本發(fā)明屬于射頻識(shí)別技術(shù)與天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及RFID窄波束控制的天線系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

RFID技術(shù)已經(jīng)被用于各種追蹤和識(shí)別目的，例如庫(kù)存控制、商品追蹤、防盜門禁和貨物盤點(diǎn)等場(chǎng)景。在RFID的實(shí)際應(yīng)用中，不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)識(shí)別區(qū)域有著特定的需求。閱讀器天線是RFID系統(tǒng)的重要組成部分，其對(duì)RFID的發(fā)展和應(yīng)用有著重要的意義。

防盜門禁系統(tǒng)是RFID技術(shù)的一個(gè)典型的應(yīng)用，然而門禁系統(tǒng)的應(yīng)用中面臨嚴(yán)峻的問題是：物品還未進(jìn)入實(shí)用報(bào)警區(qū)域就被誤讀并報(bào)警，比如，當(dāng)商場(chǎng)在出口附近設(shè)置貨架時(shí)，其商品上的RFID標(biāo)簽會(huì)被門禁系統(tǒng)的天線讀取而誤判。為消除誤判現(xiàn)象需提供一種窄波束門禁天線，傳統(tǒng)的方法是采用天線組陣來壓縮波束，天線陣元數(shù)越多，波束越窄，但該方案設(shè)計(jì)出的天線往往有著復(fù)雜的饋電網(wǎng)絡(luò)、較大的天線尺寸和昂貴的成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種窄波束RFID圓極化天線系統(tǒng)，其能夠減小天線系統(tǒng)的波束，且波束寬度可控，同時(shí)，又能降低天線的尺寸、復(fù)雜程度、降低成本。為此，本發(fā)明的實(shí)施采用如下技術(shù)方案:

窄波束RFID圓極化天線系統(tǒng)，其特征在于：它包括兩個(gè)或三個(gè)以上的多個(gè)收發(fā)天線陣元、可調(diào)節(jié)收發(fā)天線陣元角度的天線支架、閱讀器和邏輯控制報(bào)警電路；

不同收發(fā)天線陣元與大地之間的夾角不同，不同收發(fā)天線陣元波束的交集為實(shí)用波束，閱讀器的不同輸出端口與不同收發(fā)天線陣元連接，閱讀器和邏輯控制報(bào)警電路連接；閱讀器輪詢不同的收發(fā)天線陣元，并將讀取標(biāo)簽的信息上傳至邏輯控制報(bào)警電路，邏輯控制報(bào)警電路對(duì)獲取到的標(biāo)簽信息進(jìn)行邏輯判斷，只有判斷出同一標(biāo)簽信息是來自于閱讀器的不同端口時(shí)認(rèn)為該標(biāo)簽讀取有效。

進(jìn)一步地，所述天線系統(tǒng)設(shè)有兩個(gè)收發(fā)天線陣元，閱讀器設(shè)有兩個(gè)端口，分別接第一收發(fā)天線陣元和第二收發(fā)天線陣元。

進(jìn)一步地，所述的收發(fā)天線陣元包括兩個(gè)輻射貼片、特氟龍?zhí)畛浒搴宛侂娋W(wǎng)絡(luò)，所述輻射貼片和饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)置在絕緣材料上然后連接在特氟龍?zhí)畛浒迳?。使用特氟龍?zhí)畛浒逄娲鷤鹘y(tǒng)空氣填充可以減小天線陣元的剖面及尺寸。

進(jìn)一步地，所述兩個(gè)輻射貼片相同，間距為電磁波在介質(zhì)中傳輸?shù)墓ぷ鞑ㄩL(zhǎng)的一半。

進(jìn)一步地，所述的饋電網(wǎng)絡(luò)由Wilkinson功分器和3dB電橋相結(jié)合以產(chǎn)生等幅正交的信號(hào)，其與輻射貼片相連以產(chǎn)生圓極化輻射特性。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)合天線的波束控制技術(shù)和RFID技術(shù)，既實(shí)現(xiàn)了波束可控的窄波束RFID天線特性，又增強(qiáng)了標(biāo)簽識(shí)別的準(zhǔn)確度，減少RFID系統(tǒng)的誤判，是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的基于RFID標(biāo)簽的門禁系統(tǒng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖2a是本發(fā)明天線陣元結(jié)構(gòu)的主視圖；

圖2b是本發(fā)明天線陣元結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；

圖3是本發(fā)明兩個(gè)天線陣元和天線支架的方位示意圖；

圖4是本發(fā)明的電路方框圖；

圖5是本發(fā)明的邏輯控制流程圖；

圖6a是本發(fā)明中的第一天線陣元與大地的夾角θ＝0°時(shí)的波束區(qū)域(報(bào)警區(qū)域)示意圖。

圖6b是本發(fā)明中的第一天線陣元與大地的夾角θ＝15°時(shí)的波束區(qū)域(報(bào)警區(qū)域)示意圖。

圖6c是本發(fā)明中的第一天線陣元與大地的夾角θ＝30°時(shí)的波束區(qū)域(報(bào)警區(qū)域)示意圖。

圖7是本發(fā)明所提供的實(shí)施例的系統(tǒng)性能測(cè)試方案示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作詳細(xì)說明：本實(shí)施例在以本發(fā)明為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了具體的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

