CN115548664B - Rfid天线及天线装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种RFID天线及天线装置，包括绝缘介质板、金属层、辐射阵子以及馈电网络，所述金属层贴在绝缘介质板的一侧，所述辐射阵子嵌装在与金属层相对一侧的绝缘介质板上，所述馈电网络埋设在绝缘介质板内，且包括功分器以及外部馈电端口，所述功分器的功分器输入端与馈电网络的外部馈电端口连接，所述功分器的功分器输出端与馈电网络的馈电输出端连接完成输出，所述馈电网络的馈电输出端与辐射阵子连接，所述绝缘介质板内设置有用于抑制辐射阵子背向辐射的结构，以及用于调节所述辐射阵子阻抗的结构。本发明，可以抑制该天线的背向辐射，以及辅助对交叉极化的改善效果，对天线阻抗进行调试改善，实现该RFID天线阻抗匹配的目的。
Description
技术领域
本发明涉及RFID应用技术领域，具体为一种RFID天线及天线装置。
背景技术
RFID天线又称RFID标签天线，RFID标签天线是RFID电子标签的应答器天线，是一种通信感应天线。一般与芯片组成完成的RFID电子标签应答器。
超高频(UHF)射频识别(RFID)系统由于可以像低频/高频RFID一样可靠地在短距离工作而收到了人们的青睐，并且应用领域不断扩大，如图书管理、物流管理和档案管理等。对于较大的区域，通常需要均匀的场分布来避免读取标签ID的失败，普通的天线产生的场分布不均匀，这就需要对天线的电场分布提出更高要求。
为了解决上述提出的更高要求，现有技术授权公告号CN110600859B提出的一种微带RFID天线，包括自下而上叠合设置的下层绝缘介质板、金属地、上层绝缘介质板和辐射阵子，馈电网络包括外部馈电端口、四个馈电输出端、第一级功分电路和第二级功分电路等。该RFID天线通过使用阵列天线获得均匀的场分布，该阵列UHF波段(905-915MHz)内工作，用于RFID应用，用于追踪放置在金属柜中的物品，为其提供均匀的电场。但是该RFID天线，由于使用了上层绝缘介质板和下层绝缘介质板，分别用于放置辐射阵子和馈电网络，这将不利于减小整个天线厚度尺寸，而且金属地固定于上层绝缘介质板和下层绝缘介质板中间，所以当下层绝缘介质板上的馈电网络与上层绝缘介质板上的馈电网络连接时，需要使用金属圆柱导体贯穿金属地，这样便在金属地上设置孔使金属圆柱导体通过，由于孔的存在，既破坏金属地本身机构，又不利于抑制天线的交叉极化电平。
发明内容
本发明的目的在于提供一种RFID天线及天线装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种RFID天线，包括绝缘介质板、金属层、辐射阵子以及馈电网络，所述金属层贴在绝缘介质板的一侧，所述辐射阵子嵌装在与金属层相对一侧的绝缘介质板上，所述馈电网络埋设在绝缘介质板内，且包括功分器以及外部馈电端口，所述功分器的功分器输入端与馈电网络的外部馈电端口连接，所述功分器的功分器输出端与馈电网络的馈电输出端连接完成输出，所述馈电网络的馈电输出端与辐射阵子连接，所述绝缘介质板内设置有用于抑制辐射阵子背向辐射的结构，以及用于调节所述辐射阵子阻抗的结构。
优选的，所述用于抑制辐射阵子背向辐射的结构包括槽体以及EBG贴片，所述槽体开设在绝缘介质板内，且位于辐射阵子的正下方，用于实现辐射阵子与馈电网络的对称从而抑制交叉极化电平，所述EBG贴片包覆在辐射阵子的两侧及底部，且EBG贴片的底部位于槽体内。
优选的，所述馈电网络位于槽体底部，所述金属层包括一体化的分支层，该分支层位于槽体内，且覆盖馈电网络。
优选的，所述EBG贴片上具有通孔，所述馈电网络的馈电输出端通过第一连接线穿过通孔与辐射阵子连接，所述EBG贴片通过第二连接线与分支层连接。
优选的，所述用于调节所述辐射阵子阻抗的结构包括第三连接线以及阻抗调节预留接口，该阻抗调节预留接口设置在绝缘介质板的侧面，所述第三连接线的一端与辐射阵子连接，另一端收纳在阻抗调节预留接口内。
为实现上述目的，本发明还提供如下技术方案：
一种天线装置，包括如上述中任意一项所述的RFID天线以及固定架，所述辐射阵子的侧面开设有安装槽，所述固定架上端插装在安装槽内，底端与金属层平行。
