CN113471694A - 一种超宽带rfid天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及射频天线领域,尤其涉及一种超宽带RFID天线。包括一介质基板和一辐射贴片,辐射贴片印制在介质基板的顶层;超宽带RFID天线还包括:多个馈电枝节,位于辐射贴片的右上角,用于向超宽带RFID天线馈电;一箭头型天线,位于辐射贴片的左上角,箭头型天线的箭头自辐射贴片的左上角指向介质基板的左上角,用于以圆极化的方式传输信息;一耦合枝节,位于馈电枝节和箭头型天线之间,用于降低圆极化的轴比参数。本发明的技术方案有益效果在于:提供一种超宽带RFID天线,能够在860‑960MHz全频段内实现低轴比的圆极化通信,进而能够在满足不同国家或地区的频段要求的同时,还能够满足与不同线极化方式的通信对端进行通信的要求。

Description

一种超宽带RFID天线
技术领域
本发明涉及射频天线领域,尤其涉及一种超宽带RFID天线。
背景技术
由于不同的国家或地区,对于RFID(Radio Frequency Identification,无线射频识别)天线能够使用的UHF(ultra-high frequency,超高频)的频段不同,导致现有的RFID读写器要实现广泛应用,就必须能够适应不同国家的通信标准,由此需要读写器中的RFID天线具有大带宽。
另外,由于通信对端的RFID天线的极化方式不确定,为了保证RFID读写器能够有效工作,RFID天线需要对任意线极化方式传输的标签都能实现正常读取,然而现有的读写器天线很难保证这样的效果。
由此,现亟需提供一种能够满足不同国家或地区的通信要求,并且能够读取任何线极化方式的通信对端发出的信息的RFID天线。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明提供一种超宽带RFID天线,包括一介质基板和一辐射贴片,所述辐射贴片印制在所述介质基板的顶层;
超宽带RFID天线还包括:
多个馈电枝节,位于所述辐射贴片的右上角,用于向所述超宽带RFID天线馈电;
一箭头型天线,位于所述辐射贴片的左上角,所述箭头型天线的箭头自所述辐射贴片的左上角指向所述介质基板的左上角,用于以圆极化的方式传输信息;
一耦合枝节,位于所述馈电枝节和所述箭头型天线之间,用于降低圆极化的轴比参数。
优选的,所述馈电枝节包括:
第一馈电枝节,以自所述辐射贴片的右上角向上延伸,并朝向所述箭头型天线的方向水平折弯;
馈点,位于所述第一馈点枝节与所述述辐射贴片的右上角之间;
第二馈电枝节,自所述第一馈电枝节中水平折弯的部分向上延伸,并朝向所述箭头型天线的方向水平折弯。
优选的,所述第一馈电枝节的水平折弯长度为49mm,所述第一馈电枝节的高度为5mm;
所述第二馈电枝节与所述基板之间的高度差为38mm,所述第二馈电枝节的高度为3mm。
优选的,所述辐射贴片呈正方形;
所述箭头型天线包括:
水平部分,与所述正方形的上边平行;
竖直部分,与所述水平部分垂直;
倾斜部分,以所述正方形的对角线的方向延伸并于所述水平部分、所述竖直部分相交。
优选的,所述水平部分的长度和所述竖直部分的长度均为31.5mm;
所述倾斜部分的长度为19mm。
优选的,所述耦合枝节,以所述水平部分至所述辐射贴片的投影点与所述馈电枝节至所述辐射贴片的投影点之间的任意一点为起点向上延伸,并朝向所述馈电枝节的方向水平折弯。
优选的,所述耦合枝节自所述辐射贴片的起点,与所述箭头型天线的水平部分至所述辐射贴片的投影点之间的距离为15mm。
优选的,所述耦合枝节的水平折弯的延伸长度为10mm。
优选的,所述耦合枝节的高度处于第一馈电枝节和第二馈电枝节之间。
优选的,超宽带RFID天线的谐振频率为860-960MHz。
上述技术方案具有如下优点或有益效果:本发明提供一种超宽带RFID天线,能够在860-960MHz全频段内实现低轴比的圆极化通信,进而能够在满足不同国家或地区的频段要求的同时,还能够满足与不同线极化方式的通信对端进行通信的要求。
附图说明
