CN220021602U - 增益天线装置、无源应答装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种增益天线装置、无源应答装置，涉及无线通信领域。其中，一种增益天线装置，包括：透镜；至少一个馈源；所述透镜用于将传播至所述透镜的电磁波汇聚至所述馈源；所述馈源包括载体设置部；所述载体设置部用于安装信息载体，所述馈源还用于接收所述电磁波并基于所述电磁波产生能量而激活所述信息载体。其通过使用透镜将电磁波汇聚至馈源以增加与馈源连接的信息载体的激活成功率。

Description

增益天线装置、无源应答装置

技术领域

本实用新型涉及无线通信领域，特别涉及一种增益天线装置、无源应答装置。

背景技术

RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)是物联网的一项核心技术，它利用射频信号的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非接触式自动识别，在资产管理，仓储、物流、电子票证、门禁系统和商品防伪等领域应用广泛。通常的RFID系统是由阅读器、应答器，两部分组成。其工作原理是阅读器发射特定频率的电磁波能量给连接了信息载体的应答器，唤醒并驱动应答器并将信息载体的数据送出，此时阅读器便依序接收并解读数据。

在一些应用场景中，由于识别时阅读器和应答器距离较远，因此无法唤醒应答器中的信息载体，或者无法给应答器中的信息载体提供足够的能量。

实用新型内容

本申请实施例的主要目的在于提出一种增益天线装置、无源应答装置，旨在为应答器中信息载体提供更多的能量。

为实现上述目的，本申请的第一方面提出了一种增益天线装置透镜，包括：至少一个馈源；所述透镜用于将传播至所述透镜的电磁波汇聚至所述馈源；所述馈源包括载体设置部；所述载体设置部用于安装信息载体，所述馈源还用于接收所述电磁波并基于所述电磁波产生能量而激活所述信息载体。

在一些实施例中，所述透镜安装于预设的安装平台，所述透镜与所述安装平台共形。

在一些实施例中，所述透镜包括轴线，所述透镜的介电常数的变化满足：所述透镜中取满足第一关系的任意两个位置作为第一位置和第二位置，所述第一位置的介电常数大于等于所述第二位置的介电常数，所述第一关系包括：所述第一位置与所述轴线的距离小于等于所述第二位置与所述轴线的距离。

在一些实施例中，所述透镜包括，轴线和至少一个移相补偿部，所述移相补偿部用于为传播至该移相补偿部的电磁波提供空间移相补偿，所述透镜中取满足第二关系的任意两个位置作为第三位置和第四位置，设置于所述第三位置的所述移相补偿部的相移量大于等于设置在所述第四位置的所述移相补偿部，所述第二关系包括：所述第三位置与所述轴线的距离小于等于所述第四位置与所述轴线的距离。

在一些实施例中，所述增益天线装置包括，基板，所述基板接地，所述基板用于反射所述电磁波，所述馈源设置于所述透镜和所述基板之间；所述馈源包括：介质谐振器，所述介质谐振器的相位中心与所述透镜的焦点重合；天线，与所述介质谐振器贴合；所述载体设置部设置于所述增益天线。

在一些实施例中，所述透镜包括至少两个焦点，所述增益天线装置中所述馈源的数量与所述透镜的焦点的数量相同。

在一些实施例中，所述透镜具有第一介电常数分布，所述第一介电常数分布满足：对于设置在预设位置的介质谐振器，使介质谐振器处于所述透镜的至少一个焦点上。

在一些实施例中，所述介质谐振器包括底面和侧面；所述增益天线包括第一天线和第二天线；所述第一天线和所述第二天线相对于所述介质谐振器对称布置，所述第一天线在所述介质谐振器的所述底面和所述侧面连续，所述第二天线在所述介质谐振器的所述底面和所述侧面连续。

在一些实施例中，所述介质谐振器包括底面；所述增益天线包括环形天线，所述环形天线贴附于所述介质谐振器的所述底面；所述环形天线，包括至少一个断口部，所述载体设置部设置于所述断口部。

根据本申请实施例的第二方面，提出了一种无源应答装置，包括：增益天线装置，用于接收电磁波；所述增益天线装置是上述任一项所述的增益天线装置；信息载体；设置在所述增益天线装置的所述载体设置部，所述增益天线装置用于为所述信息载体提供能量，所述信息载体在接收到所述能量后发出数据信息而应答所述电磁波。

