CN204424450U - 一种电子标签读写设备及其天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电子标签读写设备及其天线，所述天线为收发一体天线，收发一体天线包括基板、以及间隔设置在基板上的发射天线单元和接收天线单元，发射天线单元和接收天线单元分别与所述电子标签读写设备的发射/接收模块通信连接。收发一体天线将发射天线单元和接收天线单元间隔设置在基板上，形成一体结构，简化了安装流程，降低了安装过程中带来的误差，降低了未知安装环境对天线造成的不确定影响，有利于在发射天线单元和接收天线单元间构建一个稳定的环境，可以使得天线在不同环境下的工作性能一致性较好。同时，采用共基板的形式除了可以加大地面的面积，提高天线前后比，利于天线更好地集中辐射，还便于后续提高天线间的隔离度。

Description

一种电子标签读写设备及其天线

技术领域

本实用新型涉及智能交通领域，更具体地说，涉及一种电子标签读写设备及其天线。

背景技术

在智能交通中，通过汽车电子标识的形式可以对汽车身份进行电子化管理，并且有利于提升城市道路交通的信息感知采集能力，为未来城市中的公众出行服务和社会公共安全维护等涉车应用的技术发展提供良好的基础。

相关技术中的汽车电子标识系统是通过RFID技术实现的，系统主要由安装在汽车上的电子标签和用于读取标签的读写设备两部分构成。其中电子标签中记录了与汽车身份相关信息，读写设备可以通过无线通信的形式读取电子标签中的信息，并根据实际的应用需求对数据进行统计和管理。

读写设备收发天线之间的距离和环境在很大程度上决定了天线间的隔离度，在目前采用无源标签的汽车电子标识系统中，天线间的隔离度会对系统的信噪比有影响；另外，天线的角度则对系统的通信区域也起着重要的影响。因此读写设备收发天线的正确安装对保证系统的良好性能起着重要的作用。

如果采用独立的发射和接收天线，安装时需要分别安装两个天线，同时由于两个独立天线之间的环境是不可控的，可能会对天线间的隔离度产生影响，因此即使按照原有设计距离安装天线，天线组的性能可能也会有所变化。此外，根据实际通信的要求，在不同的场景搭建系统的过程中不可避免地需要对天线的角度进行调整，使用天线组不可避免会带来繁琐的调试工作。

在现有的技术中，出于对各方面因素的综合考虑，安装于汽车上的电子标签是无源标签。无源标签需要从读写设备发出的射频能量中提取工作所需电源，并采用反射调制的方式向读写设备传送标签上的信息。因此尽可能降低读写设备上从发射端耦合到接收端的信号，可以有效地提高系统的信噪比，防止电子标签回传的信息受到耦合信号的干扰甚至被淹没，从而保证系统的通信效果和通信距离。为了降低从发射端耦合到接收端的信号，除了需要在电路上对信号的泄漏进行抑制以外，也要提高收发天线间的隔离度，减少通过近场耦合到接收端的信号。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种电子标签读写设备及其天线。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电子标签读写设备天线，所述天线为收发一体天线，包括基板、以及间隔设置在所述基板上的发射天线单元和接收天线单元，所述发射天线单元和接收天线单元分别与所述电子标签读写设备的发射/接收模块通信连接。

优选地，所述发射天线单元包括至少一个发射天线模块，所述接收天线单元几何中心和所述发射天线单元几何中心的距离在0.8倍工作波长至1.5倍工作波长之间。

优选地，所述发射天线模块具有多个，多个所述发射天线模块及所述接收天线单元依次并排设置。

优选地，所述接收天线单元几何中心和所述发射天线单元几何中心的距离在1倍工作波长至1.4倍工作波长之间。

优选地，所述发射天线单元包括两个发射天线模块，两个所述发射天线模块与所述接收天线单元并排设置，使所述接收天线单元位于所述基板一端且所述接收天线单元几何中心和所述发射天线单元几何中心的距离在28.5cm至53.4cm之间。