图1为本发明的一种较优实施方式中,一种超宽带RFID天线的结构示意图;
图2(a)为本发明的一种较优实施方式中,第一馈电枝节的水平折弯的长度变化时的馈电效果对比图;
图2(b)为本发明的一种较优实施方式中,第一馈电枝节的高度变化时的馈电效果对比图;
图3(a)为本发明的一种较优实施方式中,第二馈电枝节的水平折弯的长度变化时的馈电效果对比图;
图3(b)为本发明的一种较优实施方式中,第二馈电枝节的高度变化时的馈电效果对比图;
图4(a)为本发明的一种较优实施方式中,箭头型天线的水平部分和竖直部分的长度变化时的馈电效果对比图;
图4(b)为本发明的一种较优实施方式中,箭头型天线的倾斜部分的长度变化时的馈电效果对比图;
图5为本发明的一种较优实施方式中,超宽带RFID天线中不设置耦合枝节的天线轴比效果图;
图6(a)为本发明的一种较优实施方式中,耦合枝节与箭头型天线之间的距离发生变化时的天线轴比对比图;
图6(b)为本发明的一种较优实施方式中,耦合枝节的水平折弯部分的长度变化时的天线轴比对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式,只要符合本发明的主旨,则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。
以下提供的具体技术手段均为实现本发明主旨的举例说明,可以理解的是,在不冲突的情况下,以下所举的实施方式,及实施方式中的技术特征均可相互组合。并且,不应当以用于说明本发明可行性的实施方式来限定本发明的保护范围。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,但不作为本发明的限定。
一种超宽带RFID天线,如图1所示,包括一介质基板1和一辐射贴片2,辐射贴片2印制在介质基板1的顶层;
超宽带RFID天线还包括:
一箭头型天线3,位于辐射贴片2的左上角,箭头型天线3的箭头自辐射贴片2的左上角指向介质基板1的左上角,用于以圆极化的方式传输信息;
多个馈电枝节41和42,位于辐射贴片2的右上角,用于向超宽带RFID天线馈电;
一耦合枝节5,位于馈电枝节和箭头型天线3之间,用于降低圆极化的轴比参数。
具体地,考虑到现有的RFID天线无法实现满足不同地区的通信要求,也无法适用于不同线极化方式的通信对端的信息收发,本发明提供一种超宽带RFID天线,包括介质基板1、印制在介质基板1顶层的辐射贴片2、印制在介质基板1顶层并位于辐射贴片2的右上角,以向超宽带RFID天线馈电的馈电枝节、印制在介质基板1顶层并位于辐射贴片2的左上角,以圆极化的方式传输信息的箭头型天线3以及印制在介质基板1顶层并位于馈电枝节和箭头型天线3之间,以降低圆极化的轴比参数的耦合枝节5。通过介质基板1、辐射贴片2、馈电枝节、箭头型天线3以及耦合枝节5的结构设置,使RFID天线能够实现超宽带内的低轴比圆极化通信,将该RFID天线安装在RFID读写器中,进而能使读写器能够适用于不同国家或地区,能够与不同极化方式的通信对端进行读写通信。
本发明优选的实施方式中,馈电枝节包括:
第一馈电枝节41,自辐射贴片2的右上角向上延伸,并朝向箭头型天线3的方向水平折弯;
馈点42,位于第一馈点42枝节与辐射贴片2的右上角之间;
第二馈电枝节43,自第一馈电枝节41中水平折弯的部分向上延伸,并朝向箭头型天线3的方向水平折弯。
本发明优选的实施方式中,第一馈电枝节41的水平折弯长度为49mm,第一馈电枝节41的高度为5mm;
第二馈电枝节43的水平折弯长度为38mm,第二馈电枝节43的高度为3mm。
具体地,第一馈电枝节41自辐射贴片2的右上角向上延伸,并朝向箭头型天线3的方向水平折弯,水平折弯长度的范围具体可如图2(a)所示,当水平折弯长度从45mm、46mm、47mm依次延长至55mm时,S11的效果曲线从右往左逐渐变化,谐振频率逐渐降低,并且在水平折弯长度为49mm时,如图2(a)中带有“m2”标记的图线,S11最深点在900MHz处,带宽覆盖860~960MHz全频段;第一馈电枝节41的高度范围具体可如图2(b)所示,第一馈电枝节41的高度从2mm、3mm、4mm依次增加至6mm变化,S11的效果曲线也谐振深度逐渐变化,并且在高度为5mm时,如图2(b)中带有“m5”标记的图线,S11的最深点在900MHz处,带宽覆盖860~960全频段。
