CN111786079A - 一种单馈圆极化rfid读写器天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单馈圆极化RFID读写器天线，包括辐射贴片、接地探针、FR4介质板、微扰环贴片、同轴连接器和金属地板；所述辐射贴片包括一个方形贴片和四个270度扇形贴片，位于上层介质板的上表面；所述四个270度扇形贴片包括第一扇形贴片、第二扇形贴片、第三扇形贴片和第四扇形贴片，其中四个扇形贴片的圆心与方形贴片的四个直角顶点分别重合。该装置通过引入微扰环贴片提高了天线的阻抗匹配性能和展宽了天线的圆极化带宽；采用接地探针提高了天线的增益；此外，该天线具有结构简单、成本低、重量轻等特点，非常适合我国及多个国家超高频射频识别读写器天线的应用。

Description

一种单馈圆极化RFID读写器天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种单馈圆极化RFID读写器天线。
背景技术
随着通信技术和互联网技术的发展，信息技术正在快速的改变着人们的生活。物联网就是通过射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)、红外传感器、无线传感技术、激光扫描器、全球定位系统等信息传感设备与互联网结合起来，进行信息的交换和通信。RFID作为物联网的关键技术之一，是一种利用无线电磁信号传输特性和空间耦合原理实现非接触识别的技术。RFID具有抗干扰能力强、使用寿命长、存储信息大、远程互联等特点，被广泛应用于人员身份识别、车辆及物流管理、自动收费、门禁管理和公共交通等领域。
微带天线具有成本低、尺寸小、重量轻、易共形和易实现圆极化等优势被用作UHFRFID读写器天线。天线作为电磁波的发射以及接收设备，承担着重要的作用，是RFID系统中必不可少的一部分。由于标签为线极化并且摆放方式不确定，要求读写器天线具有圆极化的特征。单馈圆极化微带天线具有结构简单、易于加工和制作等特点，但是单馈圆极化微带天线的圆极化工作带宽窄，限制了其应用。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种单馈圆极化RFID读写器天线，包括辐射贴片、接地探针、FR4介质板、微扰环贴片、同轴连接器和金属地板；
所述辐射贴片包括一个方形贴片和四个270度扇形贴片，方形贴片和四个270度扇形贴片位于上层介质板的上表面，位于上层介质板的上表面；所述四个270度扇形贴片包括第一扇形贴片、第二扇形贴片、第三扇形贴片和第四扇形贴片，其中四个扇形贴片的圆心与方形贴片的四个直角顶点分别重合；
所述FR4介质板包括上层介质板和下层介质板；所述上层介质板和下层介质板之间设有空气间隙；
所述接地探针包括第一接地探针、第二接地探针、第三接地探针和第四接地探针；所述接地探针穿过上层介质板和下层介质板将辐射贴片和金属地板连接起来；所述金属地板位于下层介质板的下表面；
所述微扰环贴片包括方形环、第一方形微扰贴片和第二方形微扰贴片，位于下层介质板的上表面；所述第一方形微扰贴片和第二方形微扰贴片位于方形环内环的同一对角线、并与方形环相连接；
所述同轴连接器的内导体穿过下层介质板与微扰环贴片相连接，所述同轴连接器的外导体与金属地板相连接。
进一步的，所述的第一扇形贴片、第二扇形贴片、第三扇形贴片和第四扇形贴片具有不同的半径尺寸，以实现天线的圆极化工作。
进一步的，所述的接地探针增加了辐射贴片的有效辐射面积，提高了天线的增益。
进一步的，所述的微扰环贴片提高了天线的阻抗匹配性能和展宽了天线的圆极化带宽。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种单馈圆极化RFID读写器天线，该装置通过引入微扰环贴片提高了天线的阻抗匹配性能和展宽了天线的圆极化带宽；采用接地探针提高了天线的增益；此外，该天线具有结构简单、成本低、重量轻等特点，适合RFID系统的应用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请中记载的一些实施例，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为本发明单馈圆极化RFID读写器天线的俯视图；
图2为本发明单馈圆极化RFID读写器天线的侧视图；
图3为本发明单馈圆极化RFID读写器天线的反射系数幅度曲线图；
图4为本发明单馈圆极化RFID读写器天线的轴比和增益曲线图；
图5为本发明单馈圆极化RFID读写器天线的方向性图；
图中：1、辐射贴片，2、接地探针，3、FR4介质板，4、微扰环贴片，5、同轴连接器，6、金属地板，11、方形贴片，12、270度扇形贴片，21、第一接地探针，22、第二接地探针，23、第三接地探针，24、第四接地探针，31、上层介质板，32、下层介质板，41、方形环，42、第一方形微扰贴片，43、第二方形微扰贴片，51、内导体，52、外导体，121、第一扇形贴片，122、第二扇形贴片，123、第三扇形贴片，124、第四扇形贴片。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如图1至图3所示的一种单馈圆极化RFID读写器天线，具体包括辐射贴片1、接地探针2、FR4介质板3、微扰环贴片4、同轴连接器5和金属地板6。