优选的，所述固定架呈“匚”形，且底端上用于固定粘贴件。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明，通过设置一个绝缘介质板可以减少厚度，相较于两个绝缘介质板的叠加所用材料少，有利于体积微小化。馈电网络和辐射阵子可以看作是(近似的以分支层为对称面的)对称结构，通过分支层形成二者的对称，无需对金属层进行打孔，利用结构的对称性来抑制交叉极化电平。在绝缘介质板内设置有用于抑制辐射阵子背向辐射的结构，可以抑制该天线的背向辐射，以及辅助对交叉极化的改善效果，从而实现改善天线的性能目的。通过设置用于调节所述辐射阵子阻抗的结构来改善该RFID天线的阻抗，从而对天线阻抗进行调试改善，实现该RFID天线阻抗匹配的目的。
附图说明
图1为本发明RFID天线结构示意图；
图2为本发明侧视结构示意图；
图3为本发明EBG贴片结构示意图；
图4为本发明天线装置结构示意图。
图中：1绝缘介质板、2金属层、3辐射阵子、4槽体、5分支层、6馈电网络、7功分器、8外部馈电端口、10EBG贴片、11通孔、12第三连接线、13阻抗调节预留接口、14螺旋线、15第二连接线、16第一连接线、17开口、18安装槽、19固定架。
具体实施方式
下面将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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
请参阅图1至图4，本发明提供一种技术方案：
一种RFID天线，包括绝缘介质板1、金属层2、辐射阵子3以及馈电网络6，所述金属层2贴在绝缘介质板1的一侧，所述辐射阵子3嵌装在与金属层2相对一侧的绝缘介质板1上，所述馈电网络6埋设在绝缘介质板1内，且包括功分器7以及外部馈电端口8，所述功分器7的功分器输入端与馈电网络6的外部馈电端口8连接，所述功分器7的功分器输出端与馈电网络6的馈电输出端连接完成输出，所述馈电网络6的馈电输出端与辐射阵子3连接，所述绝缘介质板1内设置有用于抑制辐射阵子3背向辐射的结构，以及用于调节所述辐射阵子3阻抗的结构。
具体的，所述用于抑制辐射阵子3背向辐射的结构包括槽体4以及EBG贴片10，所述槽体4开设在绝缘介质板1内，且位于辐射阵子3的正下方，用于实现辐射阵子3与馈电网络6的对称从而抑制交叉极化电平，所述EBG贴片10包覆在辐射阵子3的两侧及底部，且EBG贴片10的底部位于槽体4内。所述馈电网络6位于槽体4底部，所述金属层2包括一体化的分支层5，该分支层5位于槽体4内，且覆盖馈电网络6。所述EBG贴片10上具有通孔11，所述馈电网络6的馈电输出端通过第一连接线16穿过通孔11与辐射阵子3连接，所述EBG贴片10通过第二连接线15与分支层5连接。
本发明，绝缘介质板1可以采用介电常数为2.2的聚四氟乙烯或者采用FR-4环氧树脂。辐射阵子3包括四个方形辐射阵子，四个辐射阵子3在层绝缘介质板1的上侧等差排列并以层介质板中心对称。辐射阵子3是以嵌装的方式固定在绝缘介质板1上，所以辐射阵子3的外端面可以是突出绝缘介质板1的表面，本实施例中，为了整个天线结构厚度更薄，辐射阵子3的外端面与绝缘介质板1的表面齐平。金属层2是固定在绝缘介质板1上与辐射阵子3位置相对的一侧，通过设置一个绝缘介质板1可以减少厚度，相较于两个绝缘介质板1的叠加所用材料少，有利于体积微小化。
本发明，由于仅采用一个绝缘介质板1相对现有技术(CN110600859B，一种微带RFID天线)的两层绝缘介质板1而言，馈电网络6和辐射阵子3位于金属层2的同一侧，并非对称，所以不利于天线抑制交叉极化电平。鉴于此，如图2所示，所述金属层2包括一体化的分支层5，而该分支层5位于槽体4内，且盖在馈电网络6上，以使馈电网络6和辐射阵子3位于其两侧。此时馈电网络6和辐射阵子3分居金属层2的分支层5的两侧，所以馈电网络6和辐射阵子3可以看作是(近似的以分支层5为对称面的)对称结构，通过分支层5形成二者的对称，利用结构的对称性来抑制交叉极化电平。
本发明，金属层2具有分支层5，从而解决了天线抑制交叉极化电平的问题，有效展宽了天线的频带，但是天线的背向辐射将会有所增大，鉴于此，在绝缘介质板1内设置有用于抑制辐射阵子3背向辐射的结构，具体而言，该结构包括槽体4以及EBG贴片10，槽体4的设置目的一是提供EBG贴片10、馈电网络6以及分支层5等安装场所，二是便于馈电网络6对辐射阵子3进行馈电，三是便于辐射阵子3的内侧散热。而EBG贴片10如图3所示，采用上端开口2的凹形，安装在辐射阵子3的周围，可以抑制该天线(辐射阵子3)的背向辐射，以及辅助对交叉极化的改善效果，从而实现改善天线的性能目的。在EBG贴片10上开设有通孔11，该通孔11的目的有一是便于第一连接线16、第三连接线12穿过与辐射阵子3连接，二是保证馈电网络6对辐射阵子3的馈电效果。