在一些实施例中，所述信息载体包括与所述增益天线装置连接的输入引脚和输出引脚，所述输入引脚和所述输出引脚具有共轭的输入阻抗。

本申请提出的信号增益天线、无源应答装置，其通过使用透镜将电磁波汇聚至馈源以增加与馈源连接的信息载体的激活成功率。

附图说明

图1是本申请实施例的阅读器和应答器的示意图。

图2是本申请另一实施例的阅读器和应答器的示意图。

图3是本申请实施例的馈源与透镜的示意图。

图4是本申请实施例的增益天线装置的结构示意图。

图5是本申请实施例的另一种增益天线装置的结构示意图。

图6是本申请实施例的图4的增益天线装置的馈源的仰视图。

图7是本申请实施例的图5的增益天线装置的馈源的仰视图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

为了图示方便，本申请适当省略了部分公知电路、模拟电子元件、信号发射及接收装置、信息存储装置等，容易理解的，本领域技术人员可以根据实际需要进行选取而不影响本申请有益效果的实现。

首先，对本申请中涉及的若干名词进行解析：

射频识别(Radio-Frequency Identification，RFID)，是一种无线通信技术，可以通过无线电信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者光学接触。通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签(应答器)上传送出去，以自动辨识与追踪该物品。某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量，因此标签并不需要电池。

介质谐振器天线(Dielectric Resonator Antenna，DRA)，是一种由高介电常数、低损耗介质材料制成的谐振式天线，它起源于介质谐振器(Dielectric Resonator，DR)。通常采用高介电常数(ε_r>20)的介质材料制成，具有极高的品质因数Q值(一般是50～500之间，有的可高达10000)。与传统的金属谐振腔相比，DR具有小体积、轻重量、低损耗、易集成、高Q值等优势，更适合于微波集成电路及毫米波电路。二十世纪八十年代，Long等人在文献中首次利用介质谐振器作为辐射体并提出了DRA，之后相关研究逐步开展。

透镜天线(Lens Antenna，LA)，一种用于将点源或线源产生的柱面波前或球面波前转换为等相位波束的天线。将从球面或近球面某点辐射出的球面波转化为平面波，出射波束一致性好。

下面对于申请的信号增益天线、无源应答装置的应用场景进行说明。

图1是本申请实施例的阅读器10和应答器1的示意图。

参考图1，在图1的实施例中，阅读器10例如是手机、POS终端、特殊发信设备、基站，例如5G基站等可以发出符合应答器1规定的电磁波的装置。应答器1是本申请的无源应答装置或使用了本申请的信号增益天线的应答装置。应答器1在接收由阅读器10发出的电磁波的，将电磁波转化为能量，而使得应答器1被激活，并发出应答信号。此时，阅读器10接收该应答信号从而获得应答器的信息。

图2是本申请实施例的另一阅读器10和应答器1的示意图。

参考图2，在图2的实施例中，除阅读器10、应答器1、之外，还包括信号发射器20。信号发射器20是可以发出符合应答器1规定的电磁波的装置。应答器1是本申请的无源应答装置或使用了本申请的信号增益天线的应答装置。阅读器10是可以接收应答器1发出的应答信号的装置。信号发射器20可以发出电磁波，而激活至少一个应答器1，从而使得阅读器10接收由应答器1激活产生的应答信号中包含的信息。

其中，阅读器10可以具有同时读取多个应答器1发出的应答信号的能力,并且可以使用改变天线方向、或以其它方式对某一特定区域添加增益的方式，从而读取特定位置的一个或多个应答器1发送的应答信号。在一个更具体的实施例中，阅读器10具有用于接收应答器1发出的应答信号的天线面，对于一个放置有多个应答器1的区域，将区域分为区域A、B、C、D四个区域，每个区域中都放置有至少一个应答器1，由于设置了信号发射器20，所以四个区域的各个应答器1均被激活，当想要读取区域A的应答器1时，阅读器10通过内部或外部的运动机构将该天线面朝向A区域。

