CN211507882U - 一种射频识别天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种射频识别天线，涉及射频天线领域。本实用新型包括圆环型基座、支撑圆板、电子盒、绝缘保护罩、第一辐射单元、第二辐射单元、顶杆连接套头；电子盒内部设置有绝缘支撑板，射频开关电路、阅读器、开关控制信号发生器、电池；第一辐射单元包括第一绝缘基板、金属罩板以及内置的辐射面板；第二辐射单元包括圆形绝缘罩、第二绝缘基板、耦合辐射单元、馈点、第二信号输入口。本实用新型设计合理、结构简单、适用性广泛，多向部署天线，可以同时用来监测水位浅和水位较深或不可涉水的河流，检测河流中带有电子标签的鱼类以及本天线覆盖范围内的带有电子标签的飞鸟；该射频识别天线能够兼容多频，且其带宽能够完全满足使用需求。

Description

一种射频识别天线

技术领域

本实用新型属于射频天线领域，特别是涉及一种射频识别天线。

背景技术

射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。RFID技术作为构建物联网的关键技术近年来受到人们的关注，在物联网应用中，射频识别系统包括读写器，其通过天线与电子标签进行无线通信完成自动识别。

RFID系统通常地包括多个RFID标签、至少一个与该RFID标签通信的具有射频识别天线的RFID读取器、以及用于控制该RFID读取器的计算装置。通常地，RFID标签由RFID标签天线和标签芯片组成；RFID读取器包括：用于将能量或信息提供到RFID标签的发送器以及用于从RFID标签接收身份和其它信息的接收器；计算装置处理通过RFID读取器所获得的信息。RFID读取器的发送器经由射频识别天线输出RF(RadioFrequency)，射频信号，从而产生电磁场，该电磁场使得RFID标签返回携带信息的RF信号。

RFID技术在生物标记方面的已经广泛应用，它可以实现个体识别，易于应用并且只要标签不被损坏，即具有无限的使用期限，同时对标记生物的生长和生存的影响最小。Skalski等通过释放基于RFID技术的带有PIT标签的大马哈幼鱼，评估了幼鱼通过哥伦比亚河上2座大坝的存活率。魏永才等使用PIT标技术对藏木鱼道进行了长期的监测。

以前和现有设计的便携式天线，使用范围被限制在浅滩、可涉水的洪泛区或小河中，其应用的范围小，无法实现多角度、多姿态、不同范围、针对水中游的鱼，天上飞的鸟，以及带有电子标签的动物或物品进行360°的全周角度的环绕监测和读取，具有电子标签射频识别效率低，精度差，识别范围小，识别范围短的问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种射频识别天线，解决了以上问题。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的一种射频识别天线，包括圆环型基座、设置于圆环型基座中心位置且由均布环绕设置的若干空心连接杆支撑相连的支撑圆板、安装于支撑圆板顶面的电子盒、安装于圆环型基座上表面对电子盒和空心连接杆进行密闭保护的绝缘保护罩、通过均布环绕设置于圆环型基座底部的若干转动座进行转动安装的弧形板状的第一辐射单元、固定安装于支撑圆板底部的圆环形的第二辐射单元、设置于支撑圆板底面中心位置且伸出第二辐射单元圆环孔的顶杆连接套头；

所述电子盒内部设置有安装于支撑圆板上的绝缘支撑板，所述绝缘支撑板上设置有射频开关电路以及与射频开关电路相连的阅读器和开关控制信号发生器，并由电池供电；

所述第一辐射单元包括朝内的第一绝缘基板、外设的金属罩板以及内置的辐射面板，所述第一绝缘基板顶部设置有与转动座转动配合的连接端，所述辐射面板表面设置有介质基板，所述介质基板表面设置有微带天线结构，并引出同轴电缆依次穿过连接端内的走线孔、空心连接杆由电子盒侧部的第一信号输入口进入电子盒内部与射频开关电路相连；

