CN205335419U - 用于rfid系统的近场天线 - Google Patents
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Abstract
一种用于RFID系统的近场天线，包括基板、底壳和连接馈线，所述基板的铺铜辐射面上铺设有三个不同宽度、不同半径的同心铜环，直径最大的所述铜环通过所述连接馈线与N型连接器的芯线相连，所述基板通过底部的定位柱固定在所述底壳上，所述底壳上设有天线罩。本实用新型所述的用于RFID系统的近场天线具有以下优势：本天线采用的是同心环的微带线的形式，容易加工，效率高；辐射板下方的铝制壳体，可以增强天线辐射强度；辐射板正上方的上壳又采用不影响天线正上方辐射的PC(聚碳酸酯)材质，因此本实用新型辐射强度高、增益高、性能稳定。
Description
技术领域
本实用新型属于通信领域，尤其是涉及一种用于RFID系统的近场天线。
背景技术
目前的无线射频识别(RFID)行业发展非常快，在交通、物流、监控等多个领域都开始有广泛的应用。RFID系统由读识器、天线和标签组成(参考RFID系统图：图1)。读识器通过天线发射信号给标签，标签再反射信号给读识器天线，形成一个完整的通信链路。在通信过程中，由于标签的极化方式是线极化的，所以当读识器天线也做成线极化的极化方式，这样标签就能和读识器天线很好匹配，准确识别。在RFID系统中读识器天线分为两种，一种是远场天线；这类天线用于远距离发送和接收标签信号，一般读卡距离在10米以上。还有一种是近场天线；用于标签近距离读取，一般在1米以内。例如多标签近距离读取，标签发行前信息读取和写入时均需要近场天线对标签进行通讯。但是现有的近场天线增益和场强都不是很好，天线近场范围内会出现盲点，所以如何设计一种增益高、性能优异、近场场强较强、天线近场范围内无盲点的近场天线成为本领域技术人员研究的课题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型旨在提出增益高、性能优异、近场场强较强、天线近场范围内无盲点的近场天线。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种用于RFID系统的近场天线，包括基板、底壳和连接馈线，所述基板的铺铜辐射面上铺设有三个不同宽度、不同半径的同心铜环，直径最大的所述铜环通过所述连接馈线与N型连接器的芯线相连，所述基板通过底部的定位柱固定在所述底壳上，所述底壳上设有天线罩。
所述底壳为铝合金底壳。
所述天线罩为聚碳酸酯材质。
所述基板为介电常数为4.4的玻璃纤维环氧树脂材质。
所述连接馈线为镀银铜线。
所述基板尺寸为176mm*176mm*1.5mm。
所述辐射面上最大的大铜环的外径为48-50mm，环的宽度为7-8mm，第二大铜环的外径为38-39mm，环的宽度为4-6mm，小环的外径为17-18mm，环的宽度为4-6mm。
所述辐射面上最大的大铜环的外径为49mm，环的宽度为7.5mm，第二大铜环的外径为38.5mm，环的宽度为5mm，小环的外径为17.5mm，环的宽度为5mm。
所述连接馈线采用同轴线缆焊接的连接方式。
相对于现有技术，本实用新型所述的用于RFID系统的近场天线具有以下优势：本天线采用的是三个同心环的微带线的形式，容易加工，生产效率高；辐射板下方的铝制壳体，可以增强天线辐射强度；辐射板正上方的上壳又采用不影响天线正上方辐射的PC(聚碳酸酯)材质，因此本实用新型辐射强度高、增益高、性能稳定。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1是RFID系统图；
图2a是圆环天线的馈电方式图；
图2b是半圆环天线的馈电方式图；
图3是本实用新型天线板的结构示意图；
图4是本实用新型天线整体图；
图5是图4的侧视图；
图6是本实用新型的天线的驻波比图。
图中：1.微带天线，2.基板，3.馈线，4.定位柱，5.天线罩，6.底壳。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
首先对近场天线的原理进行介绍：
近场天线，主要是利用的天线的近场特性。天线的近场区，又称为感应区，可以简单认为天线的近场能量储存在天线的结构电感和结构电容中。当两副天线彼此处于对方的近场区，并且主要通过磁能(互感)耦合通信时，这两副天线称为近场磁性天线。环天线是最常见的一种，工作机理类似于变压器。
本近场天线采用环形天线的形式，增加了里面两个小同心环，由于环的相互作用，致使环天线的输入阻抗得以提高，可达到50欧姆的阻抗匹配，并且可以增强近场场强。在馈电点处引入一根长同轴馈线，可以增强阻抗匹配和增加匹配带宽。本天线在theta角为75-105度，phi角为-15-15度的主辐射范围内，场强达到130V/m左右。