在另一些实施例中，信号发射器20可以对特定方向定向传输电磁波，使得上述的A、B、C、D区域中，只有指定区域的应答器1被激活。特别地，阅读器10可以依照信号发射器20预计要激活的应答器1的所在位置，改变接收应答信号的方向，或者对特定方向施加增益，以增加读取应答器1的发出的应答信号的成功率和效率。

容易理解的，也可以使用和图1的实施例中相同的阅读器10。

下面对本申请实施例的信号增益天线进行详细说明。

参考图3及图4，图3本申请实施例的增益天线的透镜100即馈源200的相对位置示意图。图4是本申请实施例的增益天线装置的示意图。本申请的增益天线装置，包括：透镜100；至少一个馈源200；透镜100用于将传播至透镜100的电磁波汇聚至馈源200；馈源200包括载体设置部204；载体设置部204用于安装信息载体400，馈源200还用于接收电磁波并基于电磁波产生能量而激活信息载体400。

结合图3，当外界的电磁波经过本申请的增益天线装置时，将通过透镜100将电磁波的汇聚为波束，并进一步汇聚到焦点F，而设置在焦点F或焦点F周边的馈源200作为电磁波的感应接收装置接收电磁波中的能量，并将能量传递至设置在载体安装部的信息载体400。

这样，即使电磁波的发射源距离增益天线装置或者信息载体400距离较远或者传输条件较差，增益天线装置也可以给信息载体400提供这足够的能量以激活信息载体400。

在一些实施例中，透镜100安装于预设的安装平台，为了和安装平台的外表相适应，透镜100被与安装平台上的安装位置共形的形态。例如，当安装平台为一个光滑的平面，安装位置是该光滑平面上一个下嵌的凹槽时，透镜100朝向安装平台外部的表面也被磨成光滑的平面，使得透镜100，以及增益天线装置在安装时不产生外观上的突兀改变。又例如，安装平台为立方体，安装位置为该立方体的一个有弧度的角，在这时透镜100需要被设置为与该立方体的角共形的形状而安装。基于透镜100的共形安装，可以提升增益天线装置在安装完成后的美观度。

进一步的，透镜100包括轴线，透镜100的介电常数的变化满足：透镜100中取满足第一关系的任意两个位置作为第一位置和第二位置，第一位置的介电常数大于等于第二位置的介电常数，第一关系包括：第一位置与轴线的距离小于等于第二位置与轴线的距离。即，靠近透镜100轴线的位置拥有更高的介电常数，而靠近透镜100边缘的位置具有更低的介电常数。

具体地，透镜100可以是一种包括介电无机填料和有机聚合物树脂的复合介电材料进行模塑，从而使模塑制品的所需结构部分的介电常数各向异性以及透镜100形状能满足汇聚电磁波的要求树脂或塑料制品。其介电常数基本上由介电无机填料来确定，并可通过控制所添加的介电无机填料的类型和数量来控制。介电无机填料可以包括从从IIa、IVa、川Ib或IVb族元素的氧化物、碳酸盐、磷酸盐和硅酸盐以及包含IIa、IVa、IIIb或IVb族元素的化合氧化物中选出的至少一种。这些填料的例如TiO₂、CaTiO₃、MgTiO₃、BaTiO₃、SrTiO₃、CaCO₃、Al₂O₃、SiO₃、Mg₂SiO₃、Ca₂MgSi₂O₇、Ca₂P₂O₇、Ba(Mg_1/3Ta_2/3)O₃等。

而有机聚合物材料，较优的可以选择热塑性树脂，例如可以使用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、间同立构聚苯乙烯、液晶聚合物、聚苯硫、ABS树脂、聚酯树脂、聚缩醛、聚酰胺、甲基戊烯聚合物、降冰片烯树脂、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酮等。尤其是，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、间同立构聚苯乙烯、液晶聚合物和聚苯硫是较佳的，因为其在射频下的Q值高。

而在另一些实施例中，介电常数各向异性通过在使用不同的填充材料形成，例如使透镜100的不同部分采用不同介电常数的介质材料，在共形透镜100中央部分采用高介电常数材料，边缘部分采用低介电常数材料或者空气填充，比如通过由多组空心介质柱构成介质透镜100，并且空心介质柱内设置有不同介电常数的填充物，使得透过的平面波到达馈源200的光程相等，让馈源200具有较高的接收效率。

