CN206850015U - 一种用于rfid系统的功分馈电网络 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种用于RFID系统的功分馈电网络，包括依次连接的接地铜片、基片和馈电线部分；所述馈电线部分包括相连接的第一级功分部分和第二级功分部分；所述第一级功分部分包括依次连接的一段一级输入微带线、一个第一级功分器和两段一级输出微带线，所述一级输入微带线的起始端为功分馈电网络的输入端且该起始端位置为基片中心；所述第二级功分部分包括两个第二级功分器和四段二级输出微带线；所述第二级功分部分关于基片中心呈中心对称分布；所述四段二级输出微带线形成四个功率等分输出端口，且每个功率等分输出端口相位依次超前或滞后90°。采用这样的结构可以有效实现输出端的功率等分，整个馈电网络实现小型化的同时达到输出端口的圆极化辐射。

Description

一种用于RFID系统的功分馈电网络

技术领域

本实用新型涉及RFID天线技术领域，尤其是一种用于RFID系统的功分馈电网络。

背景技术

RFID——射频识别技术，是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术，它包括电子标签、读写器两个主要部分，附有编码的标签和读写器通过天线进行无接触数据传输，以完成一定距离的自动识别过程。作为快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术和消息标准化的基础，已经被世界公认为本世纪十大重要技术之一。

为了保证标签在不同放置的条件下都能被读取，读写器天线一般设计为圆极化天线。在天线工程中，圆极化天线可以通过三种方式实现，分别为单馈法，双馈法和多元法。单馈法以普通切角微扰天线最为常见，它具有结构简单，体积小重量轻的优势，但是在电气性能上存在频带窄和天线轴比差的问题；双馈法是利用功分网络将信号等分成两路信号并通过移相器使得信号相位相差90°，再将两路信号以相互垂直地馈入天线输入端口形成圆极化。双馈法结构复杂度一般，适用带宽和轴比比单馈法有所改善；多元法是利用功分馈电网络将信号等分四份，并保证各输出端口信号相位依次超前(滞后)90°，再馈入到4个相同天线，形成圆极化，多元法的电气性能相当优秀，但该方法的输入网络较为复杂。

为解决上述存在的问题，本发明充分利用基片的大小对走线进行合理布局，并对参数进行优化，避免了微带线之间了强耦合，使得各个端口间的输出强度小于0.2dB，按顺时针各端口相位依次滞后90°，并实现了小型化，整体布局控制在变长为1/3波长方形基片上。

实用新型内容

鉴于背景技术所存在的技术问题，本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种小型化，实现功率等分输出的用于RFID系统的功分馈电网络。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了以下技术措施：

一种用于RFID系统的功分馈电网络，包括层叠设置的接地铜片、基片和馈电线部分；所述馈电线部分包括相连接的第一级功分部分和第二级功分部分；所述第一级功分部分包括依次连接的一段一级输入微带线、一个第一级功分器和两段一级输出微带线，所述一级输入微带线的起始端为功分馈电网络的输入端且该起始端位置为基片中心；所述第二级功分部分包括两个第二级功分器和四段二级输出微带线；所述第二级功分部分关于基片中心呈中心对称分布；所述四段二级输出微带线形成四个功率等分输出端口，且每个功率等分输出端口相位依次超前或滞后90°。

作为进一步改进，所述两段一级输出微带线末端形成对两个第二级功分器的两个二级输入端，所述两个二级输入端关于基片中心呈中心对称分布；所述任意一侧的一级输出微带线与另一侧的一级输出微带线的长度的差值为微带传输线导波波长的二分之一以实现两个第二级功分器之间的相位差为180°。

作为进一步改进，定义所述较长一侧的一级输出微带线为第一一级输出微带线，定义所述较短一侧的一级输出微带线为第二一级输出微带线；所述第一一级输出微带线由两段呈“L”型的微带线相连接形成且向所述基片边缘延伸，所述第二一级输出微带线由一段呈“L”型的微带线形成。

作为进一步改进，所述每个第二级功分器对应的两条二级输出微带线的差值为微带传输线导波波长的四分之一以实现两个功率等分输出端口之间的相位差为90°。

作为进一步改进，定义所述每个第二级功分器中较长一侧的二级输出微带线为第一二级输出微带线，定义所述较短一侧的二级输出微带线为第二二级输出微带线；所述第一二级输出微带线由一段呈“”型的微带线形成，所述第二二级输出微带线由一段呈“L”型的微带线形成。

