CN203242741U - 一种手持机外接天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及天线领域，一种手持机外接天线，包括用于支撑天线结构的支撑架；用于发射和接收信号的辐射单元，该辐射单元分别通过连接件与支撑架连接；用于阻抗匹配及平衡-不平衡转换、反射辐射单元后向电磁波的馈电单元，位于所述辐射单元的下方，由第一馈电单元、第二馈电单元、第三馈电单元及第四馈电单元组成，所述第一馈电单元和第二馈电单元蚀刻在电路板上并且所述第二馈电单元与所述支撑架连接，所述第三馈电单元及第四馈电单元分别通过连接件与所述第二馈电单元连接。本实用新型的外接天线在工作状态时可定向大范围扫描车载电子标签，在不工作状态时各单元可折叠进而缩小外接天线的体积，结构更加简单，体积更小，操作更为便利。

Description

一种手持机外接天线

技术领域

本实用新型涉及天线领域，尤其涉及一种手持机用的外接天线。

背景技术

近年来，随着社会经济的快速发展，机动车数量的迅速增长，公路运输变得越来越繁忙。交通管理现状和需求的矛盾进一步加剧，与交通相关的刑事和治安案件也逐年上升。为有效遏制车辆假冒车牌和未年检等违章行为，控制、减少道路交通事故，执勤交警手配RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）手持机，对周围的所有安装电子标签的社会车辆进行自动识别，提高了执勤便利性，是公安交通管理部门对机动车进行动态管控的一种有效手段。

八木天线在上个世纪二十年代由日本东北大学的HidetsuguYagi和Shintaro Uda率先研制,这种天线随即被命名为“八木-宇田天线”,简称“八木天线”。八木天线自问世以来,就因其方向性强、增益高和结构简单而倍受青睐。传统的八木天线通常体积庞大,由于振子材料和尺寸的限制因而重量难以减小,限制了其应用，更不适宜用于手持机天线。随着警用手持机在交管部门的普及，人们对车辆识别起到非常关键作用的警用手持机天线性能的要求越来越高，因为具有较高增益的天线能提高识别距离，方向性强的天线则可定位待识别车辆，而紧凑、小巧的结构则提高了手持的便利性及美观性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种手持机用的外接天线，适用于手持UHF频段RFID读写器，在满足定向大范围扫描车载电子标签的同时，结构更加简单，体积更小，操作更为便利。

本实用新型采用的技术方案为：一种手持机外接天线，包括用于支撑天线结构的支撑架，还包括：两个辐射单元，用于发射和接收信号，所述辐射单元分别通过连接件与所述支撑架连接；馈电单元，位于所述辐射单元的下方，由第一馈电单元、第二馈电单元、第三馈电单元及第四馈电单元组成，所述第一馈电单元用于阻抗匹配及平衡-不平衡转换，所述第二馈电单元、第三馈电单元及第四馈电单元用于反射所述辐射单元的后向电磁波，所述第一馈电单元和第二馈电单元蚀刻在电路板上并且所述第二馈电单元与所述支撑架连接，所述第三馈电单元及第四馈电单元分别通过连接件与所述第二馈电单元连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述手持机外接天线还包括两个引向单元，用于加强指定方向的信号，位于所述辐射单元的上方，所述引向单元分别通过连接件与所述支撑架连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述支撑架、辐射单元、引向单元均蚀刻在电路板上，所述第一馈电单元、辐射单元、引向单元位于所述电路板的同侧，所述第二馈电单元、第三馈电单元及第四馈电单元位于所述电路板另一侧的金属层作为接地端。

作为本实用新型的进一步改进，所述支撑架由第一支撑架和第二支撑架组成，所述第一支撑架通过连接件与第二支撑架连接，该连接件可使所述第一支撑架绕其旋转，在工作状态时展开，在非工作状态时与所述第二支撑架重合；所述辐射单元通过连接件与第一支撑架连接，所述引向单元通过连接件与第二支撑架连接。