理论上，假设在圆环的处有一电压V的点激励源，则环的输入阻抗在实际应用中，整圈圆环天线往往是用平衡馈电线馈电(如平行双线传输线)，而对半环天线则与单极天线相似，用同轴线馈电，如图2所示。理论上的点激励源没有包括馈电点的几何关系细节，因而，并不能与这些馈电方法中之任一种直接的等效。然而，用点激励源按式取傅里叶级数的20项，计算出的电流分布、输入阻抗和方向图与测量值很一致。因而，这种理论模型是有用的设计工具。圆环天线的馈电点少，结构简单，频带较宽。
基于上述理论模型，本实用新型技术方案如下：天线辐射板尺寸为176*176*1mm，采用的介质为FR4(4.4,0.02)。辐射面上大环的外径为49mm，环的宽度为7.5mm，第二大环的外径为38.5mm，环的宽度为5mm，小环的外径为17.5mm，环的宽度为5mm，同心环采用铜材。
如图1所示，本天线为线极化天线，包括三个不同半径，不同宽度的同心圆环，所述基板包括上表面的铺铜辐射面和中间的介质板(为双面板)，因为RFID的应用频率比较低，因此采用普通的FR4(玻璃纤维环氧树脂)板材，天线的馈电采用镀银铜线馈电方式，将镀银铜线与N型连接器的芯线焊接，N型连接器与底壳通过螺钉连接，使信号的地线与底壳充分接触。
所述连接馈线采用同轴线缆焊接的连接方式。PCB焊点处开孔，让铜线探下去以保证连接点处不出现虚焊的情况。并在附近另开一个孔，让铜线伸上来固定好。接地点与天线后壳相连，这样形成了有效的信号传输。该馈线位于天线基板和底壳之间，这样就能够节省空间，减少天线的高度尺寸。PCB板上加载的贴片元件的封装最好选用大封装的焊盘，且必须加绿油。
本天线采用的是微带线的形式；辐射板下方的铝制壳体，可以增强天线辐射强度；辐射板正上方的上壳又采用不影响天线正上方辐射的PC材质。
当调试时，驻波不好时，应该改动外环的半径，或者改动下长同轴馈线的位置。
当场强不够好的时候，改动下第二大环的位置。焊接的时候要尽量牢固，镀银铜线不能松动。主辐射面上的螺钉要固定牢固。
壳体距离天线辐射单元100mm高度处场强值均值大于130v/m，在规定频段范围内驻波比小于1.2，符合设计需要。
根据不同的频段，可以选择不同半径和宽度的同心环来制作。
以下表格是天线的进场场强图。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于RFID系统的近场天线，其特征在于：包括基板、底壳和连接馈线，所述基板的铺铜辐射面上铺设有三个不同宽度、不同半径的同心铜环，直径最大的所述铜环通过所述连接馈线与N型连接器的芯线相连，所述基板通过底部的定位柱固定在所述底壳上，所述底壳上设有天线罩。
2.根据权利要求1所述的用于RFID系统的近场天线，其特征在于：所述底壳为铝合金底壳。
3.根据权利要求1所述的用于RFID系统的近场天线，其特征在于：所述天线罩为聚碳酸酯材质。
4.根据权利要求1所述的用于RFID系统的近场天线，其特征在于：所述基板为介电常数为4.4的玻璃纤维环氧树脂材质。
5.根据权利要求1所述的用于RFID系统的近场天线，其特征在于：所述连接馈线为镀银铜线。
6.根据权利要求1所述的用于RFID系统的近场天线，其特征在于：所述基板尺寸为176mm*176mm*1.5mm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的用于RFID系统的近场天线，其特征在于：所述辐射面上最大的大铜环的外径为48-50mm，环的宽度为7-8mm，第二大铜环的外径为38-39mm，环的宽度为4-6mm，小环的外径为17-18mm，环的宽度为4-6mm。
8.根据权利要求7所述的用于RFID系统的近场天线，其特征在于：所述辐射面上最大的大铜环的外径为49mm，环的宽度为7.5mm，第二大铜环的外径为38.5mm，环的宽度为5mm，小环的外径为17.5mm，环的宽度为5mm。
9.根据权利要求1所述的用于RFID系统的近场天线，其特征在于：所述连接馈线采用同轴线缆焊接的连接方式。
10.根据权利要求1所述的用于RFID系统的近场天线，其特征在于：所述连接馈线设于所述基板与所述底壳之间。
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| CN201521077418.9U CN205335419U (zh) | 2015-12-21 | 2015-12-21 | 用于rfid系统的近场天线 |
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Cited By (2)
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| CN105576354A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-05-11 | 天津中兴智联科技有限公司 | 用于rfid系统的近场天线 |
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2015
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