所述第二辐射单元包括圆形绝缘罩、设置于圆形绝缘罩内部的第二绝缘基板、均布环绕设置于第二绝缘基板表面的扇形的耦合辐射单元、设置于第二绝缘基板中心并通过馈线与耦合辐射单元相连的馈点、设置于第二绝缘基板顶部与馈点相对的第二信号输入口，馈点端由同轴电缆相连经第二信号输入口进入电子盒内部与射频开关电路相连。

进一步地，竖直状态下，各所述第一辐射单元弧度面朝外，整体近似成“筒”状，相邻所述第一辐射单元的侧壁间距为0.5-2cm。

进一步地，所述辐射单元通过连接端与转动座之间经调节螺栓进行转动角度调节，且调节范围为0-90°，使各所述第一辐射单元由竖直状态调节为弧度面朝上的状态。

进一步地，所述绝缘保护罩的外顶面设置有一挂环，底部设置有一圈与圆环型基座上表面的限位槽相配合的限位凸环。

进一步地，所述圆环型基座的外周侧环绕设置有一圈环形防沉降用的气圈。

进一步地，所述顶杆连接套头在陆地使用时用于插接带有圆盘底座的升降杆，并通过圆盘底座上的固定孔与固定螺栓配合进行底面固定。

进一步地，所述微带天线结构包括谐振频率不同的第一辐射微带线路和第二辐射微带线路，所述第一辐射微带线路采用倒“凵”形结构，包括两第一耦合臂，所述第二辐射微带线路包括设置于两第一耦合臂之间和下部延伸区域的第一段以及设置于第一段末端沿介质基板的长度方向回折延伸的第二段，所述第一辐射微带线路和第二辐射微带线路于顶部通过信号线交合相连。

进一步地，所述第一辐射微带线路的谐振频率为456-466MHZ之间，所述第二辐射微带线路的谐振频率为1400-1500MHZ之间。

进一步地，所述耦合辐射单元采用金属材料制成，相邻所述耦合辐射单元之间形成0.5-1cm的间距，所述耦合辐射单元的两侧设置有第二耦合臂。

进一步地，所述同轴电缆包括外表皮层、屏蔽线、内隔层和最内部的信号线。

本实用新型相对于现有技术包括有以下有益效果：

1、设计合理、结构简单、适用性广泛，多向部署天线，可以同时用来监测浅滩、水位浅和水位较深或不可涉水的河流，检测河流中带有电子标签的鱼类以及本天线覆盖范围内的带有电子标签的飞鸟；

2、该射频识别天线能够兼容多频，且其带宽能够完全满足使用需求。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一种射频识别天线于第一辐射单元竖直状态下的结构示意图；