作为本实用新型的进一步改进，以所述第一支撑架的中轴线为准，所述第一馈电单元在该中轴线右边微带线框长度与在该中轴线左边的微带线长度相差半波长。

作为本实用新型的进一步改进，所述辐射单元的长度为42mm～44mm，在垂直方向上所述辐射单元与所述支撑架的连接点距离所述引向单元34mm～36mm。

作为本实用新型的进一步改进，所述手持机外接天线通过连接件与手持机相连，该手持机外接天线可绕该连接件旋转或翻转，在工作状态时展开，在非工作状态时与所述手持机同侧。

作为本实用新型的进一步改进，所述连接件为金属质地轮状中空结构，所述辐射单元、引向单元、第三馈电单元及第四馈电单元可绕相应连接件旋转，在工作状态时展开，在非工作状态时收合。

作为本实用新型的进一步改进，所述辐射单元通过金属带与所述第一馈电单元电气连接，所述金属带在920MHz频率下阻抗为50欧姆。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一馈电单元的最下面为50欧姆的微带线，通过50欧姆同轴射频接口与手持机相连。

由本实用新型给出的技术方案可以看出，本实用新型的手持机外接天线在保持较大增益、定向辐射特性的同时，具有结构简单、紧凑,在非工作状态时可对天线进行折叠，大大减小了天线单元的体积和重量，提高了便携性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的手持机外接天线工作状态时的结构示意图；

图2-1为本实用新型实施例提供的手持机外接天线的辐射单元、引向单元、馈电单元在非工作状态时的结构示意图；

图2-2为本实用新型实施例提供的手持机外接天线在图2-1的基础上折叠第一支撑架后的结构示意图。

图2-3为手持机后置时，本实用新型实施例提供的手持机外接天线在图2-2的基础上将天线旋转180度或翻转后与手持机同侧的结构示意图。

图2-4为手持机前置时，本实用新型实施例提供的手持机外接天线在图2-2的基础上将天线旋转180度或翻转后与手持机同侧的结构示意图。

图3为本实用新型实施例提供的手持机外接天线工作状态时的回波损耗；

图4为本实用新型实施例提供的手持机外接天线工作状态时的方向图。

具体实施方式

目前，随着RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）在“车联网”领域应用越来越广泛，便携式手持机的需求越来越多，对手持机天线的要求也越来越高。本实用新型提供了一种手持机专用的外接天线，下面结合附图具体说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，手持机外接天线的各单元均处于展开即工作状态，手持机外接天线的基材采用常用电路板，比如采用1mm厚度的FR4基材。外接天线包括支撑架、辐射单元、引向单元、馈电单元及连接件，具体的：

支撑架，用于支撑整个天线结构，材质为FR4基板，支撑架可以是整体结构，也可以是分体结构，分体结构可以减少外接天线在非工作状态时的体积，比如支撑架可由第一支撑架11和第二支撑架12组成，第一支撑架11通过连接件56连接第二支撑架12，使得第二支撑架12可绕第一支撑架11旋转。在工作状态时，第一支撑架11和第二支撑架12展开呈180度，在非工作状态时，第二支撑架12可绕第一支撑架11旋转180度使两支撑架重合，如图2-2所示。

辐射单元，用于发射和接收信号，蚀刻在FR4电路板上，是手持机外接天线的辐射主体，对天线的工作频段起主导作用，为了拓展带宽，辐射单元采用蝶状极子臂形式，沿支撑架对称设置，两个辐射单元21、22分别通过连接件51、52与支撑架连接，当支撑架为分体结构时与第二支撑架12连接，辐射单元的长度在42mm～44mm之间，比如为43mm。另外，两个辐射单元21、22可分别绕连接件51、52旋转，当两个辐射单元21、22水平展开时为工作模式，工作原理类似于偶极子天线，当两个辐射单元21、22绕连接件51、52相对旋转90度后，如图2-1所示，此时为收起状态即非工作状态。辐射单元21、22分别通过金属带61、62与第一馈电单元41电气连接，该金属带在920MHz频率下阻抗为50欧姆。