所述辐射贴片1包括一个方形贴片11和四个270度扇形贴片12，所述FR4介质板3包括上层介质板31和下层介质板32，所述上层介质板31和下层介质板32之间设有空气间隙，所述方形贴片11和四个270度扇形贴片12位于上层介质板31的上表面；所述四个270度扇形贴片12包括第一扇形贴片121、第二扇形贴片122、第三扇形贴片123和第四扇形贴片124，其中第一扇形贴片121、第二扇形贴片122、第三扇形贴片123和第四扇形贴片124的每个圆心与方形贴片11的四个直角顶点分别重合；
所述接地探针2包括第一接地探针21、第二接地探针22、第三接地探针23和第四接地探针24；所述接地探针2穿过上层介质板31和下层介质板32将辐射贴片1和金属地板6连接起来；所述金属地板6位于下层介质板32的下表面。
所述微扰环贴片4包括方形环41、第一方形微扰贴片42和第二方形微扰贴片43，微扰环贴片4位于下层介质板32的上表面；所述第一方形微扰贴片42和第二方形微扰贴片43位于方形环41内环的同一对角线、并与方形环41相连接。
所述同轴连接器5包括内导体51和外导体52，所述内导体51穿过下层介质板32与微扰环贴片4相连接。所述外导体52与金属地板6相连接。
所述的第一扇形贴片121、第二扇形贴片122、第三扇形贴片123和第四扇形贴片124具有不同的半径尺寸。
所述的接地探针2增加了辐射贴片1的有效辐射面积，提高了天线的增益。
所述的微扰环贴片4提高了天线的阻抗匹配性能和展宽了天线的圆极化带宽。
进一步的，图3为本发明单馈圆极化RFID读写器天线的反射系数幅度曲线。从图3可以看到，天线在875～950MHz频率范围内匹配良好，|S11|都处于-10dB以下。说明本发明公开的单馈圆极化RFID读写器天线的阻抗匹配带宽。
进一步的，图4为本发明单馈圆极化RFID读写器天线的轴比和增益曲线。从图4可以看到，天线在895～935MHz频带内圆极化轴比都小于3dB，说明本发明公开的单馈圆极化RFID读写器天线的圆极化带宽宽，符合RFID系统的应用要求。此外，从图中4还可以看到，天线增益大于7.5dBi，这说明即使采用介质损耗较大的廉价FR4介质板，本发明公开的天线结构仍能实现较高的增益。
进一步的，图5为本发明单馈圆极化RFID读写器天线的左右旋圆极化增益方向性图。从图5可以看到，在最大辐射方向附近空域，右旋圆极化远大于左旋圆极化，说明本发明公开的单馈圆极化RFID读写器天线具有良好的圆极化特性。
综上所述，本发明单馈圆极化RFID读写器天线，通过引入微扰环贴片提高了天线的阻抗匹配性能和展宽了天线的圆极化带宽；采用接地探针提高了天线的增益；此外，该天线具有结构简单、成本低、重量轻等特点，非常适合我国及多个国家超高频射频识别读写器天线的应用。
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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种单馈圆极化RFID读写器天线，其特征在于：包括辐射贴片(1)、接地探针(2)、FR4介质板(3)、微扰环贴片(4)、同轴连接器(5)和金属地板(6)；
所述辐射贴片(1)包括一个方形贴片(11)和四个270度扇形贴片(12)；所述FR4介质板(3)包括上层介质板(31)和下层介质板(32)，所述上层介质板(31)和下层介质板(32)之间设有空气间隙；所述方形贴片(11)和四个270度扇形贴片(12)位于上层介质板(31)的上表面；所述四个270度扇形贴片(12)包括第一扇形贴片(121)、第二扇形贴片(122)、第三扇形贴片(123)和第四扇形贴片(124)，其中第一扇形贴片(121)、第二扇形贴片(122)、第三扇形贴片(123)和第四扇形贴片(124)的每个圆心与方形贴片(11)的四个直角顶点分别重合；
所述接地探针(2)包括第一接地探针(21)、第二接地探针(22)、第三接地探针(23)和第四接地探针(24)；所述接地探针(2)穿过上层介质板(31)和下层介质板(32)将辐射贴片(1)和金属地板(6)连接起来；所述金属地板(6)位于下层介质板(32)的下表面；
所述微扰环贴片(4)位于下层介质板(32)的上表面，微扰环贴片(4)包括方形环(41)、第一方形微扰贴片(42)和第二方形微扰贴片(43)；所述第一方形微扰贴片(42)和第二方形微扰贴片(43)位于方形环(41)内环的同一对角线、并与方形环(41)相连接；
所述同轴连接器(5)包括内导体(51)和外导体(52)，所述内导体(51)穿过下层介质板(32)与微扰环贴片(4)相连接，所述外导体(52)与金属地板(6)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种单馈圆极化RFID读写器天线，其特征还在于：所述的第一扇形贴片(121)、第二扇形贴片(122)、第三扇形贴片(123)和第四扇形贴片(124)具有不同的半径尺寸。
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