图2为图1的结构主视图；

图3为图1中A视角的结构示意图；

图4为图1的结构仰视图；

图5为本实用新型第一辐射单元的结构示意图；

图6为图5中B视角的结构示意图；

图7为本实用新型辐射面板的结构示意图；

图8为本实用新型圆环型基座的结构示意图；

图9为图8中C视角的结构示意图；

图10为图8的结构主视图；

图11为电子盒内部的部件布置图；

图12为本实用新型第二辐射单元的内部结构示意图；

图13为图12的结构主视图；

图14为本实用新型的整体系统结构图；

图15为本实用新型的一种射频识别天线于第一辐射单元转动90°后弧形面朝上状态下的结构分解图；

图16为图15的结构主视图；

图17为图15的结构俯视图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-圆环型基座，101-空心连接杆，102-第二辐射单元，1021-第二绝缘基板，1022-耦合辐射单元，1023-第二耦合臂，1024-馈线，1025-馈点，1026-第二信号输入口，103-气圈，104-限位槽，105-转动座，106-支撑圆板，107-顶杆连接套头，108-电子盒，1081-绝缘支撑板，1082-射频开关电路，1083-开关控制信号发生器，1084-阅读器，1085-电池，1086-第一信号输入口，2-绝缘保护罩，201-挂环，202-限位凸环，3-第一辐射单元，301-第一绝缘基板，302-金属罩板，303-辐射面板，3031-介质基板，3032-第一辐射微带线路，3033-第二辐射微带线路，3034-第二段，3035-第一段，3036-同轴电缆，3037-信号线，3038-屏蔽线，304-连接端，3041-走线孔，4-调节螺栓，5-升降杆，501-圆盘底座，502-固定孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，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“中心位置”、“上表面”、“环绕”、“底部”、“内部”、“朝内”、“侧部”等指示方位或位置关系，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组件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。

请参阅图1-17所示，本实用新型的一种射频识别天线，包括圆环型基座1、设置于圆环型基座1中心位置且由均布环绕设置的四个空心连接杆101支撑相连的支撑圆板106、安装于支撑圆板106顶面的电子盒108、安装于圆环型基座1上表面对电子盒108和空心连接杆101进行密闭保护的绝缘保护罩2、通过均布环绕设置于圆环型基座1底部的四个转动座105进行转动安装的弧形板状的第一辐射单元3、固定安装于支撑圆板106底部的圆环形的第二辐射单元102、设置于支撑圆板106底面中心位置且伸出第二辐射单元102圆环孔的顶杆连接套头107；

电子盒108内部设置有安装于支撑圆板106上的绝缘支撑板1081，所述绝缘支撑板1081上设置有射频开关电路1082以及与射频开关电路1082相连的阅读器1084和开关控制信号发生器1083，并由电池1085供电；其中，圆环型基座1、电子盒108、支撑圆板106、绝缘保护罩2、绝缘支撑板1081均采用PVC材料，具有防水、抗静电、绝缘的效果，阅读器1084采用RFID半双工多路阅读器，本实施例采用深坂科技型号为S-600读写器，为四通道UHF RFID超高频远距离电子标签阅读器，开关控制信号发生器1083采用32位的cortex-M3内核的低功耗单片机，射频开关电路1082采用深圳新思汇科技的SKY13418-485LF开关芯片，电池部分采用带有3.3V输出的LDOSGM2019；

第一辐射单元3包括朝内的第一绝缘基板301、外设的金属罩板302以及内置的辐射面板303，第一绝缘基板301顶部设置有与转动座105转动配合的连接端304，辐射面板303表面设置有介质基板3031，介质基板3031表面设置有微带天线结构，并引出同轴电缆3036依次穿过连接端304内的走线孔3041、空心连接杆101由电子盒108侧部的第一信号输入口1086进入电子盒108内部与射频开关电路1082相连；介质基板3031采用采环氧板FR4，相对介电常数εr＝4.4，介质损耗为0.02，馈电方式为微带线馈电；

第二辐射单元102包括圆形绝缘罩、设置于圆形绝缘罩内部的第二绝缘基板1021、均布环绕设置于第二绝缘基板1021表面的扇形的耦合辐射单元1022、设置于第二绝缘基板1021中心并通过馈线1024与耦合辐射单元1022相连的馈点1025、设置于第二绝缘基板1021顶部与馈点1025相对的第二信号输入口1026，馈点1025端由同轴电缆3036相连经第二信号输入口1026进入电子盒108内部与射频开关电路1082相连；

其中，竖直状态下，各第一辐射单元3弧度面朝外，整体近似成“筒”状，相邻第一辐射单元3的侧壁间距为0.5-2cm，竖直状态下，布置于水中时，对位于识别天线周侧的带有电子标签的鱼群可进行360°的精准的识别和记录，当检测到鱼的电子标签时，阅读器1084会发出可听到的哔哔声。最大连续检测距离为当标签经过天线时每移动一次都听到嘟嘟声(100％的检测率)之间的距离。当没有嘟嘟声，表明没有检测到标签，通过设置于电子盒108内的wifi、蓝牙、或存储器进行无线传输或存储记录，用于导出记录；气圈103可实现整个天线电子盒108上部位于水位以上，底部位于水位以下。