引向单元，用于加强指定方向的信号，蚀刻在FR4电路板上，位于辐射单元的上方，引向单元有两个，沿支撑架对称设置，两个引向单元31、32通过连接件53与支撑架连接，当支撑架为分体结构时与第一支撑架11连接，并可绕连接件53旋转，当两个引向单元31、32展开时为工作状态，当两个引向单元31、32绕连接件53相对旋转90度后，如图2-1所示，此时为收起状态即非工作状态。由于辐射单元21、22与引向单元31、32的间距会影响外接天线的方向性及增益大小，所以在垂直方向上辐射单元21与支撑架12的连接点51距离引向单元31在34mm～36mm之间较好，比如为35mm。

馈电单元，位于辐射单元的下方，由第一馈电单元41、第二馈电单元42、第三馈电单元43及第四馈电单元44组成，第一馈电单元41和第二馈电单元42蚀刻在电路板上并且第二馈电单元42与支撑架连接，当支撑架为分体结构时与第二支撑架12连接，第三馈电单元43及第四馈电单元44分别通过连接件54、55与第二馈电单元42连接，并且第三馈电单元43及第四馈电单元44分别可绕连接件54、55转动，当第三馈电单元43、第四馈电单元44展开时为工作状态；当第三馈电单元43、第四馈电单元44分别绕连接件54、55相对转动90度后，如图2-1所示，此时为收起状态即非工作状态。第一馈电单元41与辐射单元21、22、引向单元31、32位于电路板的同侧，其中第一馈电单元41主要用于阻抗匹配及平衡-不平衡（巴伦）转换，本实用新型所提出的外接天线使用极子作为辐射振子,在馈电端需要一个微带线到共面带线的转换,即图1中第一馈电单元4-1上面部分的微带线框，其微带线阻抗为50欧姆，以第一支撑架11的中轴线为准，第一馈电单元4-1上面部分在中轴线右边的微带线框长度与在该中轴线左边的微带线长度相差半波长,以实现差模激励,实际上起到了一个巴伦的作用，如图1所示中轴线右边的微带线框长度比中轴线左边的微带线框长度长半波长，当然反过来也可以。对巴仑两臂并联得到的25Ω进行阻抗变换,第一馈电单元4-1的中间部分对应的特征阻抗应为50Ω/

以图1所示的上下方向为参照，第一馈电单元4-1的最下面为一段50Ω的微带线，可通过50欧姆同轴射频接口，比如SMA或N型口与手持机7相连；第二馈电单元42、第三馈电单元43及第四馈电单元44位于电路板另一侧的金属层作为接地端，用于反射辐射单元的后向电磁波，即以辐射单元的馈电端口为中心全向发射，包括沿馈电单元辐射方向。流向馈电单元方向的电磁波到达馈电单元后，电磁波的传播方向被反射回辐射单元方向，此情形恰似“辐射单元”作为一个蜡烛，而“馈电单元”则作为一面镜子，蜡烛所发出的光线碰到镜子则光线相位改变180度，即反向。

连接件51、52、53、54、55、56为金属质地轮状中空结构，可使各部件绕各自连接件自由旋转。

手持机外接天线可通过连接件与手持机7相连，该手持机外接天线可绕该连接件旋转或翻转，展开时为工作状态，180度旋转或反转后为收起状态即非工作状态，如图2-3、2-4所示，可有效减小外接天线的体积及所占用的空间，更方便携带。

图3为手持机外接天线在Ansoft HFSS11中仿真的回波损耗图，由于蝶状辐射单元及馈电网络的改进，该天线带宽约为110MHz（860MHz～970MHz），图4则为所述手持机外接天线在工作时的仿真方向图，增益达到5.25dB，可知本实用新型的手持机外接天线天线具有宽带特性，在860MHz～960MHz频带范围内性能良好，可以方便督查配有车载电子标签的社会车辆。

