CN202103161U - 一种阅读器圆极化天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于天线领域，本实用新型公开了一种圆极化天线，包括第一介质基板（11）、第二介质基板（12）、第一馈电探针（14），第二馈电探针（15）；所述第二介质基板（12）在所述第一介质基板（11）的上层；所述第一介质基板（11）朝下的一面设置功分网络，朝上的一面作为整个天线的地板（13），地板（13）上面开了两个孔（16，17）；所述第二介质基板（12）朝上的一面设置辐射贴片（18），朝下的一面和地板（13）共面；所述第一馈电探针（14）、第二馈电探针（15）分别穿过上述两个孔（16，17），连接功分网络和辐射贴片（18）。本实用新型采用背馈形式的微带天线结构实现高增益和宽带宽的设计目标。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种天线，尤其涉及一种阅读器圆极化天线。
背景技术
RFID（Radio Frequency Identification），RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。 RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成。
现有技术中的RFID系统的阅读器天线多为线极化的单极子天线。由于标签天线一般是线极化的，即电场的水平分量与垂直分量的相位相同或相差180°时的正弦电磁波，在使用的时候，就对标签天线和阅读器天线摆放的相对位置有要求：例如单极子的阅读器天线水平摆放，那么标签天线也需要水平摆放，才能极化匹配，取得较好的通信效果，反之亦然，这样就增加了对RFID系统的要求。另外，这类阅读器天线本身增益也只在0dB-2dB左右，对整个RFID系统的读写距离有较大的影响。
现有技术中也有一些圆极化天线，现有技术中的圆极化天线多采用螺旋天线或者是单点馈电微带切角的形式，但是他们各自都存在这样那样的缺点。螺旋天线具有较宽的带宽，但是增益较小；单点馈电的微带切角实现圆极化，虽然增益可以保证，但是天线的相对带宽只有约1%左右，如使用在2.45GHz的RFID系统作为阅读器天线不足以覆盖整个频段。
实用新型内容
针对现有技术中存在的圆极化天线分别存在增益小或者带宽不够的问题，因此有必要提供一种圆极化天线，可以同时实现增益大，带宽宽的功能。
本实用新型公开了一种圆极化天线，包括第一介质基板11、第二介质基板12、第一馈电探针14，第二馈电探针15；所述第二介质基板12在所述第一介质基板11的上层；所述第一介质基板11朝下的一面设置功分网络，朝上的一面作为整个天线的地板13，地板13上面开了两个孔16、17；所述第二介质基板12朝上的一面设置辐射贴片18，朝下的一面和地板13共面；所述第一馈电探针14、第二馈电探针15分别穿过上述两个孔16、17，连接功分网络和辐射贴片18。
优选地，上述网络为四端口功分网络，所述第一端口21、第二端口22分别连接第一馈电探针14、第二馈电探针15；所述第三端口23连接匹配电阻；所述第四端口24连接外部接头。
优选地，上述第一介质基板11上设置过孔31。
优选地，上述天线的馈电方式为背馈。
优选地，上述第一端口21、第二端口22与第一馈电探针14、第二馈电探针15的连接方式为焊接。
优选地，上述第三端口23连接的匹配电阻其电阻为50欧姆。
优选地，上述第三端口23与匹配电阻焊接。
优选地，上述第一介质基板11为介电常数2.2的聚四氟乙烯。
优选地，上述第二介质基板12为介电常数2.2的聚四氟乙烯。
本实用新型的有益效果为：本实用新型采用背馈形式的微带天线结构实现高增益和宽带宽的设计目标。以2.45GHz RFID系统为例，天线驻波1.2以下、轴比1.6以下的带宽可以覆盖整个2.4GHz-2.5GHz频段，适用于2.45GHz的RFID系统。同时本实用新型具有比较高的增益，大部分的增益是大于6dB，中心频率附近有大于7dB圆极化增益，低频部分增益在5dB左右，完全满足2.45GHz RFID系统的通信需求。
附图说明
图1为本实用新型的圆极化天线的结构图。
图2为馈电的功分网络结构图。
图3为本实用新型的驻波曲线。
图4为本实用新型的轴比曲线。
图5为本实用新型的增益曲线。
图6为本实用新型的方向图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，详细说明本实用新型的具体实施方式。
如图1所示的一种圆极化天线结构图，包括第一介质基板11、第二介质基板12、第一馈电探针14，第二馈电探针15；上述第二介质基板12在上述第一介质基板11的上层；第一介质基板11朝下的一面设置功分网络，朝上的一面作为整个天线的地板13，地板13上面开了两个小孔16、17；上述第二介质基板12朝上的一面覆着辐射贴片18，朝下的一面和整个天线的地板13共面。上述第一馈电探针14、第二馈电探针15分别穿过上述两个小孔16、17，并连接功分网络和辐射贴片18。