參照附圖。本發(fā)明窄波束RFID圓極化天線系統(tǒng)包括兩個(gè)收發(fā)天線陣元101、102、可調(diào)節(jié)收發(fā)天線陣元角度的天線支架103、閱讀器和邏輯控制報(bào)警電路；

不同收發(fā)天線陣元與大地之間的夾角不同，也即天線陣元的輻射角度不同，不同收發(fā)天線陣元波束的交集為實(shí)用波束，閱讀器的不同輸出端口與不同收發(fā)天線陣元連接，閱讀器和邏輯控制報(bào)警電路連接；

天線支架103的實(shí)施方式可采用不同的結(jié)構(gòu)，只要能夠調(diào)節(jié)天線陣元的角度，使不同天線陣元與大地之間的夾角不同，不同的天線陣元可以由不同的天線支架，也可將各天線支架集成在一個(gè)安裝支架上。如圖3所述，其包括總的安裝支架1030，各天線支架103固定在安裝支架1030上，天線支架103設(shè)置鉸鏈和定位結(jié)構(gòu)以調(diào)節(jié)天線角度和固定天線。

所述閱讀器可以是基于ThingMagic的M6e讀寫模塊開發(fā)的，其具有4個(gè)天線輸出端口，輸出功率為5-31.5 dBm可調(diào)，接收靈敏度達(dá)到-75 dBm。設(shè)置閱讀器兩個(gè)連接端口即端口1和端口2，能分別接第一收發(fā)天線陣元和第二收發(fā)天線陣元。

邏輯控制報(bào)警電路可采用常規(guī)的MCU控制模塊并連接報(bào)警模塊和電源模塊，其邏輯控制流程見圖5。

所述的收發(fā)天線陣元包括兩個(gè)輻射貼片106、特氟龍?zhí)畛浒?07和饋電網(wǎng)絡(luò)105，所述輻射貼片106和饋電網(wǎng)絡(luò)105設(shè)置在絕緣材料108上然后連接在特氟龍?zhí)畛浒?07上。所述兩個(gè)輻射貼片相同，間距為電磁波在介質(zhì)中傳輸?shù)墓ぷ鞑ㄩL(zhǎng)的一半。

閱讀器的射頻信號(hào)通過饋線104與天線陣元的饋電網(wǎng)絡(luò)105的饋電點(diǎn)A相連接。所述的饋電網(wǎng)絡(luò)105中，Wilkinson功分器的兩輸出端分別接3dB電橋的輸入端，3dB電橋另一端口通過50Ω負(fù)載電阻與地相連，3dB電橋的兩輸出端口提供等幅正交的信號(hào)激勵(lì)輻射貼片以產(chǎn)生圓極化特性。

本發(fā)明的方案實(shí)施例的示意圖如圖2所示。閱讀器的端口1和端口2通過饋線與收發(fā)天線陣元101、102的饋電網(wǎng)絡(luò)饋電點(diǎn)相連接，分別輪詢控制收發(fā)天線陣元101和收發(fā)天線陣元102，并將讀取到標(biāo)簽200的信息上傳至邏輯控制報(bào)警電路，當(dāng)標(biāo)簽只落在收發(fā)天線陣元101的識(shí)別區(qū)1010或收發(fā)天線陣元102的識(shí)別區(qū)1020時(shí)，邏輯控制報(bào)警電路只接受到閱讀器端口1或端口2上傳的標(biāo)簽信息，邏輯控制報(bào)警電路做出不報(bào)警響應(yīng)。當(dāng)閱讀器端口1和端口2都有標(biāo)簽信息上傳時(shí)（同時(shí)落入識(shí)別區(qū)1010和識(shí)別區(qū)1020，其交集為報(bào)警區(qū)1000），邏輯控制報(bào)警電路對(duì)兩端口所收到標(biāo)簽的EPC進(jìn)行比對(duì)，只有判斷出兩端口所收到標(biāo)簽的EPC數(shù)據(jù)相同時(shí)，邏輯控制報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警命令。

根據(jù)需要，可以通過調(diào)節(jié)天線支架103來調(diào)節(jié)各天線陣元的輻射波束方向，以使兩天線陣元輻射波束的交集區(qū)域發(fā)生變化，即天線系統(tǒng)的實(shí)用波束可調(diào)。

為了證實(shí)本發(fā)明的實(shí)際效果，如圖7所示，選取天線系統(tǒng)下方1.8m處的平面作為實(shí)驗(yàn)面，選取服裝標(biāo)簽為實(shí)驗(yàn)標(biāo)簽，改變天線陣元與大地之間的夾角θ在實(shí)驗(yàn)面上移動(dòng)標(biāo)簽，通過繪制報(bào)警區(qū)域來驗(yàn)證天線系統(tǒng)的實(shí)用波束區(qū)域。圖4給出不同θ（θ=0°、θ=15°、θ=30°）時(shí)天線系統(tǒng)的報(bào)警區(qū)域，可以看出，隨著θ角的增加，天線系統(tǒng)的實(shí)用波束變窄，報(bào)警區(qū)1000變小，由此，可以根據(jù)對(duì)天線角度的調(diào)節(jié)，來改變報(bào)警區(qū)的大小、位置，滿足商場(chǎng)對(duì)門禁防盜的的特殊需求。

以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，但本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征并不局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。