综上所述，本实用新型的手持机外接天线结构更加小巧紧凑，由于引入了辐射单元及引向单元，有效增大了天线的前向增益，进而增大了识别距离；当天线各单元收起时，方便与手持机整合为一体，携带更为便利。配备所述外接天线的警用手持机，可稳定读取天线前方40米以内的BAP（Battery-Assisted Passivetag）车载电子标签，满足警用督查需求。相对于已有技术，本实用新型的手持机外接天线在较大幅度提高识别车辆范围的同时，提高了设备的便捷、可操作能力，可更为有效的督查违法社会车辆。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种手持机外接天线，包括用于支撑天线结构的支撑架，其特征在于，还包括：

两个辐射单元，用于发射和接收信号，所述辐射单元分别通过连接件与所述支撑架连接；

馈电单元，位于所述辐射单元的下方，由第一馈电单元、第二馈电单元、第三馈电单元及第四馈电单元组成，所述第一馈电单元用于阻抗匹配及平衡-不平衡转换，所述第二馈电单元、第三馈电单元及第四馈电单元用于反射所述辐射单元的后向电磁波，所述第一馈电单元和第二馈电单元蚀刻在电路板上并且所述第二馈电单元与所述支撑架连接，所述第三馈电单元及第四馈电单元分别通过连接件与所述第二馈电单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种手持机外接天线，其特征在于：所述手持机外接天线还包括两个引向单元，用于加强指定方向的信号，位于所述辐射单元的上方，所述引向单元分别通过连接件与所述支撑架连接。

3.根据权利要求2所述的一种手持机外接天线，其特征在于：所述支撑架、辐射单元、引向单元均蚀刻在电路板上，所述第一馈电单元、辐射单元、引向单元位于所述电路板的同侧，所述第二馈电单元、第三馈电单元及第四馈电单元位于所述电路板另一侧的金属层作为接地端。

4.根据权利要求2所述的一种手持机外接天线，其特征在于：所述支撑架由第一支撑架和第二支撑架组成，所述第一支撑架通过连接件与第二支撑架连接，该连接件可使所述第一支撑架绕其旋转，在工作状态时展开，在非工作状态时与所述第二支撑架重合；所述辐射单元通过连接件与第一支撑架连接，所述引向单元通过连接件与第二支撑架连接。

5.根据权利要求4所述的一种手持机外接天线，其特征在于：以所述第一支撑架的中轴线为准，所述第一馈电单元在该中轴线右边微带线框长度与在该中轴线左边的微带线长度相差半波长。

6.根据权利要求2所述的一种手持机外接天线，其特征在于：所述辐射单元的长度为42mm～44mm，在垂直方向上所述辐射单元与所述支撑架的连接点距离所述引向单元34mm～36mm。

7.根据权利要求1所述的一种手持机外接天线，其特征在于：所述手持机外接天线通过连接件与手持机相连，该手持机外接天线可绕该连接件旋转或翻转，在工作状态时展开，在非工作状态时与所述手持机同侧。

8.根据权利要求1或2或7所述的一种手持机外接天线，其特征在于：所述连接件为金属质地轮状中空结构，所述辐射单元、引向单元、第三馈电单元及第四馈电单元可绕相应连接件旋转，在工作状态时展开，在非工作状态时收合。

9.根据权利要求1所述的一种手持机外接天线，其特征在于：所述辐射单元通过金属带与所述第一馈电单元电气连接，所述金属带在920MHz频率下阻抗为50欧姆。

10.根据权利要求1所述的一种手持机外接天线，其特征在于：所述第一馈电单元的最下面为50欧姆的微带线，通过50欧姆同轴射频接口与手持机相连。

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