如图2所示的馈电的功分网络结构图，上述功分网络为四端口功分网络，上述第一端口21、第二端口22分别连接第一馈电探针14、第二馈电探针15；上述第三端口23连接匹配电阻，作为电桥的隔离端口；上述第四端口24连接外部接头。上述第四端口24作为整个电桥的输入端，比如可以焊接上50欧姆的SMA接头。其中所述的SMA接头属于业内通用的射频连接接头。其外部接头的形式根据具体的情况不同，第四端口24也是整个天线信号的输入输出端口。上述整个功分网络的作用就是第四端口24输入的信号在隔离端口第三端口23没有输出，输出端口第一端口21和第二端口22输出等幅相差90度的信号。
优选地，上述第一介质基板11上存在过孔31，上述过孔31把地引到和功分网络一个层面上来，让功分网络通过过孔和地板相连。其中过孔也称金属化孔，在双面板和多层板中，为连通各层之间的印制导线，在各层需要连通的导线的交汇处钻上一个公共孔，即过孔，在工艺上，过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属，用以连通中间各层需要连通的铜箔，而过孔的上下两面做成圆形焊盘形状，过孔的参数主要有孔的外径和钻孔尺寸。过孔不仅可以是通孔，还可以是掩埋式。所谓通孔式过孔是指穿通所有敷铜层的过孔；掩埋式过孔则仅穿通中间几个敷铜层面，仿佛被其它敷铜层掩埋起来。过孔的设计主要是为了焊接的方便和天线外形的美观。
优选地，上述天线的馈电方式为背馈，用这种背馈的方式馈电可以缩减微带天线的横向尺寸，达到小体积的效果。设计的微带天线整体尺寸约0.6λ0。其中地板尺寸在内。
优选地，上述第一端口21、第二端口22与第一馈电探针14、第二馈电探针15的连接方式为焊接。
优选地，上述第三端口23连接的匹配电阻其电阻为50欧姆。
下面具体以2.45GHz RFID系统所使用的频段，以2.4GHz-2.485GHz为例，详细说明本实用新型的效果。其中第一介质基板11、第二介质基板12都选用相对介电常数为2.2的聚四氟乙烯材料。
如图3所示的本实用新型的驻波曲线和图4所示的本实用新型的轴比曲线，天线驻波1.2以下、轴比1.6以下的带宽可以覆盖整个2.4GHz-2.5GHz频段，适用于2.45GHz的RFID系统。如图5所示的本实用新型的增益曲线显示，此设计的微带天线在2.4GHz-2.5GHz的频带上，具有比较高的增益，大部分的增益是大于6dB，中心频率附近有大于7dB圆极化增益，低频部分增益在5dB左右，完全满足2.45GHz RFID系统的通信需求。如图6所示的的本实用新型的方向图，天线在2.45GHz频率处的E面和H面方向图，由图可见，实线和虚线吻合得很好，这是因为此设计的天线轴比很好的原因，一般说这样的圆极化天线方向图没有E面和H面之分，因为两个面内的方向图是基本一样的。由图6还可以看到，天线具有约80度的波瓣宽度。其中m2，m4，m5的值如下表所示。
| Name | Theta | Ang | Mag |
| m2 | 0.0000 | 0.0000 | 7.2443 |
| m4 | 40.0000 | 40.0000 | 4.4303 |
| m5 | -40.0000 | -40.0000 | 3.9421 |
本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型可以扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (9)
1.一种圆极化天线，其特征在于包括第一介质基板（11）、第二介质基板（12）、第一馈电探针（14），第二馈电探针（15）；所述第二介质基板（12）在所述第一介质基板（11）的上层；所述第一介质基板（11）朝下的一面设置功分网络，朝上的一面作为整个天线的地板（13），地板（13）上面开了两个孔（16，17）；所述第二介质基板（12）朝上的一面设置辐射贴片（18），朝下的一面和地板（13）共面；所述第一馈电探针（14）、第二馈电探针（15）分别穿过上述两个孔（16，17），连接功分网络和辐射贴片（18）。
2.如权利要求1所述的圆极化天线，其特征在于所述功分网络为四端口功分网络，所述第一端口（21）、第二端口（22）分别连接第一馈电探针（14）、第二馈电探针（15）；所述第三端口(23)连接匹配电阻；所述第四端口(24)连接外部接头。
3.如权利要求2所述的圆极化天线，其特征在于所述第一介质基板（11）上设置过孔（31）。
4.如权利要求2所述的圆极化天线，其特征在于所述天线的馈电方式为背馈。
5.如权利要求2所述的圆极化天线，其特征在于所述第一端口（21）、第二端口（22）与第一馈电探针（14）、第二馈电探针（15）的连接方式为焊接。
6.如权利要求2所述的圆极化天线，其特征在于所述第三端口(23)连接的匹配电阻其电阻为50欧姆。
7.如权利要求6所述的圆极化天线，其特征在于所述第三端口(23)与匹配电阻焊接。
8.如权利要求2所述的圆极化天线，其特征在于所述第一介质基板（11）为介电常数2.2的聚四氟乙烯。
9.如权利要求2所述的圆极化天线，其特征在于所述第二介质基板（12）为介电常数2.2的聚四氟乙烯。
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