CN209691946U - 一种具有紧凑结构的rfid端向辐射天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于物联网、无线通信技术领域，公开了一种具有紧凑结构的RFID端向辐射天线，介质基板侧面设置有用于馈电的SMA金属接头，介质基板正面涂覆有第一偶极振子辐射贴片、第二偶极振子辐射贴片和反射金属贴片，介质基板底面涂覆有第一微带贴片、第二微带贴片和金属接地板。本实用新型为八木端射天线结构，在保证天线端向辐射性能不变的情况下，省略了引向部分，减少了天线的长度，实现了天线的小型化；简化了天线馈电电路的设计，从而进一步简化了天线的结构复杂度，使本实用新型更易加工，同时降低生产成本；采用电路板印刷技术进行加工，降低了RFID圆极化天线的加工成本，且更易集成到RFID阅读器电路中。

Description

一种具有紧凑结构的RFID端向辐射天线

技术领域

本实用新型属于物联网、无线通信技术领域，尤其涉及一种具有紧凑结构的RFID端向辐射天线。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

射频识别技术(RadioFrequencyIdentification，缩写RFID)，是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，它是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。射频识别(RFID)技术现在得到了越来越广泛的应用，特别是在超高频(UHF)频段有着非常巨大的发展潜力。每个国家都有它自己的UHFRFID操作频带，例如，中国的工作频带为840.5-844.5MHz和920.5-924.5MHz；欧洲为866-869MHz，南美和北美为902-928MHz，新加坡为866-869MHz和920-925MHz，日本为952-955MHz等，即UHFRFID的频带覆盖了840.5-955MHz的范围。目前市场中的RFID阅读器天线只能覆盖一到两个频段，适用范围有限。该RFID阅读器天线可以覆盖包括亚洲、欧洲、美洲等各个国家的RFID工作频段，具有广阔的应用前景。

RFID手持阅读器天线在RFID系统中处于非常重要的位置，它的性能好坏，直接决定着RFID系统的工作性能。为了使得RFID系统满足实际应用，需要把手持阅读器天线的增益进一步提高，从而增大RFID手持阅读器的读写距离。

RFID手持阅读器具有结构紧凑、重量轻、便于携带等特点。传统的RFID手持阅读器天线的增益较低、体积大且仅具有侧向辐射特性，不具有端向辐射特性，从而限制了RFID手持阅读器的应用范围。

综上所述，现有技术存在的问题是：

传统的RFID手持阅读器天线的增益较低、体积大且仅具有侧向辐射特性，不具备端向辐射特性，从而限制了RFID手持阅读器的应用范围。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种具有紧凑结构的RFID宽频带端向辐射线极化天线。

本实用新型是这样实现的，一种具有紧凑结构的RFID宽频带端向辐射线极化天线设置有：

介质基板；

介质基板侧面设置有用于馈电的SMA金属接头，介质基板正面涂覆有第一偶极振子辐射贴片、第二偶极振子辐射贴片和反射金属贴片，介质基板底面涂覆有第一微带贴片、第二微带贴片和金属接地板；

第一微带贴片一端与SMA金属接头连接，第一微带贴片另一端与第一偶极振子辐射贴片之间设置有贯穿于介质基板的第二金属过孔；第二微带贴片一端与金属接地板连接，第二微带贴片另一端与第二偶极振子辐射贴片之间设置有贯穿于介质基板的第一金属过孔。

进一步，所述第一偶极振子辐射贴片和第二偶极振子辐射贴片上具有左右对称且均匀弯折的金属带状线，所述第一偶极振子辐射贴片和第二偶极振子辐射贴片为对称结构。

进一步，所述SMA金属接头通过螺丝固定于介质基板侧面中间。

进一步，所述反射金属贴片涂覆于介质基板两侧且中间通过弯折部分连接。

进一步，所述介质基板的厚度为1mm，所述第一偶极振子辐射贴片、第二偶极振子辐射贴片、反射金属贴片、第一微带贴片、第二微带贴片均为0.035mm厚度的金属贴片。

进一步，所述介质基板的介电常数为5～15。利用较高的介电常数，可以降低天线的体积，介电常数越高，天线的设计体积越小。

综上所述，本实用新型的优点及积极效果为：

小型化：目前传统的RFID阅读器天线使用复杂的馈电网络对辐射贴片进行馈电。但是当今市场上的RFID阅读器天线，剖面较高，不利于集成到RFID手持设备中。本实用新型的将驱动部分即偶极振子单元进行弯折，从而大大减小了天线的宽度。同时本实用新型为八木端射天线结构，在保证天线端向辐射性能不变的情况下，本实用新型省略了引向部分，从而进一步减少了天线的长度，实现了天线的小型化。