因此，本申请实施例的透镜100可以通过改变透镜100介电常数的分布，来使得电磁波的能量汇聚到在预设位置的馈源200。这一汇聚可以是通过调整介电常数分布完成的，也可以是同时通过调整介电常数分布和改变透镜100形状构成完成的。

由于在一些实施例中，透镜100与安装平台共形，介电常数的变化方式、分布方式也可以不遵循上述规定，应该以能够满足汇聚电磁波的形式设置即可。

进一步地，在一些实施例中，透镜100的轴线可以包括多个，每个轴线对应且仅对应有一个焦点，在此实施例中，可以设置多个馈源200放置在轴线的焦点上，以增加激活信息载体400的成功率。也可通过调整透镜100的介电常数分布和形状，使得多个轴线的焦点在不同位置，而将馈源200安放在该位置来提高激活信息载体400的成功率。

此外，本申请透镜100也可以包括，轴线和至少一个移相补偿部，移相补偿部用于为传播至该移相补偿部的提供空间移相补偿，透镜100中取满足第二关系的任意两个位置作为第三位置和第四位置，设置于第三位置的移相补偿部的相移量大于等于设置在第四位置的移相补偿部，第二关系包括：第三位置与轴线的距离小于等于第四位置与轴线的距离。在该实施例中，靠近透镜100轴线的的移相补偿部与靠近透镜100边缘的移相补偿部相比，具有更大的相移量。

具体地，移相补偿部例如是金属贴片或孔径单元，在透镜100中按照准周期结构排布，使得其对入射透镜100的电磁波有一个空间移相补偿的作用。比如在共形透镜100中央部分采用相移量大的电磁孔径，在边缘部分采用相移量小的电磁孔径，从而可以实现平面波经共形透镜100后达到馈源200的相位一致，即也满足等光程条件，可使馈源200具有较高的接收效率。

同样的，与安装平台共形的使用移相补偿部的透镜100也可以具有多个焦点，容易理解的，也可以如上述的改变介电常数的实施例一样，通过调整各个移相补偿部的相移量大小，实现使得多个轴线的焦点在不同位置，或者在不同的轴线上设置各自对应的馈源200。

进一步的，馈源200并不一定需要设置于焦点F，由于电磁波传播至透镜100时，传播方向、相位可能并不确定。因此，为了提高馈源200的反应效率和激活成功率，可以在任意轴线的焦点F附近设置另一个馈源200，并且与设置在焦点F的馈源200具有相对于透镜100轴线不同的俯仰角，从而实现双波束设计，这两个波束是同时工作的波束。在一些实施例中，可以在焦点F附近设置更多的馈源200，并各自拥有不同的俯仰角。

上述的增益天线装置将透镜100直接放置在馈源200上方，馈源200和介质透镜100结构一体化，一次成型，可使二者更好地集成，有效减少空间馈电的尺寸，简化装配结构。

下面进一步对本申请的馈源200进行说明。

电磁学理论中将电阻为0的导体称为理想导体，理想导体壁称为电壁。电壁上电场的切向分量为零，磁场法向分量为零，入射到电壁上的电磁波将无投射的全反射回入射波方向。如果波长适当的电磁波入射到四周全是电壁的腔体中，电磁波将在腔体中无损耗的反复反射，形成电磁驻波，此为电磁谐振。该腔体就是一种理想谐振器。

如果采用一种均匀介质替换该腔体，当电磁波由介质1入射到介质2(空气)时，入射角为θ_i。如图1所示,部分波会反射回来，反射角为θ_r。另一部分穿过介质转换平面，成为透射波，折射角θ_t。介质1和介质2的介电常数分别为ε_r1和ε_r1。由折射定律可知，入射角、折射角及介质介电常数间关系是：

全反射发生时的临界角存在一个确定值，可以公式推导出：

如果ε_r1远大于ε_r2，则临界角会非常小，则入射波入射角基本可以认为处于全反射状态，没有能流穿过界面到介质2。在电磁场理论中，根据边界条件可知，此时边界的切向磁场近似为零，入射波和反射波的磁场分量近似相消，合成场的磁力线近似垂直介质面，界面可以认为是磁壁，故高介电常数(ε_r1→∞)介质的表面可以近似当作磁壁。由电壁组成的导体腔可以作为波谐振腔，磁壁围成的介质也可以作为微波谐振器。理想介电常数无穷大的介质谐振器201没有电磁波辐射到外围空间，只在介质谐振器201内部震荡。