具体的，所述用于调节所述辐射阵子3阻抗的结构包括第三连接线12以及阻抗调节预留接口13，该阻抗调节预留接口13设置在绝缘介质板1的侧面，所述第三连接线12的一端与辐射阵子3连接，另一端收纳在阻抗调节预留接口13内。
本发明，EBG贴片10上包括若干个小贴片，EBG贴片10的材质可根据实际所需进行选择，比如每个小贴片宽度为10mm，介质基板厚度为3mm，相对介电常数为3.5，贴片之问间距0.5mm，过孔直径为0.8mm，加载的集总电阻阻值为750Ω。由于EBG贴片10的存在改变了该RFID天线的阻抗，将会导致天线阻抗匹配失衡，所以通过设置用于调节所述辐射阵子3阻抗的结构来改善该RFID天线的阻抗，该结构包括设置在绝缘介质板1侧面的阻抗调节预留接口13，通过第三连接线12的一端连接辐射阵子3，另一端位于阻抗调节预留接口13内，呈螺旋线14。通过螺旋线14可以外接串并联的电容和电感从而对天线阻抗进行调试改善，实现该RFID天线阻抗匹配的目的。
一种天线装置，包括如上述中任意一项所述的RFID天线以及固定架19，所述辐射阵子3的侧面开设有安装槽18，所述固定架19上端插装在安装槽18内，底端与金属层2平行。所述固定架19呈“匚”形，且底端上用于固定粘贴件。通过在固定架19的底端固定粘贴件，比如胶带从而将该RFID天线固定到电子设备或其他设备、物体上用于工作。
该RFID天线的详细结构可参照上述实施例，在此不再赘述；可以理解的是，由于在本发明天线装置中使用了上述RFID天线，因此，本发明天线装置的实施例包括上述RFID天线全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再一一赘述。
本发明，其余未叙述部分均可与现有技术相同、或为公知技术或可采用现有技术加以实现，此处不再详述。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种RFID天线，其特征在于，包括绝缘介质板（1）、金属层（2）、辐射阵子（3）以及馈电网络（6），所述金属层（2）贴在绝缘介质板（1）的一侧，所述辐射阵子（3）嵌装在与金属层（2）相对一侧的绝缘介质板（1）上，所述馈电网络（6）埋设在绝缘介质板（1）内，且包括功分器（7）以及外部馈电端口（8），所述功分器（7）的功分器输入端与馈电网络（6）的外部馈电端口（8）连接，所述功分器（7）的功分器输出端与馈电网络（6）的馈电输出端连接完成输出，所述馈电网络（6）的馈电输出端与辐射阵子（3）连接，所述绝缘介质板（1）内设置有用于抑制辐射阵子（3）背向辐射的结构，以及用于调节所述辐射阵子（3）阻抗的结构，所述用于抑制辐射阵子（3）背向辐射的结构包括槽体（4）以及EBG贴片（10），所述槽体（4）开设在绝缘介质板（1）内，且位于辐射阵子（3）的正下方，用于实现辐射阵子（3）与馈电网络（6）的对称从而抑制交叉极化电平，所述EBG贴片（10）包覆在辐射阵子（3）的两侧及底部，且EBG贴片（10）的底部位于槽体（4）内。
2.根据权利要求1所述的一种RFID天线，其特征在于，所述馈电网络（6）位于槽体（4）底部，所述金属层（2）包括一体化的分支层（5），该分支层（5）位于槽体（4）内，且覆盖馈电网络（6）。
3.根据权利要求2所述的一种RFID天线，其特征在于，所述EBG贴片（10）上具有通孔（11），所述馈电网络（6）的馈电输出端通过第一连接线（16）穿过通孔（11）与辐射阵子（3）连接，所述EBG贴片（10）通过第二连接线（15）与分支层（5）连接。
4.根据权利要求1所述的一种RFID天线，其特征在于，所述用于调节所述辐射阵子（3）阻抗的结构包括第三连接线（12）以及阻抗调节预留接口（13），该阻抗调节预留接口（13）设置在绝缘介质板（1）的侧面，所述第三连接线（12）的一端与辐射阵子（3）连接，另一端收纳在阻抗调节预留接口（13）内。
5.一种天线装置，其特征在于，包括如权利要求1至4中任意一项所述的RFID天线以及固定架（19），所述辐射阵子（3）的侧面开设有安装槽（18），所述固定架（19）上端插装在安装槽（18）内，底端与金属层（2）平行。
6.根据权利要求5所述的一种天线装置，其特征在于，所述固定架（19）呈“匚”形，且底端上用于固定粘贴件。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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