端向辐射特性：解决了RFID系统中，RFID手持阅读器天线不能定向辐射的问题。通过驱动部分和反射部分构成了天线的端向辐射结构即八木结构，本实用新型省略了八木结构的引向振子部分，保证天线端向辐射性能的同时，缩短天线的尺寸。实现了一种新型RFID手持阅读器端向辐射天线的端向辐射性能。

工作频带宽：现有技术中的RFID天线仅能工作于一个国家标准的RFID频段，本实用新型的工作频带达到840MHz-960MHz，该工作频段可以覆盖亚洲、欧洲及美洲的RFID标准频段，因而具有广阔的市场应用前景。

高增益：当今市场中的RFID天线的增益最大达到5dBi左右，本实用新型的增益可达到6.1dBi的增益，从而大大提高了天线的读写距离。该实用新型具有广阔的市场应用前景。

馈电结构简单：传统RFID圆极化天线采用复杂的馈电网络实现馈电的匹配，本实用新型采用SMA接头连接微带贴片，利用穿过介质基板的金属过孔对本实用新型的驱动部分进行馈电，大大简化了天线馈电电路的设计，从而进一步简化了天线的结构复杂度，使本实用新型更易加工，同时降低生产成本。

剖面低：本实用新型采用双面覆铜的薄介质基片进行加工，降低了RFID手持阅读器宽频带圆极化天线的厚度，采用电路板印刷技术进行加工，即在厚度为1mm的介质基板的顶层和底层分别印刷金属图案，所以该实用新型的剖面高度仅为介质基板的厚度即剖面很低，降低了RFID圆极化天线的加工成本，且更易集成到RFID阅读器电路中。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的具有紧凑结构的RFID宽频带端向辐射线极化天线结构示意图。

图2是本实用新型实施例提供的介质基板正面结构示意图。

图3是本实用新型实施例提供的介质基板底面结构示意图。

图中：1、第一偶极振子辐射贴片；2、第二偶极振子辐射贴片；3、第一金属过孔；4、第二金属过孔；5、反射金属贴片；6、金属接地板；7、第一微带贴片；8、SMA金属接头；9、第二微带贴片；10、介质基板。

图4是本实用新型实施例提供的具有紧凑结构的RFID宽频带端向辐射线极化天线的反射系数的仿真及测试结果。在频带860MHz-960MHz的反射系数均小于-10dB。

图5是本实用新型实施例提供的具有紧凑结构的RFID宽频带端向辐射线极化天线的方向图仿真及测试结果。可以看到辐射方向图可知，辐射方向的前后比大于8dB，所以该天线具有很好的端向辐射特性。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本实用新型的结构作详细的描述。

如图1至图3所示，本实用新型实施例提供的具有紧凑结构的RFID宽频带端向辐射线极化天线包括：介质基板10、用于馈电的SMA金属接头8、涂覆在介质基板顶部和底部的金属图案，

所示的介质基板采用介电常数为5-15的介质基体。

金属图案由连接馈电部分的第一偶极振子辐射贴片1、连接金属地部分的第二偶极振子辐射贴片2、将第一偶极振子辐射贴片1与馈电端相连的第二金属过孔4、将第一偶极振子辐射贴片1与金属接地板6相连的金属过孔3、将馈电部分通过第二金属过孔4与第一偶极振子辐射贴片1相连的第一微带贴片7、将金属接地板6通过第一金属过孔3与第二偶极振子辐射贴片2相连的第二微带贴片9、位于介质基板10顶层的反射金属贴片5、分布于介质基板10底层的金属接地板6构成。

