CN201146246Y - 基于环形馈电网络的射频识别圆极化阅读器阵列天线 - Google Patents

基于环形馈电网络的射频识别圆极化阅读器阵列天线 Download PDF

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成红旗
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Abstract

本实用新型公开了基于环形馈电网络的射频识别圆极化阅读器阵列天线，该阅读器阵列天线包括上介质基板、空气层和下介质基板。上介质基板的上表面中央间隔附着左、右辐射贴片单元，下介质基板的上表面贴有铜皮作为地板，在地板中央间隔刻有去除铜皮的左、右“十”字形缝隙，在下介质基板的50Ω微带线通过四分之一波长阻抗变换器与T型接头相连，T型接头分别与左、右两个“”形微带线连接，左、右两个“”形微带线位于左、右“十”字形缝隙正下端，左、右“十”字形缝隙位于左右辐射贴片单元的正下端。本实用新型可用于超高频和2.45GHz微波频段的射频识别系统的阅读器中，具有低剖面、体积小、结构简单、容易加工、成本低的特点。

Description

基于环形馈电网络的射频识别圆极化阅读器阵列天线
技术领域
本实用新型涉及一种射频识别阅读器天线，具体是涉及一种可应用在超高频(UHF)和微波(2.45GHz)频段射频识别系统阅读器中的圆极化阵列天线。
背景技术
射频识别技术是一种通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，对目标加以识别并获取相关信息的自动识别技术。射频识别系统主要由阅读器、中间件以及电子标签三部分所组成。射频识别系统中的阅读器必须通过天线来发射能量，形成电磁场，通过电磁场来对电子标签进行识别。因此阅读器天线是射频识别系统中的关键部件之一。
目前，射频识别系统中的阅读器天线大部分采用的是线极化天线，这已经不能满足日益增长的应用需求。因为电子标签天线的极化方式也是线极化，而物品的放置形式往往是杂乱无序的，很容易使得电子标签天线的极化方式发生改变，这就要求阅读器天线可以接受任意方向的线极化波(比如垂直线极化、水平线极化、±45°线极化)。因为圆极化天线可以接收任意极化的来波，同样，圆极化天线辐射的圆极化波可由任意极化的天线接收，所以只有把阅读器天线的极化方式设计成圆极化才能满足上述要求。
同时，为了提高阅读器的有效工作距离和电子标签的识别成功率，因此有必要提高阅读器天线的增益以便满足上述需求。目前，实现高增益的方法主要并不是采用圆极化天线单元构成圆极化天线阵列，而是采用线极化天线单元构成线极化天线阵列，而且这些线极化阵列天线的馈电网络往往较为复杂，这就为实际的工程应用增加了难度和成本。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种可以应用在超高频(UHF)和微波(2.45GHz)频段射频识别系统中，且剖面低、体积小、结构简单、易加工、成本低的基于环形馈电网络的射频识别圆极化阅读器阵列天线。
本实用新型的目的通过如下技术方案实现：
基于环形馈电网络的射频识别圆极化阅读器阵列天线包括上介质基板、空气层和下介质基板；上介质基板的上表面中央间隔附着左、右辐射贴片单元，在上介质基板和下介质基板之间形成空气层，下介质基板的上表面贴有铜皮作为地板，在地板中央间隔刻有去除铜皮的左、右“十”字形缝隙，在下介质基板的下表面贴有环形馈电网络，环形馈电网络中的50Ω微带线通过四分之一波长阻抗变换器与T型接头相连，T型接头分别与左、右两个
Figure Y20082004298100041
形微带线连接，左、右两个
Figure Y20082004298100042
形微带线位于左、右“十”字形缝隙正下端，左、右“十”字形缝隙位于左右辐射贴片单元的正下端。
所述的左、右形微带线与“十”字形缝隙形成的耦合点之间的微带线长度可调。
所述的上介质基板和下介质基板之间设有四个支柱，形成空气层。
所述的左、右辐射贴片单元为方形铜片。
本实用新型具有如下优点和积极效果：
(1)本实用新型中使用了T型接头将信号分成等幅同相的两路信号，这样就降低了一般阵列天线馈电网络中均分信号的复杂度。
(2)本实用新型中使用了
Figure Y20082004298100044
形微带线连续横穿过位于地板上的“十”字形缝隙的四臂，得到四个耦合点，并通过相位累积来实现圆极化。这就简化了一般阵列天线馈电网络中采用功分器进行馈电实现圆极化的复杂性，同时降低了制作的难度和减小了天线的整体体积。
(3)本实用新型基于环形馈电网络的射频识别圆极化阅读器阵列天线能够用于超高频(UHF)频段的射频识别系统，可同时涵盖我国的920～925MHz的射频识别系统和北美的902～928MHz的射频识别系统；另外，在不改变天线结构的前提下通过改变天线的尺寸后的基于环形馈电网络的射频识别圆极化阅读器阵列天线，可应用在微波(2.45GHz)频段的射频识别系统中。
(4)本实用新型基于环形馈电网络的射频识别圆极化阅读器阵列天线还具有低剖面、体积小、结构简单、容易加工、成本低的特点。
附图说明
图1为本实用新型基于环形馈电网络的射频识别圆极化阅读器阵列天线的结构示意图。
图2为图1中上介质基板的俯视图。
图3为图1中地板的俯视图。
图4为图1中下介质基板的仰视图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
图1为本实用新型基于环形馈电网络的射频识别圆极化阅读器阵列天线的整体结构示意图。图2为图1中上介质基板1的俯视图。图3为图1中地板2的俯视图。图4为图1中下介质基板4的仰视图。如图1、图2、图3和图4所示，基于环形馈电网络的射频识别圆极化阅读器阵列天线包括上介质基板1、空气层3和下介质基板4。左、右辐射贴片单元11、12为方形铜片，间隔贴在上介质基板1的上表面中央；介质基板1背面没有铜皮；用于改善天线性能的空气层3介于上介质基板1和下介质基板4之间，通过4个支柱支撑上介质基板1和下介质基板4之间形成空气层3；地板2为铜皮，贴在下介质基板4的正面；在地板2中央间隔刻有两个用于耦合电磁信号的去除铜皮的左右“十”字形缝隙22、23，左、右“十”字形缝隙22、23的位置与左右辐射贴片单元11、12相对应，即位于其正下端；在下介质基板3的下表面贴有环形馈电网络，环形馈电网络中的50Ω微带线41通过四分之一波长阻抗变换器42与T型接头43相连，T型接头43分别与左、右两个
Figure Y20082004298100061
形微带线44、45连接，左、右两个
Figure Y20082004298100062
形微带线44、45与左、右“十”字形缝隙22、23相对应，即位于其正下端。左辐射贴片单元11、去除铜皮的左“十”字形缝隙22和左
Figure Y20082004298100063
形微带线44以及右辐射贴片单元12、去除铜皮的右“十”字形缝隙23和右
Figure Y20082004298100064
形微带线45分别组成左右两组构成阵列天线的阵元，左右两组阵元中组成部分的对称中心在同一垂直线上。这两组阵元中的
Figure Y20082004298100065
形微带线分别连续横穿过地板上的“十”字形缝隙的四臂，各自得到四个耦合点A、B、C、D和a、b、c、d。可以通过调节左
Figure Y20082004298100066
形微带线与左“十”字形缝隙形成的相邻耦合点之间的微带线AB、BC、CD的长度为1/4波长，从而获得90°相移，同时加以调节耦合点D点到开路端E点间的调谐枝节DE的长度为1/4波长，这样就可以通过相位累积来实现圆极化。同样，可调节右
Figure Y20082004298100067
形微带线中的微带线ab、bc、cd以及耦合点d点到开路端e点间的调谐枝节de的长度为1/4波长。
应用本实用新型基于环形馈电网络的射频识别圆极化阅读器阵列天线发射信号时，输入信号从细短的50Ω微带线41馈入，经过阻抗变换器42、T型接头43、左、右两个
Figure Y20082004298100071
形微带线44、45形成两路信号后再分别通过左、右“十”字形缝隙22、23、空气层3耦合到左右辐射贴片单元11、12，从而引起谐振，将电流信号转变为电磁波信号。接收信号时，左、右辐射贴片单元11、12将电磁波信号转变为电流信号，信号传播方向跟发射信号时相反。
较宽的阻抗带宽和轴比带宽、较高的增益以及性能良好的其他参数显示，本实用新型基于环形馈电网络的射频识别圆极化阅读器阵列天线能够应用在超高频(UHF)频段的射频识别系统中，可同时涵盖我国的920～925MHz的射频识别系统和北美的902～928MHz的射频识别系统；另外，在不改变天线结构的前提下通过改变天线的尺寸，本实用新型基于环形馈电网络的射频识别圆极化阅读器阵列天线还可应用在微波(2.45GHz)频段的射频识别系统中。
同时，本实用新型基于环形馈电网络的射频识别圆极化阅读器阵列天线还具有低剖面、体积小、结构简单、容易加工、成本低的特点。