作为进一步改进，该功分馈电网络的工作频点为915MHz，所述每个功分器中附带隔离电阻，其电阻值为100欧；构成所述功分器的微带线的特性阻抗为70.71欧姆，定义其宽度为w1，其中w1的范围为1mm～1.05mm；其余微带线部分的特性阻抗为50欧姆，定义其宽度为w2，其中w2的范围为1.9mm～2mm。

作为进一步改进，所述基片为FR4玻璃纤维环氧树脂板，介电常数为4.4，损耗正切角为0.02，厚度为1mm。

与现有技术相比较，本实用新型具有以下优点：

本实用新型一种用于RFID系统的功分馈电网络中采用特殊的馈电方式避免了微带线之间了强耦合，使得各个端口间的输出强度小于0.2dB且各端口相位依次滞后90°，整体布局控制在边长为三分之一波长的方形基片上，实现整个馈电网络的小型化，同时在达到输出功率等分的同时实现了输出辐射信号单元的圆极化辐射。

附图说明

附图1是本实用新型一种用于RFID系统的功分馈电网络的结构示意图；

主要元件符号说明

基片10、接地铜片20、馈电线部分30、第一级功分部分31、第二级功分部分32、隔离电阻33、一级输入微带线311、第一级功分器312、一级输出微带线313、第一一级输出微带线3131、第二一级输出微带线3132、第二级功分器321、二级输出微带线322、第一二级输出微带线3221、第二二级输出微带线3222、

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

请参考图1，实施例中，一种用于RFID系统的功分馈电网络，包括层叠设置的接地铜片20、基片10和馈电线部分30；所述馈电线部分30包括相连接的第一级功分部分31和第二级功分部分32；所述第一级功分部分31包括依次连接的一段一级输入微带线311、一个第一级功分器312和两段一级输出微带线313，所述一级输入微带线311的起始端为功分馈电网络的输入端且该起始端位置为基片中心；所述第二级功分部分32包括两个第二级功分器321和四段二级输出微带线322；所述第二级功分部分32关于基片中心呈中心对称分布；所述四段二级输出微带线322形成四个功率等分输出端口，且每个功率等分输出端口相位依次超前或滞后90°。采用这样的馈电方式避免了微带线之间了强耦合，使得各个端口间的输出强度小于0.2dB，且按顺时针各端口相位依次滞后90°，同时实现了小型化，将整体布局控制在边长为1/3波长的方形基片上，可以有效实现功率的四等分，从而满足圆极化辐射的馈电要求。

请参考图1，实施例中，所述一级输入微带线311末端与第一级功分器312相连接，所述第一级功分器312的两个功分端口分别与所述两段一级输出微带线313相连接，所述第一级功分器312的隔离电阻33设置于两个功分端口之间，其电阻值为100欧；所述两段一级输出微带线313末端形成对两个第二级功分器321的两个二级输入端，所述两个二级输入端关于基片中心呈中心对称分布；所述任意一侧的一级输出微带线313与另一侧的一级输出微带线313的长度的差值为微带传输线导波波长的二分之一以实现两个第二级功分器之间的相位差为180°。定义所述较长一侧的一级输出微带线313为第一一级输出微带线3131，定义所述较短一侧的一级输出微带线313为第二一级输出微带线3132；所述第一一级输出微带线 3131由两段呈“L”型的微带线相连接形成且向所述基片边缘30延伸，所述第二一级输出微带线3132由一段呈“L”型的微带线形成。采用这样的结构可以保证一侧的第一级功分器信号相位较另一侧的信号滞后180°。

请参考图1，实施例中，所述每个第二级功分器321对应的两条二级输出微带线322的差值为微带传输线导波波长的四分之一以实现两个功率等分输出端口之间的相位差为90°。定义所述每个第二级功分器321中较长一侧的二级输出微带线322为第一二级输出微带线 3221，定义所述较短一侧的二级输出微带线为第二二级输出微带线3222；所述第一二级输出微带线3221由一段呈“”型的微带线形成，所述第二二级输出微带线3222由一段呈“L”型的微带线形成。

所述第二级功分器321的隔离电阻33设置于两个功分端口之间，其电阻值为100欧，所述隔离电阻33为正方形结构，其边长为1mm，定义所述第二级功分器321的隔离电阻33的坐标为(x，y)，由于所述第二级功分部分32关于基片中心呈中心对称分布，则可设任意一侧的两个二级功分部分的输出端的坐标为(x1，y1)，(y1，-x1)，且当满足每个第二级功分器321对应的两条二级输出微带线322的差值为微带传输线导波波长的四分之一时，可得等式：