优选地，所述发射天线单元和接收天线单元之间设有金属隔板。

优选地，所述金属隔板在基板上完全隔开所述发射天线单元和所述接收天线单元。

优选地，所述金属隔板高度与所述发射天线单元或所述接收天线单元的高度大致相同。

优选地，所述发射天线单元依次通过第一功分器、发射端口与所述发射/接收模块通信连接；所述接收天线单元依次通过第四功分器、接收端口与所述发射/接收模块通信连接；

所述发射天线单元包括分别与所述第一功分器通信连接的第一发射天线模块、第二发射天线模块，

所述第一发射天线模块通过第二功分器与所述第一功分器通信连接；所述第二发射天线模块通过第三功分器与所述第一功分器通信连接；

所述第一功分器、第二功分器、第三功分器、第四功分器、发射端口、接收端口中的部分或全部设置在所述基板上。

本实用新型还构造一种电子标签读写设备，包括以上所述的天线。

实施本实用新型的电子标签读写设备及其天线，具有以下有益效果：本实用新型中的收发一体天线将发射天线单元和接收天线单元间隔设置在基板上，形成一体结构，简化了安装的流程，降低了安装过程中带来的误差，降低了未知的安装环境对天线造成的不确定影响，有利于在发射天线单元和接收天线单元间构建一个稳定的环境，可以使得天线在不同环境下的工作性能一致性较好。同时，采用共基板的形式除了可以加大地面的面积，提高天线前后比，有利于天线更好地集中辐射外，还便于后续在发射天线单元和接收天线单元间引入有效措施提高天线间的隔离度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例中的电子标签读写设备及其天线的结构原理示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实用新型一个优选实施例中的电子标签读写设备包括收发一体天线10、发射/接收模块及主机，收发一体天线10与发射/接收模块通信连接，发射/接收模块与主机通信连接。

在一些实施例中，收发一体天线10包括基板11以及间隔设置在基板11上的发射天线单元12和接收天线单元13，发射天线单元12和接收天线单元13分别与发射/接收模块通信连接。把接收天线单元13和发射天线单元12整合为一体，被放置于同一基板11上，简化了安装的流程，降低了安装过程中可能带来的误差。

另外，把原本发射天线单元12和接收天线单元13之间暴露于自由空间中的环境变为了天线的内部环境，降低了未知的安装环境对天线造成的不确定影响，有利于在发射天线单元12和接收天线单元13间构建一个稳定的环境，可以使得天线在不同环境下的工作性能一致性较好。

同时，采用共基板11形式除了可以加大地面的面积，提高天线前后比，有利于天线更好地集中辐射外，还便于后续在发射天线单元12和接收天线单元13间引入有效措施提高天线间的隔离度。

发射天线单元12和接收天线单元13之间的距离会对隔离度有影响，为了保证发射天线单元12和接收天线单元13间较好的隔离度，发射天线单元12几何中心和接收天线单元13几何中心之间的距离通常在0.8倍工作波长至1.5倍工作波长之间，当然，也可根据收发一体天线10整体的大小来适当调整，有效利用内部空间。

为了在有限的距离内更好地提高发射天线单元12和接收天线单元13之间的隔离度，保证系统的性能，发射天线单元12和接收天线单元13之间设有金属隔板14。通过调整金属隔板14的高度和位置，可以减弱耦合电流，使发射天线单元12和接收天线单元13间的隔离度获得显著提升，降低从发射天线单元12近端耦合到接收天线单元13的信号强度，改善系统的信噪比性能。在保证收发一体天线10的隔离度性能满足系统要求的情况下，把整体天线做得更加紧凑，尽可能地缩减整体收发天线长度，在有限的天线尺寸内尽可能地提升天线的隔离度性能，保证系统的通信质量。

进一步的发射天线单元12包括至少一个发射天线模块，接收天线单元13几何中心和发射天线单元12几何中心的距离在0.8倍工作波长至1.5倍工作波长之间。当发射天线模块为多个时，多个发射天线模块及接收天线单元13依次并排设置。可以理解的，多个发射天线模块及接收天线单元13一字排列，接收天线单元13设置于一端，发射天线单元12的几何中心就是多个发射天线模块所组成的长方形的几何中心。

通过实验发现，当上述的距离小于1倍工作波长时，发射天线单元12和接收天线单元13间的隔离度会随距离增加而明显变好，当距离超过1倍工作波长特别是1.5倍工作波长时，天线间的隔离度变化渐趋平缓，甚至有变差的趋势。故优选接收天线单元13几何中心与发射天线单元12几何中心之间的距离在1倍工作波长至1.4倍工作波长之间。当取值1.4倍工作波长时隔离效果较佳，隔离度为-30dB左右。

进一步的发射天线单元12和接收天线单元13之间设有金属隔板14。根据系统要求，使用双发射天线模块有益于构建增益较高的发射天线单元12，以单天线单元作为接收天线单元13。当金属隔板在基板上完全隔开发射天线单元12和接收天线单元13，也就是金属隔板的长度至少和基板11的宽度相同；金属隔板高度与发射天线单元12或接收天线单元13的高度大致相同时。可以使天线间的隔离度获得10dB以上的显著提升，最终在收发天线间获得高于-43dB的隔离度。