由此,将第一馈电枝节41的水平折弯长度设为49mm,第一馈电枝节41的高度设为5mm,能够使RFID天线的带宽覆盖860~960MHz全频段。
相应地,本发明的优选实施例中,第二馈电枝节43自第一馈电枝节41中水平折弯的部分向上延伸,并朝向箭头型天线3的方向水平折弯,并且需要注意的是,为实现第二馈电枝节43的良好馈电,第二馈电枝节43于第一馈电枝节41上的起点将后置于馈点42。
进一步的,第二馈电枝节43的水平折弯长度的范围具体可如图3(a)所示,当水平折弯长度从33mm、34mm、35mm依次延长至41mm时,S11的效果曲线从右往左逐渐变化,谐振频率逐渐降低,并且在水平折弯长度为38mm时,如图3(a)中带有“m2”标记的图线,S11最深点在900MHz处,带宽覆盖860~960MHz全频段;第二馈电枝节43的高度从2mm、3mm依次增加至5mm变化,可如图3(b)所示,S11的效果曲线也谐振深度逐渐变化,并且在高度为3mm时,如图3(b)中带有“m7”标记的图线,S11的最深点在900MHz处,带宽覆盖860~960全频段。
由此,将第二馈电枝节43的水平折弯长度为38mm,第二馈电枝节43的高度为3mm,即第二馈电枝节43与第一馈电枝节41之间的高度差为3mm,从而使RFID天线的带宽覆盖860~960MHz全频段。
本发明优选的实施方式中,辐射贴片2呈正方形;
箭头型天线3包括:
水平部分31,与正方形的上边平行;
竖直部分32,与水平部分31垂直;
倾斜部分33,以正方形的对角线的方向延伸并于水平部分31、竖直部分32相交。
本发明优选的实施方式中,水平部分31的长度和竖直部分32的长度均为31.5mm;
倾斜部分33的长度为19mm。
具体地,水平部分31和竖直部分32的长度的范围具体可如图4(a)所示,此处水平部分31和竖直部分32的长度分别取30.5mm、31.5mm以及32.5mm,当水平部分31和竖直部分32的长度取31.5mm时,即,图4(a)中带有“1.10”标签的图线,轴比AR在860~960MHz内最均匀分布,倾斜部分33的长度的范围具体可如图4(b)所示,此处倾斜部分33的长度分别取17mm、18mm、19mm、20mm及21mm,当倾斜部分33的长度取19mm时,即,图4(b)中带有“1.09”标签的图线,轴比AR在860~960MHz内分布最优。由此,将水平部分31和竖直部分32的长度设为31.5mm,倾斜部分33的长度设为19mm,能够实现圆极化,优化轴比AR。
本发明优选的实施方式中,耦合枝节5,以水平部分31至辐射贴片2的投影点与馈电枝节至辐射贴片2的投影点之间的任意一点为起点向上延伸,并朝向馈电枝节的方向水平折弯。
本发明优选的实施方式中,耦合枝节5自辐射贴片2的起点,与箭头型天线3的水平部分31至辐射贴片2的投影点之间的距离为15mm。
本发明优选的实施方式中,耦合枝节5的水平折弯的延伸长度为10mm。
本发明优选的实施方式中,耦合枝节5的高度处于第一馈电枝节41和第二馈电枝节43之间。
具体地,耦合枝节5能够降低圆极化的轴比,如图5所示,当RFID天线中未设置耦合枝节5时,而当RFID天线设置耦合枝节5时,可如下图6所示,由此可见,设置耦合枝节5能够有效降低圆极化的轴比。
进一步地,耦合枝节5自辐射贴片2的起点,与箭头型天线3的水平部分31至辐射贴片2的投影点之间的距离为15mm,其中,该起点距投影点的范围具体可如图6(a)所示,当距离从22.5mm、21.5mm、20.5mm依次缩短至12.5mm时,天线轴比的效果曲线从右往左逐渐变化,并且在距离为15mm时,如图6(a)中带有“1.07”标记的图线,轴比最优。
耦合枝节5的水平折弯部分的延伸长度的范围具体可如图6(b)所示,当延伸长度从6mm、8mm、10mm依次延长至14mm时,天线轴比依次变化,并且在延伸长度为10mm时,如图6(b)中带有“1.10”标记的图线,天线轴比到达最优。