其中，辐射单元3通过连接端304与转动座105之间经调节螺栓4进行转动角度调节，且调节范围为0-90°，使各第一辐射单元3由竖直状态调节为弧度面朝上的状态，此时，放置于地面上用于对射频识别范围的带有电子标签的飞鸟进行射频电子识别。

其中，绝缘保护罩2的外顶面设置有一挂环201，底部设置有一圈与圆环型基座1上表面的限位槽104相配合的限位凸环202。

其中，圆环型基座1的外周侧环绕设置有一圈环形防沉降用的气圈103。

其中，顶杆连接套头107在陆地使用时用于插接带有圆盘底座501的升降杆5，并通过圆盘底座501上的固定孔502与固定螺栓配合进行底面固定。

其中，微带天线结构包括谐振频率不同的第一辐射微带线路3032和第二辐射微带线路3033，第一辐射微带线路3032采用倒“凵”形结构，包括两第一耦合臂，第二辐射微带线路3033包括设置于两第一耦合臂之间和下部延伸区域的第一段3035以及设置于第一段3035末端沿介质基板3031的长度方向回折延伸的第二段3034，第一辐射微带线路3032和第二辐射微带线路3033于顶部通过信号线3037交合相连，第二段3034与第一辐射微带线路3032的间距为5mm，微带天线结构采用洋白铜材料成型，使得整个射频识别天线的宽度更小，增加第一辐射微带线路3032和第二辐射微带线路3033之间的耦合性，更易于微带天线的焊接操作，结构更加紧凑，更加小型化；同轴电缆3036同时给第一辐射微带线路3032及第二辐射微带线路3033馈电，从而使得该射频识别天线能够实现兼容多频，且其带宽能够完全满足使用需求。

其中，第一辐射微带线路3032的谐振频率为456-466MHZ之间，第二辐射微带线路3033的谐振频率为1400-1500MHZ之间，第一辐射微带线路3032及第二辐射微带线路3033两者的谐振频率并非需要限定在上述频率上，只是为了与现有协议标准匹配。如果协议标准改变，也可以更改为其他谐振频率。

其中，耦合辐射单元1022采用洋白铜金属材料制成，相邻耦合辐射单元1022之间形成0.5-1cm的间距，耦合辐射单元1022的两侧设置有第二耦合臂1023。

其中，同轴电缆3036包括外表皮层、屏蔽线3038、内隔层和最内部的信号线3037，屏蔽线3038采用红铜金属网状的编织层包裹信号线3037的传输线。

有益效果：

1、设计合理、结构简单、适用性广泛，多向部署天线，可以同时用来监测浅滩、水位浅和水位较深或不可涉水的河流，检测河流中带有电子标签的鱼类以及本天线覆盖范围内的带有电子标签的飞鸟；

2、该射频识别天线能够兼容多频，且其带宽能够完全满足使用需求。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种射频识别天线，其特征在于，包括圆环型基座(1)、设置于圆环型基座(1)中心位置且由均布环绕设置的若干空心连接杆(101)支撑相连的支撑圆板(106)、安装于支撑圆板(106)顶面的电子盒(108)、安装于圆环型基座(1)上表面对电子盒(108)和空心连接杆(101)进行密闭保护的绝缘保护罩(2)、通过均布环绕设置于圆环型基座(1)底部的若干转动座(105)进行转动安装的弧形板状的第一辐射单元(3)、固定安装于支撑圆板(106)底部的圆环形的第二辐射单元(102)、设置于支撑圆板(106)底面中心位置且伸出第二辐射单元(102)圆环孔的顶杆连接套头(107)；

所述电子盒(108)内部设置有安装于支撑圆板(106)上的绝缘支撑板(1081)，所述绝缘支撑板(1081)上设置有射频开关电路(1082)以及与射频开关电路(1082)相连的阅读器(1084)和开关控制信号发生器(1083)，并由电池(1085)供电；