进一步电子标签读写设备天线的工作频率通常为UHF频段，发射天线单元12包括两个发射天线模块，两个发射天线模块与接收天线单元并排设置，使接收天线单元12位于基板11一端。且接收天线单元13的几何中心和发射天线单元12的几何中心之间距离在28.5cm至53.4cm之间。

进一步地，发射天线单元12依次通过第一功分器151、发射端口152与发射/接收模块通信连接。发射天线单元12包括至少一个发射天线模块，也就是说发射天线单元12可以使用单发射天线模块或多发射天线模块，优选地，在本实施例中，发射天线单元12使用双发射天线模块，包括分别与第一功分器151通信连接的第一发射天线模块121、第二发射天线模块122。第一发射天线模块121、第二发射天线模块122组合形成的双天线单元有利于构建增益较高的发射天线，

第一发射天线模块121通过第二功分器153与第一功分器151通信连接；第二发射天线模块122通过第三功分器154与第一功分器151通信连接。另外，接收天线单元13依次通过第四功分器155、接收端口156与发射/接收模块通信连接。

进一步地，第一功分器151、第二功分器153、第三功分器154、第四功分器155、发射端口152、接收端口156全部设置在基板11上，与发射天线单元12和接收天线单元13进行集成，可以减少外露的线缆，提高了整体的美观度，当然，也可为部分设置在基板11上。

优选地，第一发射天线模块121、第二发射天线模块122及接收天线单元13依次同向并排设置，且均位于基板11的同一侧。金属隔板14也设置在基板11上，并位于第二发射天线模块122和接收天线单元13之间。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电子标签读写设备天线，其特征在于，所述天线为收发一体天线，包括基板（11）、以及间隔设置在所述基板（11）上的发射天线单元（12）和接收天线单元（13），所述发射天线单元（12）和接收天线单元（13）分别与所述电子标签读写设备的发射/接收模块通信连接。

2.根据权利要求1所述的电子标签读写设备天线，其特征在于，所述发射天线单元（12）包括至少一个发射天线模块，所述接收天线单元（13）几何中心和所述发射天线单元（12）几何中心的距离在0.8倍工作波长至1.5倍工作波长之间。

3.根据权利要求2所述的电子标签读写设备天线，其特征在于，所述发射天线模块具有多个，多个所述发射天线模块及所述接收天线单元（13）依次并排设置。

4.根据权利要求2所述的电子标签读写设备天线，其特征在于，所述接收天线单元（13）几何中心和所述发射天线单元（12）几何中心的距离在1倍工作波长至1.4倍工作波长之间。

5.根据权利要求1所述的电子标签读写设备天线，其特征在于，所述发射天线单元（12）包括两个发射天线模块，两个所述发射天线模块与所述接收天线单元并排设置，使所述接收天线单元位于所述基板（11）一端且所述接收天线单元（13）几何中心和所述发射天线单元（12）几何中心的距离在28.5cm至53.4cm之间。

6.根据权利要求1至5任一项所述的电子标签读写设备天线，其特征在于，所述发射天线单元（12）和所述接收天线单元（13）之间设有金属隔板（14）。

7.根据权利要求6所述的电子标签读写设备天线，其特征在于，所述金属隔板在基板上完全隔开所述发射天线单元（12）和所述接收天线单元（13）。

8.根据权利要求6所述的电子标签读写设备天线，其特征在于，所述金属隔板高度与所述发射天线单元（12）或所述接收天线单元（13）的高度大致相同。

9.根据权利要求1-5任一项所述的电子标签读写设备天线，其特征在于，所述发射天线单元（12）依次通过第一功分器（151）、发射端口（152）与所述发射/接收模块通信连接；所述接收天线单元（13）依次通过第四功分器（155）、接收端口（156）与所述发射/接收模块通信连接；

所述发射天线单元（12）包括分别与所述第一功分器（151）通信连接的第一发射天线模块（121）、第二发射天线模块（122）；

所述第一发射天线模块（121）通过第二功分器（153）与所述第一功分器（151）通信连接；所述第二发射天线模块（122）通过第三功分器（154）与所述第一功分器（151）通信连接；

所述第一功分器（151）、第二功分器（153）、第三功分器（154）、第四功分器（155）、发射端口（152）、接收端口（156）中的部分或全部设置在所述基板（11）上。

10.一种电子标签读写设备，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的天线。