但明显，介质谐振器201的磁壁与电壁的介电常数并非无穷大。因此，介质谐振器201中的总会有能量泄露到介质谐振器201外部的空间。因此可以使用附着在介质谐振器201外部的激励天线来收集能量。

介质谐振器201天线可以使用多种馈电方式，如探针、波导、缝隙和贴片等。本实用新型采用贴片形式。

图6是本申请实施例的信号增益天线的馈源200的仰视图。图6与图4展示了同一馈源200。

参考图4，在图4的实施例中，增益天线装置包括，基板，基板接地，且用于反射电磁波，馈源200设置于透镜100和基板之间；馈源200包括：介质谐振器201，介质谐振器201的相位中心与透镜100的焦点重合；天线，与介质谐振器201贴合；载体设置部204设置于天线。具体的，上述天线例如是激励天线，天线包括了第一天线202a和第二天线202b，并以相对于介质谐振器201的谐振腔对称布置。第一天线202a在介质谐振器201的底面和侧面连续，第二天线202b在介质谐振器201的底面和侧面连续。在介质谐振器201底面上，第一天线202a与第二天线202b之间设置有载体设置部204，用于设置信息载体400。这样，第一天线202a和第二天线202b构成了一对弯折偶极子天线，通过贴附在长方体的介质谐振器201上而实现信号的采集与馈电，并可以实现信号的差分输出。这样，介质谐振器201表面接收的电磁波，并通过长方体的谐振腔来收集能量，而这些能量由第一天线202a和第二天线202b收集并经过第一天线202a和第二天线202b而完成对信息载体400的差分馈电，不需要额外设置整流电路就可以将电磁波的能量转化为可以激活信息载体400的电压唤醒信号。更加具体的，上述介质谐振腔工作在RFID频段920-925MHz上，透镜100天线输入的UHF频段电磁能量在其中振荡，吸收，长方体介质谐振器201例如工作在TE_δ11模式下。

介质谐振器201其本身的谐振特性决定了具有有限带宽。对单一结构的DRA，由于其高介电常数，Q值高，其带宽通常低于10％，增益约为6dBi。对于本申请实施例的信息载体400来说，低速率数据通信对射频带宽要求不高，高介电常数更容易实现馈源200天线小型化。通常设计介质谐振器201所用的材料是由介电常数比较大，损耗正切值小于10^-4的材料加工制作而成，选取的介电常数介于6到100之间，空载品质因数通常介于50-500之间。当用于制作介质谐振器201的材料采用高介电常数(相对介电常数大于20)，其无载品质因数比较高，有时可以高达10000，由于这特性，介质谐振器201常被看作能量存储设备而非辐射体。但另一方面，将介质谐振器201置于开放环境中时，其最低模式对应的品质因数会显著降低(10～100)，此时部分能量将消耗在辐射场。所以介质谐振腔选取的材料介电常数非常重要，要折衷于能量存储和天线辐射体，对应的介质谐振器201天线指标就是波束宽度，天线带宽。

更进一步的，第一天线202a和第二天线202b可以贴附在矩形介质谐振器201天线的表面，能够便利的调节弯折贴片的高度，宽度和空气层厚度h而优化耦合系数。

当图4中示出的空气厚度h(第一天线202a和第二天线202b与基板的距离)为0时，第一天线202a和第二天线202b直接与基板接触，上述的第一天线202a和第二天线202b可以使用贴片的形式直接贴合在基板上，又或者以印刷的方式直接印刷在基板上，进而将介质谐振器201安装在基板或者安装在第一天线202a和第二天线202b上，实现第一天线202a和第二天线202b与介质谐振器201的连接而实现差分馈电。容易理解的，当空气厚度不为0时，第一天线202a和第二天线202b可以直接印刷或贴片在介质谐振器201上。

差分馈电是一种通过输入等幅、反相的差分信号来工作的双端口馈电的馈电方式。与传统的单端口馈电相比，无需使用巴伦来转换，而可以直接与信息载体400差分射频前端连接，从而提高系统集成度和系统整体效率，降低系统成本。此外，由于其对称的天线结构，差分天线一般具有更稳定的辐射方向图、更好的极化特性。