如图2所示，位于介质基板10的顶层的第一偶极振子辐射贴片1和第二偶极振子辐射贴片2和位于介质基板10顶层的反射金属贴片5构成天线正面结构。

如图3所示，位于介质基板10底层的金属接地板、与金属接地板相连的第二微带贴片9、与SMA金属接头8馈电端相连的第一微带贴片7构成天线底面结构。

本实用新型的偶极振子及驱动部分的总长度达到1/2工作波长左右，通过对该偶极振子进行弯折，在保证偶极振子总长度为1/2工作波长左右的同时，降低了天线的宽度。本实验新型省略了传统端向辐射天线的引向部分，通过位于介质基板的两侧的反射金属贴片，实现天线良好的端向辐射特性，同时减小了天线的长度。

参考图2、图3所示，本实用新型的偶极振子辐射贴片即驱动部分和位于介质基板两侧的反射部分均为0.035mm厚度的金属贴片，所以本实用新型的厚度仅为介质基板的厚度即剖面低。本实用新型利用SMA接头连接微带贴片利用穿过介质基板的金属过孔对本实用新型的驱动部分进行馈电，从而省略了天线的馈电匹配电路，进一下简化了天线的结构复杂度,使其易于加工、降低生产成本。本实用新型通过折叠偶极振子，减小了天线的宽度，省略引向部分减小了天线的长度，使用电路板印刷技术降低了天线的厚度即剖面低、降低了生产成本，利用SMA接头连接微带贴片利用穿过介质基板的金属过孔对本实用新型的驱动部分进行馈电，从而省略了天线的馈电匹配电路，进一下简化了天线的结构复杂度。

所以本实用新型实现了天线的小型化且具有紧凑的天线结构、端向辐射特性，易于集成到RFID手持阅读器等小型设备。本实用新型具有结构紧凑、端向辐射、体积小、剖面低、馈电简单等优点，具有广阔的市场应用前景。

由此可见，本实用新型在具备上述结构后体现了多种优势：

工作频带宽：本实用新型的工作频带达到840MHz-960MHz，该工作频段可以覆盖亚洲、欧洲及美洲的RFID标准频段，因而具有广阔的市场应用前景。

高增益：本实用新型的增益可达到6.1dBi的增益，从而大大提高了天线的读写距离。该实用新型具有广阔的市场应用前景。

馈电结构简单：采用SMA接头连接微带贴片利用穿过介质基板的金属过孔对本实用新型的驱动部分进行馈电，大大简化了天线馈电电路的设计，从而进一步简化了天线的结构复杂度，使本实用新型更易加工，同时降低生产成本。

剖面低：本实用新型利用印刷电路板工艺，即在厚度为1mm的介质基板的顶层和底层分别印刷金属图案，所以该实用新型的剖面高度仅为介质基板的厚度即剖面很低，更易安装到RFID电子设备中。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种具有紧凑结构的RFID端向辐射天线，其特征在于，所述的具有紧凑结构的RFID端向辐射天线设置有：

介质基板；

介质基板侧面设置有用于馈电的SMA金属接头，介质基板正面涂覆有第一偶极振子辐射贴片、第二偶极振子辐射贴片和反射金属贴片，介质基板底面涂覆有第一微带贴片、第二微带贴片和金属接地板；

第一微带贴片一端与SMA金属接头连接，第一微带贴片另一端与第一偶极振子辐射贴片之间设置有贯穿于介质基板的第二金属过孔；第二微带贴片一端与金属接地板连接，第二微带贴片另一端与第二偶极振子辐射贴片之间设置有贯穿于介质基板的第一金属过孔。

2.如权利要求1所述的具有紧凑结构的RFID端向辐射天线，其特征在于，所述第一偶极振子辐射贴片和第二偶极振子辐射贴片上具有左右对称且均匀弯折的金属带状线，所述第一偶极振子辐射贴片和第二偶极振子辐射贴片为对称结构。

3.如权利要求1所述的具有紧凑结构的RFID端向辐射天线，其特征在于，所述SMA金属接头通过螺丝固定于介质基板侧面中间。

4.如权利要求1所述的具有紧凑结构的RFID端向辐射天线，其特征在于，所述反射金属贴片涂覆于介质基板两侧且中间通过弯折部分连接。

5.如权利要求1所述的具有紧凑结构的RFID端向辐射天线，其特征在于，所述介质基板的厚度为1mm，所述第一偶极振子辐射贴片、第二偶极振子辐射贴片、反射金属贴片、第一微带贴片、第二微带贴片均为0.035mm厚度的金属贴片。

6.如权利要求1所述的具有紧凑结构的RFID端向辐射天线，其特征在于，所述介质基板的介电常数为5～15。