需要说明的是,耦合枝节5的水平折弯部分的延伸长度最长,且耦合枝节5自辐射贴片2的起点距投影点最远,即耦合枝节5距离箭头型天线3最远时,耦合枝节5也不会接触到馈电枝节,耦合枝节5的水平折弯部分不会伸入第一馈电枝节41和第二馈电枝节43。
本发明通过第一馈电枝节41和第二馈电枝节43,实现谐振频率860-960MHz的超宽带通信,通过箭头型天线3的水平部分和垂直部分各实现1个方向的线极化,而相互垂直的结构使其能产生90°的相位差,从而实现圆极化;通过耦合枝节6优化天线轴比;馈电枝节4的长度为L1,馈电枝节5的长度为L2,两者高度为H1和H2;耦合枝节6降低圆极化的轴比参数值。
上述技术方案具有如下优点或有益效果:本发明提供一种超宽带RFID天线,能够在860-960MHz全频段内实现低轴比的圆极化通信,具体来说,本发明能在860~960MHz全频段内使轴比AR<3dB,并通过调整耦合枝节的位置和长度,使轴比接近1dB,进而能够在满足不同国家或地区的频段要求的同时,还能够满足与不同线极化方式的通信对端进行通信的要求。
以上仅为本发明较佳的实施方式,并非因此限制本发明的实施方式及保护范围,对于本领域技术人员而言,应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案,均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种超宽带RFID天线,其特征在于,包括一介质基板和一辐射贴片,所述辐射贴片印制在所述介质基板的顶层;
超宽带RFID天线还包括:
多个馈电枝节,位于所述辐射贴片的右上角,用于向所述超宽带RFID天线馈电;
一箭头型天线,位于所述辐射贴片的左上角,所述箭头型天线的箭头自所述辐射贴片的左上角指向所述介质基板的左上角,用于以圆极化的方式传输信息;
一耦合枝节,位于所述馈电枝节和所述箭头型天线之间,用于降低圆极化的轴比参数。
2.根据权利要求1所述的超宽带RFID天线,其特征在于,所述馈电枝节包括:
第一馈电枝节,自所述辐射贴片的右上角向上延伸,并朝向所述箭头型天线的方向水平折弯;
馈点,位于所述第一馈点枝节与所述辐射贴片的右上角之间;
第二馈电枝节,自所述第一馈电枝节中水平折弯的部分向上延伸,并朝向所述箭头型天线的方向水平折弯。
3.根据权利要求1所述的超宽带RFID天线,其特征在于,所述第一馈电枝节的水平折弯长度为49mm,所述第一馈电枝节的高度为5mm;
所述第二馈电枝节的水平折弯长度为38mm,所述第二馈电枝节的高度为3mm。
4.根据权利要求1所述的超宽带RFID天线,其特征在于,所述辐射贴片呈正方形;
所述箭头型天线包括:
水平部分,与所述正方形的上边平行;
竖直部分,与所述水平部分垂直;
倾斜部分,以所述正方形的对角线的方向延伸并于所述水平部分、所述竖直部分相交。
5.根据权利要求4所述的超宽带RFID天线,其特征在于,所述水平部分的长度和所述竖直部分的长度均为31.5mm;
所述倾斜部分的长度为19mm。
6.根据权利要求4所述的超宽带RFID天线,其特征在于,所述耦合枝节,以所述水平部分至所述辐射贴片的投影点与所述馈电枝节至所述辐射贴片的投影点之间的任意一点为起点向上延伸,并朝向所述馈电枝节的方向水平折弯。
7.根据权利要求6所述的超宽带RFID天线,其特征在于,所述耦合枝节自所述辐射贴片的起点,与所述箭头型天线的水平部分至所述辐射贴片的投影点之间的距离为15mm。
8.根据权利要求6所述的超宽带RFID天线,其特征在于,所述耦合枝节的水平折弯的延伸长度为10mm。
9.根据权利要求1所述的超宽带RFID天线,其特征在于,所述耦合枝节的高度处于第一馈电枝节和第二馈电枝节之间。
10.根据权利要求1所述的超宽带RFID天线,其特征在于,超宽带RFID天线的谐振频率为860-960MHz。
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