[(y1-x)+(y+x1)]-[(x1-x)+(y1-y)]＝λ/4，

可解得：y＝λ/8

因此得出所述第二级功分器321的隔离电阻33的y坐标，x的值根据天线的尺寸进行确定，从而根据其坐标进行后续二级输出微带线322的馈电方式。采用这样的方式可以通过定位二级微带线的输入端来确定馈电的参照点，继而导出其他参数，具体地，本实用新型中四个输出端口的x和y的绝对值分别为53.455和22.12。

同时，由于不同第二级功分器321之间相邻的等分输出端口的微带线长度差为λ/4或λ 3/4，由于一个波长是一个周期，所以不同第二级功分器321之间相邻的等分输出端口的波长差也都是λ/4，故实现四个的等分输出端口的任意两个相连端口的相位差都是90°。

请参考图1，实施例中，该功分馈电网络的工作频点为915MHz，所述基片10的上下表面为正方形，定义所述基片10的的边长为a，其中a的值为220mm，所述基片10为FR4 玻璃纤维环氧树脂板，介电常数为4.4，损耗正切角为0.02，厚度为1mm；构成所述功分器的微带线的特性阻抗为70.71欧姆，定义其宽度为w1，其中w1的范围为1mm～1.05mm，优选的，w1的值取1.01mm，采用该尺寸的微带线宽度可以最佳地将功分馈电网络的工作频点调节至915MHz；其余微带线部分的特性阻抗为50欧姆，定义其宽度为w2，其中w2的范围为1.9mm～2mm，优选的，w2的值取1.95mm，采用该尺寸的微带线宽度可以最佳地将功分馈电网络的工作频点调节至915MHz。整体采用这样的结构可以保证输出单元辐射性能优良，整体重量轻，安装方便，成本低廉。

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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种用于RFID系统的功分馈电网络，其特征在于：包括层叠设置的接地铜片、基片和馈电线部分；所述馈电线部分包括相连接的第一级功分部分和第二级功分部分；所述第一级功分部分包括依次连接的一段一级输入微带线、一个第一级功分器和两段一级输出微带线，所述一级输入微带线的起始端为功分馈电网络的输入端且该起始端位置为基片中心；所述第二级功分部分包括两个第二级功分器和四段二级输出微带线；所述第二级功分部分关于基片中心呈中心对称分布；所述四段二级输出微带线形成四个功率等分输出端口，且每个功率等分输出端口相位依次超前或滞后90°。

2.根据权利要求1所述的用于RFID系统的功分馈电网络，其特征在于：所述两段一级输出微带线末端形成对两个第二级功分器的两个二级输入端，所述两个二级输入端关于基片中心呈中心对称分布；所述任意一侧的一级输出微带线与另一侧的一级输出微带线的长度的差值为微带传输线导波波长的二分之一以实现两个第二级功分器之间的相位差为180°。

3.根据权利要求2所述的用于RFID系统的功分馈电网络，其特征在于：定义较长一侧的所述一级输出微带线为第一一级输出微带线，定义较短一侧的所述一级输出微带线为第二一级输出微带线；所述第一一级输出微带线由两段呈“L”型的微带线相连接形成且向所述基片边缘延伸，所述第二一级输出微带线由一段呈“L”型的微带线形成。

4.根据权利要求1所述的用于RFID系统的功分馈电网络，其特征在于：所述每个第二级功分器对应的两条二级输出微带线的差值为微带传输线导波波长的四分之一以实现两个功率等分输出端口之间的相位差为90°。

5.根据权利要求3所述的用于RFID系统的功分馈电网络，其特征在于：定义每个第二级功分器中较长一侧的所述二级输出微带线为第一二级输出微带线，定义较短一侧的所述二级输出微带线为第二二级输出微带线；所述第一二级输出微带线由一段呈“┌┘”型的微带线形成，所述第二二级输出微带线由一段呈“L”型的微带线形成。

6.根据权利要求1所述的用于RFID系统的功分馈电网络，其特征在于：该功分馈电网络的工作频点为915MHz；所述每个功分器中附带隔离电阻，其电阻值为100欧；构成所述功分器的微带线的特性阻抗为70.71欧姆，定义其宽度为w1，其中w1的范围为1mm～1.05mm；其余微带线部分的特性阻抗为50欧姆，定义其宽度为w2，其中w2的范围为1.9mm～2mm。

7.根据权利要求1所述的用于RFID系统的功分馈电网络，其特征在于：所述基片为FR4玻璃纤维环氧树脂板，介电常数为4.4，损耗正切角为0.02，厚度为1mm。