在一些实施例中，差分馈电的输入阻抗并非预设的理想值，而是某个复数值，为实现功率最大输送，提高射频信号的接收效率，差分馈电的输出阻抗和无源标签芯片差分引脚RFP，RFN输入阻抗要共轭。实现输入阻抗的共轭手段例如优化第一天线202a和第二天线202b的位置，或者控制第一天线202a和第二天线202b在介质谐振器201侧面的长度与第一天线202a和第二天线202b在介质谐振器201底面的长度的比例等方式实现。

参考图5，图5是本申请实施例的另一种信号增益天线的示意图。图7是本申请实施例的另一种信号增益天线的馈源200的仰视图。图7与图5展示了同一馈源200。

在一些实施例中，所述介质谐振器201包括底面；所述增益天线包括环形天线203，所述环形天线203贴附于所述介质谐振器201的所述底面；所述环形天线203，包括至少一个断口部，所述载体设置部204设置于所述断口部。具体的，介质谐振器201的谐振腔例如为圆柱形，环形天线203设置在谐振腔外侧的底面。更加具体的，上述介质谐振腔工作在RFID频段920-925MHz上，透镜100天线输入的UHF频段电磁能量在其中振荡，吸收，圆柱形的介质谐振器201例如工作在HE_11δ模式下。

环形天线203的端口部，例如使用冲压的方法产生断口，或者在打印金属环时预留，对断口的大小并不做特别限定，只需要满足需要安装的信息载体400的安装要求即可。

当图5中示出的空气厚度h(即环形天线203与基板的距离)为0时，环形天线203直接与基板接触，上述的环形天线203可以使用贴片的形式直接贴合在基板上，又或者以印刷的方式直接印刷在基板上，进而将介质谐振器201安装在基板或者安装在环形天线203上，实现环形天线203与介质谐振器201的连接而实现差分馈电。容易理解的，当空气厚度不为0时，环形天线203可以直接印刷或贴片在介质谐振器201上。

在一些实施例中，差分馈电的输入阻抗并非预设的理想值，而是某个复数值，为实现功率最大输送，提高射频信号的接收效率，差分馈电的输出阻抗和无源标签芯片差分引脚RFP，RFN输入阻抗要共轭。实现输入阻抗的共轭手段例如优化环形天线203的天线直径，或者环形天线203中环形的宽度参数等实现。

进一步的本申请还提出了一种无源应答装置，包括：

增益天线装置，用于接收电磁波；所述增益天线装置是上述任一项所述的增益天线装置；信息载体400；设置在增益天线装置的载体设置部204，增益天线装置用于为信息载体400提供能量，信息载体400在接收到能量后发出数据信息而应答电磁波。

本申请的增益天线装置例如作为应答器1应用在图2的系统中。

电磁波在自由空间向四周是放射性的传播，到达接收点的能量仅是全部能量的一小部分，根据远场功率传输的傅里斯公式：

其中，P_t为信号发射器20发射功率，P_r为接收天线接收功率，G_t为信号发射器20的发射天线增益，G_r为增益天线装置产生的增益，λ₀为真空中波长，R为发射天线和接收天线之间距离。由傅里斯公式可知，天线接收功率和距离的平方成反比。在设计工作频率922MHz的信号发射器20输出P_t＝40dBm，λ₀＝325mm，G_t＝20dBi，G_r＝10dBi中，当R＝1000m，P_r＝-21dBm(信息载体400能读取的接收功率)。在一些实施例中吗，R一般为500m，因此可以充分满足使用需求。

在一些实施例中，信息载体400包括与增益天线装置连接的输入引脚和输出引脚，输入引脚和输出引脚具有共轭的输入阻抗。

本申请的信息载体400例如是无源电子标签，内部至少包括存储器，外部信息输出装置和能量输入装置。在一些实施例中，信息载体400也可以是有源的，有源的信息载体400例如包括电池、存储器、发射天线和激活器，本申请的信号增益天线为有源的信息载体400的激活器提供激活信号，通过本申请的信号增益天线，使得能在更远的距离激活该信息载体400。