Claims (4)

1、基于环形馈电网络的射频识别圆极化阅读器阵列天线，其特征在于：该阅读器阵列天线包括上介质基板、空气层和下介质基板；上介质基板的上表面中央间隔附着左、右辐射贴片单元，在上介质基板和下介质基板之间形成空气层，下介质基板的上表面贴有铜皮作为地板，在地板中央间隔刻有去除铜皮的左、右“十”字形缝隙，在下介质基板的下表面贴有环形馈电网络，环形馈电网络中的50Ω微带线通过四分之一波长阻抗变换器与T型接头相连，T型接头分别与左、右两个
Figure Y2008200429810002C1
形微带线连接，左、右两个
Figure Y2008200429810002C2
形微带线位于左、右“十”字形缝隙正下端，左、右“十”字形缝隙位于左、右辐射贴片单元的正下端。
2、根据权利要求1所述的基于环形馈电网络的射频识别圆极化阅读器阵列天线，其特征在于：左、右
Figure Y2008200429810002C3
形微带线与“十”字形缝隙形成的耦合点之间的微带线长度可调。
3、根据权利要求1所述的基于环形馈电网络的射频识别圆极化阅读器阵列天线，其特征在于：上介质基板和下介质基板之间设有四个支柱，形成空气层。
4、根据权利要求1所述的基于环形馈电网络的射频识别圆极化阅读器阵列天线，其特征在于：所述的左、右辐射贴片单元为方形铜片。
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