探针103为同轴电缆，所述同轴电缆的金属内芯连接长条形通孔102的一边，同轴电缆外皮连接长条形通孔102的另一边。
所述中间层金属片为3个，3个中间层金属片的上端、下端分别与顶层矩形金属片101和金属板301垂直固定，3个中间层金属片为连接金属片204，以及分别垂直固定在连接金属片204同一面两端的第一端部金属片201、第二端部金属片202。第一端部金属片201、第二端部金属片202的宽*高*厚均为40*50*5mm，连接金属片204的长*高*厚为172*40*5mm；所述空气腔203的长*宽*高为162*40*45mm。
所述金属板301为叉车前面板，叉车前面板的材料为钢铁。所述馈电探针103与长条形通孔102的长度方向垂直，所述长条形通孔102的长度为半波长。
如图7所示，一种带RFID阅读器的叉车，叉车前面板上集成了如上所述的一种波束赋形的叉车共形阅读器天线，且空气腔203的开口朝向地面701，长条形通孔102的与地面701平行，且该天线的极化方向为垂直极化。阅读器天线的辐射方向图朝地面倾斜，与地面的夹角为25°-75°。
底层与叉车共形的金属板301，金属板301与叉车401共形，利用金属的叉车401，作为天线辐射体的一部分，该金属的叉车背板材料为钢铁。天线顶层矩形101和叉车金属面之间，下面有一个面没有金属片，该留空的面的镂空缝隙102一起构成天线辐射体的一部分。
由图5、图6可看出，该天线工作于RFID的UHF 920MHz附近，工作频率附近S11参数优于-20dB，其增益大于7.3dB，天线的波束朝特定方向辐射(标签所在方向)。如图7所示，天线的辐射方向图501朝托盘601和地面701倾斜，对准托盘标签602及地埋式货位标签702，起到了波束赋形的作用，增强阅读器和托盘标签602、地埋式标签702的通信性能。
根据上述方案，由于本发明的波束赋形的叉车共形阅读器天线轮廓较低，天线尺寸小于传统的阅读器天线，且由于天线和叉车金属背板共形，结构部件比传统阅读器天线简单，降低了天线安装、运维成本，非常适合用于卷烟物流叉车阅读器。
应当指出，以上实施例仅是本发明的代表性例子。本发明还可以有许多变形。凡是依据本发明的实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种波束赋形的叉车共形阅读器天线，其特征在于：包括顶层矩形金属片(101)、多个中间层金属片、底层与叉车共形的金属板(301)和馈电探针(103)，所述顶层矩形金属片(101)与金属板(301)相互平行，且顶层矩形金属片(101)、多个中间层金属片、金属板(301)围合成一侧开口的空气腔(203)，所述顶层矩形金属片(101)上延长度方向开设有长条形通孔(102)，所述馈电探针(103)设置在长条形通孔(102)的一端。
2.根据权利要求1所述的一种波束赋形的叉车共形阅读器天线，其特征在于：所述馈电探针(103)为同轴电缆，所述同轴电缆的金属内芯连接长条形通孔(102)的一边，同轴电缆外皮连接长条形通孔(102)的另一边。
3.根据权利要求1所述的一种波束赋形的叉车共形阅读器天线，其特征在于：所述中间层金属片为3个，3个中间层金属片的上端、下端分别与顶层矩形金属片(101)和金属板(301)垂直固定，3个中间层金属片为连接金属片(204)，以及分别垂直固定在连接金属片(204)同一面两端的第一端部金属片(201)、第二端部金属片(202)。
4.根据权利要求1所述的一种波束赋形的叉车共形阅读器天线，其特征在于：所述金属板(301)为叉车前面板，叉车前面板的材料为钢铁。
5.根据权利要求1所述的一种波束赋形的叉车共形阅读器天线，其特征在于：所述馈电探针(103)与长条形通孔(102)的长度方向垂直，所述长条形通孔(102)的长度为半波长。
6.一种带RFID阅读器的叉车，其特征在于：叉车前面板上集成了如权利要求1至5中任意一项所述的一种波束赋形的叉车共形阅读器天线，且空气腔(203)的开口朝向地面(701)，长条形通孔(102)的与地面(701)平行，且该天线的极化方向为垂直极化。
7.根据权利要求6所述的一种带RFID阅读器的叉车，其特征在于：阅读器天线的辐射方向图朝地面倾斜，与地面的夹角为25°-75°。
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