本申请的无源应答装置例如选择的工作的频段为国内通用的RFID频段920-925MHz。例如可以应用于电子车牌，物流或者无人仓识别等方面，安装在金属表面上工作。

虽然在上述的实施方式中，提及了构成透镜100的材料可以选择热塑性树脂，但一些实施例中，也可以使用诸如环氧树脂、三聚氰胺树脂、聚氯酯树脂、硅酮树脂等热固性树脂。

本申请实施例描述的实施例是为了更加清楚的说明本申请实施例的技术方案，并不构成对于本申请实施例提供的技术方案的限定，本领域技术人员可知，随着技术的演变和新应用场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

本领域技术人员可以理解的是，图中示出的技术方案并不构成对本申请实施例的限定，可以包括比图示更多或更少的步骤，或者组合某些步骤，或者不同的步骤。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、设备中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上参照附图说明了本申请实施例的优选实施例，并非因此局限本申请实施例的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请实施例的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均在本申请的范围内。

Claims (11)

1.一种增益天线装置，其特征在于，包括：

透镜；

至少一个馈源；

所述透镜用于将传播至所述透镜的电磁波汇聚至所述馈源；

所述馈源包括载体设置部；所述载体设置部用于安装信息载体，所述馈源还用于接收所述电磁波并基于所述电磁波产生能量而激活所述信息载体。

2.根据权利要求1所述的增益天线装置，其特征在于，所述透镜安装于预设的安装平台，所述透镜与所述安装平台共形。

3.根据权利要求1或2所述的增益天线装置，其特征在于，所述透镜包括轴线，所述透镜的介电常数的变化满足：所述透镜中取满足第一关系的任意两个位置作为第一位置和第二位置，所述第一位置的介电常数大于等于所述第二位置的介电常数，所述第一关系包括：所述第一位置与所述轴线的距离小于等于所述第二位置与所述轴线的距离。

4.根据权利要求1或2所述的增益天线装置，其特征在于，所述透镜包括，轴线和至少一个移相补偿部，

所述移相补偿部用于为传播至该移相补偿部的电磁波提供空间移相补偿，所述透镜中取满足第二关系的任意两个位置作为第三位置和第四位置，设置于所述第三位置的所述移相补偿部的相移量大于等于设置在所述第四位置的所述移相补偿部，所述第二关系包括：所述第三位置与所述轴线的距离小于等于所述第四位置与所述轴线的距离。

5.根据权利要求1所述的增益天线装置，其特征在于，

所述增益天线装置包括，基板，所述基板接地，所述馈源设置于所述透镜和所述基板之间；

所述馈源包括：

介质谐振器，所述介质谐振器的相位中心与所述透镜的焦点重合；天线，与所述介质谐振器贴合；

所述载体设置部设置于所述增益天线。

6.根据权利要求5所述的增益天线装置，其特征在于，所述透镜包括至少两个焦点，所述增益天线装置中所述馈源的数量与所述透镜的焦点的数量相同。

7.根据权利要求6所述的增益天线装置，其特征在于，所述透镜具有第一介电常数分布，所述第一介电常数分布满足：对于设置在预设位置的介质谐振器，使介质谐振器处于所述透镜的至少一个焦点上。

8.根据权利要求5至7任一项所述的增益天线装置，其特征在于，

所述介质谐振器包括底面和侧面；

所述增益天线包括第一天线和第二天线；所述第一天线和所述第二天线相对于所述介质谐振器对称布置，所述第一天线在所述介质谐振器的所述底面和所述侧面连续，所述第二天线在所述介质谐振器的所述底面和所述侧面连续。

9.根据权利要求5至7任一项所述的增益天线装置，其特征在于，

所述介质谐振器包括底面；

所述增益天线包括环形天线，所述环形天线贴附于所述介质谐振器的所述底面；

所述环形天线，包括至少一个断口部，所述载体设置部设置于所述断口部。

10.一种无源应答装置，其特征在于，包括：

增益天线装置，用于接收电磁波；所述增益天线装置是权利要求1至9任一项所述的增益天线装置；

信息载体；设置在所述增益天线装置的所述载体设置部，所述增益天线装置用于为所述信息载体提供能量，所述信息载体在接收到所述能量后发出数据信息而应答所述电磁波。

11.根据权利要求10所述的无源应答装置，其特征在于，所述信息载体包括与所述增益天线装置连接的输入引脚和输出引脚，所述输入引脚和所述输出引脚具有共轭的输入阻抗。