CN201191650Y - 方向图可预设的射频识别系统阅读器天线 - Google Patents

Abstract

方向图可预设的射频识别系统阅读器天线，它涉及阅读器天线，它为了克服现有射频识别系统阅读器天线使用时需倾斜一定角度以对准特定区域的缺点而提出的。它由平面单元微带天线阵列、功率分配器和四根材质相同且根据俯仰角和电流相位差原理设定好长度的相位调节馈电电缆组成；平面单元微带天线阵由第一金属地板、第一介质层和四个金属阵元组成；四个金属阵元间隔均匀地装在第一介质层上表面中部；功率分配器由第二金属地板、第二介质层和金属微带线组成；功率分配器的四个射频信号传输端分别通过第一～第四相位调节馈电电缆与第一～第四金属阵元对应的馈电端口相连；它的有益效果为无需调整阅读器天线的方向，即可识别预设工作区的待测标签。

Description

方向图可预设的射频识别系统阅读器天线

技术领域

本实用新型涉及一种射频识别系统阅读器天线。

背景技术

随着射频识别技术的快速发展，射频识别系统在越来越多的领域得到了应用，但不同的应用背景对射频识别设备有着不同的技术要求。由于射频识别技术国际标准的逐步推广，射频识别阅读器生产厂家的产品从设计原理和组成上看区别越来越小，不同应用背景下的区别主要表现在用户端应用软件和阅读器天线的不同。为了提高工作距离或限定工作区域，常常采用天线阵，一般的阅读器天线阵最大辐射的方向为其法向方向，使用时常常需要将阅读器天线阵倾斜一定角度以使其辐射方向对准特定区域，在商场、大型集装箱货场、大型仓储等应用射频识别管理的场合，给阅读器的使用带来了极大的不便。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有射频识别系统阅读器存在使用时需要倾斜一定角度以对准特定区域的缺点，而提出的一种方向图可预设的射频识别系统阅读器天线。

方向图可预设的射频识别系统阅读器天线，它由平面单元微带天线阵列、功率分配器和材质相同且根据俯仰角和电流相位差设定好长度的第一相位调节馈电电缆、第二相位调节馈电电缆、第三相位调节馈电电缆、第四相位调节馈电电缆组成；平面单元微带天线阵列由第一金属地板、第一介质层和四个结构相同的第一金属阵元、第二金属阵元、第三金属阵元、第四金属阵元组成；第一介质层装设在第一金属地板的上表面上，第一金属阵元、第二金属阵元、第三金属阵元和第四金属阵元间隔均匀地装设在第一介质层的上表面的中部；功率分配器由第二金属地板、第二介质层和金属微带线组成；第二介质层装设在第二金属地板的上表面上，金属微带线装设在第二介质层的上表面上；功率分配器中的第一射频信号传输端～第四射频信号传输端分别通过第一相位调节馈电电缆、第二相位调节馈电电缆、第三相位调节馈电电缆、第四相位调节馈电电缆与第一金属地板上与第一金属阵元、第二金属阵元、第三金属阵元和第四金属阵元对应连接的馈电端口相连。

本实用新型的有益效果：阅读被测标签时，无需调整阅读器的天线方向，简便快捷地识别预设工作区域的待测标签，操作准确率高、结构简单。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；图2为平面单元微带天线阵列1的俯视图；图3为图2的侧视图；图4为功率分配器2的俯视图；图5为图4的侧视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图5说明本实施方式，本实施方式由平面单元微带天线阵列1、功率分配器2和材质相同且根据俯仰角和电流相位差设定好长度的第一相位调节馈电电缆3、第二相位调节馈电电缆4、第三相位调节馈电电缆5、第四相位调节馈电电缆6组成；平面单元微带天线阵列1由第一金属地板1-1、第一介质层1-2和四个结构相同的第一金属阵元1-3、第二金属阵元1-4、第三金属阵元1-5、第四金属阵元1-6组成；第一介质层1-2装设在第一金属地板1-1的上表面上，第一金属阵元1-3、第二金属阵元1-4、第三金属阵元1-5和第四金属阵元1-6间隔均匀地装设在第一介质层1-2的上表面的中部；功率分配器2由第二金属地板2-1、第二介质层2-2和金属微带线2-3组成；第二介质层2-2装设在第二金属地板2-1的上表面上，金属微带线2-3装设在第二介质层2-2的上表面上；功率分配器2中的第一射频信号传输端～第四射频信号传输端分别通过第一相位调节馈电电缆3、第二相位调节馈电电缆4、第三相位调节馈电电缆5、第四相位调节馈电电缆6与第一金属地板1-1上与第一金属阵元1-3、第二金属阵元1-4、第三金属阵元1-5和第四金属阵元1-6对应连接的馈电端口相连。