所述第一辐射单元(3)包括朝内的第一绝缘基板(301)、外设的金属罩板(302)以及内置的辐射面板(303)，所述第一绝缘基板(301)顶部设置有与转动座(105)转动配合的连接端(304)，所述辐射面板(303)表面设置有介质基板(3031)，所述介质基板(3031)表面设置有微带天线结构，并引出同轴电缆(3036)依次穿过连接端(304)内的走线孔(3041)、空心连接杆(101)由电子盒(108)侧部的第一信号输入口(1086)进入电子盒(108)内部与射频开关电路(1082)相连；

所述第二辐射单元(102)包括圆形绝缘罩、设置于圆形绝缘罩内部的第二绝缘基板(1021)、均布环绕设置于第二绝缘基板(1021)表面的扇形的耦合辐射单元(1022)、设置于第二绝缘基板(1021)中心并通过馈线(1024)与耦合辐射单元(1022)相连的馈点(1025)、设置于第二绝缘基板(1021)顶部与馈点(1025)相对的第二信号输入口(1026)，馈点(1025)端由同轴电缆(3036)相连经第二信号输入口(1026)进入电子盒(108)内部与射频开关电路(1082)相连。

2.根据权利要求1所述的一种射频识别天线，其特征在于：

竖直状态下，各所述第一辐射单元(3)弧度面朝外，整体近似成“筒”状，相邻所述第一辐射单元(3)的侧壁间距为0.5-2cm。

3.根据权利要求1所述的一种射频识别天线，其特征在于，所述辐射单元(3)通过连接端(304)与转动座(105)之间经调节螺栓(4)进行转动角度调节，且调节范围为0-90°，使各所述第一辐射单元(3)由竖直状态调节为弧度面朝上的状态。

4.根据权利要求1所述的一种射频识别天线，其特征在于，所述绝缘保护罩(2)的外顶面设置有一挂环(201)，底部设置有一圈与圆环型基座(1)上表面的限位槽(104)相配合的限位凸环(202)。

5.根据权利要求1所述的一种射频识别天线，其特征在于，所述圆环型基座(1)的外周侧环绕设置有一圈环形防沉降用的气圈(103)。

6.根据权利要求1所述的一种射频识别天线，其特征在于，所述顶杆连接套头(107)在陆地使用时用于插接带有圆盘底座(501)的升降杆(5)，并通过圆盘底座(501)上的固定孔(502)与固定螺栓配合进行底面固定。

7.根据权利要求1所述的一种射频识别天线，其特征在于，所述微带天线结构包括谐振频率不同的第一辐射微带线路(3032)和第二辐射微带线路(3033)，所述第一辐射微带线路(3032)采用倒“凵”形结构，包括两第一耦合臂，所述第二辐射微带线路(3033)包括设置于两第一耦合臂之间和下部延伸区域的第一段(3035)以及设置于第一段(3035)末端沿介质基板(3031)的长度方向回折延伸的第二段(3034)，所述第一辐射微带线路(3032)和第二辐射微带线路(3033)于顶部通过信号线(3037)交合相连。

8.根据权利要求7所述的一种射频识别天线，其特征在于，所述第一辐射微带线路(3032)的谐振频率为456-466MHZ之间，所述第二辐射微带线路(3033)的谐振频率为1400-1500MHZ之间。

9.根据权利要求1所述的一种射频识别天线，其特征在于，所述耦合辐射单元(1022)采用金属材料制成，相邻所述耦合辐射单元(1022)之间形成0.5-1cm的间距，所述耦合辐射单元(1022)的两侧设置有第二耦合臂(1023)。

10.根据权利要求1所述的一种射频识别天线，其特征在于，所述同轴电缆(3036)包括外表皮层、屏蔽线(3038)、内隔层和最内部的信号线(3037)。

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