本实施方式工作原理：根据相控阵天线的波束扫描原理，对于一个N元直线阵，设该阵由间距为d的阵元组成，各阵元的电流等幅均为I₀，相位按等差数列递变，第N个阵元的激励电流为

阵元的方向性函数为

则阵在远区的辐射场为：

$E\left(\mathrm{\θ}\right)=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{f}_n\left(\mathrm{\θ}\right)I_0{e}^{j(\mathrm{nkd}\sin \mathrm{\θ}-{\mathrm{\ψ}}_n)}$

则阵引子为：

$S\left(\mathrm{\θ}\right)=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{I}_0{e}^{j(\mathrm{nkd}\sin \mathrm{\θ}-{\mathrm{\ψ}}_n)}$

设阵中各单元的激励电流相位为：

则由上式可以看出，当

kd sin θ_mi-ψ₀＝2iπ，i＝0，±1，±2，…时阵因子取得最大值，对应波束的第一个最大值称为主瓣，波束指向记为θ_m0，此时相邻单元的电流相位差ψ₀与θ_m0的关系如下

             ψ₀＝kd sin θ_m0             (3-5)

由上式可看到，当ψ₀变化(由长度可调的馈电电缆提供)时，主瓣指向θ_m0也随着改变。

本实施方式工作过程：功率分配器2通过馈电端口，与阅读器射频收发单元相连接，通过相位调节馈电电缆平均分配给平面单元微带天线阵列1的第一金属阵元1-3、第二金属阵元1-4、第三金属阵元1-5和第四金属阵元1-6，通过相位调节馈电电缆长度的不同，使到达第一金属阵元1-3、第二金属阵元1-4、第三金属阵元1-5和第四金属阵元1-6的激励产生固定的相位差，从而形成辐射波束，如需改变辐射波束的俯仰角，只需更换另外一组不同长度的相位调节馈电电缆，以使到达平面单元微带天线阵列1的金属阵元1-3的激励产生另外一个所需的固定的相位差即可。把阅读器的天线设计成天线阵的方式，通过多个天线单元的有序排列，并通过合理的相位分配馈电，得到所需要的方向图，并通过对各个天线单元初始馈电电缆长度的改变，来设置其相位，产生出不同的相位差，进而设计出俯仰角从0～30度之间主辐射方向可预设的射频识别阅读器天线，例如阵元间距为d＝0.365λ；中心频率为915MHz时的方向图可预设的射频识别系统阅读器天线主辐射波束扫描角度和阵元间电流相位差关系如下表：单位(度)

扫描角度	0	5	10	15	20	25	30
								电流相位差	0	-86	-171	-255	-336	56	132
扫描角度	0	-5	-10	-15	-20	-25	-30
								电流相位差	0	86	171	255	336	-56	-132

Claims (1)

1、方向图可预设的射频识别系统阅读器天线，其特征在于它由平面单元微带天线阵列(1)、功率分配器(2)和材质相同且根据俯仰角和电流相位差设定好长度的第一相位调节馈电电缆(3)、第二相位调节馈电电缆(4)、第三相位调节馈电电缆(5)和第四相位调节馈电电缆(6)组成；平面单元微带天线阵列(1)由第一金属地板(1-1)、第一介质层(1-2)和四个结构相同的第一金属阵元(1-3)、第二金属阵元(1-4)、第三金属阵元(1-5)、第四金属阵元(1-6)组成；第一介质层(1-2)装设在第一金属地板(1-1)的上表面上，第一金属阵元(1-3)、第二金属阵元(1-4)、第三金属阵元(1-5)和第四金属阵元(1-6)间隔均匀地装设在第一介质层(1-2)的上表面的中部；功率分配器(2)由第二金属地板(2-1)、第二介质层(2-2)和金属微带线(2-3)组成；第二介质层(2-2)装设在第二金属地板(2-1)的上表面上，金属微带线(2-3)装设在第二介质层(2-2)的上表面上；功率分配器(2)中的第一射频信号传输端～第四射频信号传输端分别通过第一相位调节馈电电缆(3)、第二相位调节馈电电缆(4)、第三相位调节馈电电缆(5)、第四相位调节馈电电缆(6)与第一金属地板(1-1)上与第一金属阵元(1-3)、第二金属阵元(1-4)、第三金属阵元(1-5)和第四金属阵元(1-6)对应连接的馈电端口相连。

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