專利名稱：基于連續(xù)旋轉饋電技術的射頻識別圓極化陣列天線的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種射頻識別閱讀器天線，具體是涉及一種可應用在超高
頻(915 MHz)和微波(2.45GHz、 5.8GHz)頻段射頻識別系統(tǒng)閱讀器中的圓
極化陣列天線。
背景技術：
射頻識別技術是一種隨著大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展與成熟而逐漸興起 的利用無線射頻方式進行非接觸雙向通信，以達到識別目的并交換數(shù)據的自動 識別技術。射頻識別技術以其獨特的優(yōu)勢，逐漸地被廣泛應用于生產、物流、 交通、運輸、醫(yī)療、防偽、跟蹤、設備和資產管理等需要收集和處理數(shù)據的應 用領域。射頻識別系統(tǒng)主要由閱讀器、中間件以及電子標簽三部分所組成。射 頻識別系統(tǒng)中的閱讀器必須通過天線來發(fā)射能量，形成電磁場，通過電磁場來 對電子標簽進行識別。閱讀器天線和電子標簽天線作為射頻識別閱讀器與電子 標簽之間空中接口的唯一部件，在射頻識別系統(tǒng)中起著重要的作用。
目前，射頻識別系統(tǒng)中的閱讀器天線大部分采用的是線極化天線，這已經 不能滿足日益增長的應用需求。因為電子標簽天線的極化方式也是線極化，而 物品的放置形式往往是雜亂無序的，即電子標簽的放置方向具有任意性，這就 使得電子標簽天線的極化方式很容易發(fā)生改變，因此要求閱讀器天線可以接受 任意方向的線極化波。因為圓極化天線可以接收任意極化的來波，同樣，圓極 化天線輻射的圓極化波可由任意極化的天線接收，所以只有把閱讀器天線的極 化方式設計成圓極化才能很好地解決這一問題。
同時，由于所標識物體的形狀各不相同、大量的水和金屬與標簽和閱讀器經常接觸以及射頻識別系統(tǒng)本身復雜等原因，導致了閱讀器有效工作距離的減
小和電子標簽識別成功率的降低。為了提高閱讀器的有效工作距離和電子標簽
的識別成功率，有必要提高閱讀器天線的增益以便滿足上述需求。目前，實現(xiàn)
高增益的方法主要并不是采用圓極化天線單元構成圓極化天線陣列，而是采用
線極化天線單元構成線極化天線陣列，而且這些線極化陣列天線的饋電網絡往
往較為復雜，這就為實際的工程應用增加了難度和成本。

實用新型內容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點，提供一種可以應用在超高頻
和微波(2.45GHz、 5.8GHz)頻段射頻識別系統(tǒng)閱讀器中，且剖面低、體積小、 結構簡單、易加工、成本低的基于連續(xù)旋轉饋電技術的射頻識別圓極化陣列天 線。
本實用新型的目的通過如下技術方案實現(xiàn)
基于連續(xù)旋轉饋電技術的射頻識別圓極化陣列天線，包括上介質基板、空 氣層和下介質基板；上介質基板的上表面中央對稱附著四個輻射貼片單元的方 形銅片，在上介質基板和下介質基板之間形成高度為0.03波長的空氣層，下 介質基板的上表面貼有銅皮的地板，在地板中央對稱刻有去除銅皮的四個十字 形縫隙，四個十字形縫隙位于四個輻射貼片單元的正下端；在下介質基板的下 表面貼有對稱分布的四個在一角上斷開的口形微帶線，四個在一角上斷開的口 形微帶線位于四個十字形縫隙正下端，信號輸入端口的微帶線通過T型接頭 將信號分為兩路信號，這兩路信號分別通過兩個四分之一阻抗變換器與兩個T 型接頭相連，兩個T型接頭分別與對稱分布的四個在一角上斷開的口形微帶 線連接。
為進一步實現(xiàn)本實用新型的目的，所述的四個輻射貼片單元和四個在一角上斷開的口形微帶線均連續(xù)旋轉90。。
所述的在一角上斷開的口形微帶線與十字形縫隙形成的耦合點之間的微 帶線長度可調。
所述的上介質基板和下介質基板四個角上設有四個支柱，形成空氣層。 與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下優(yōu)點和積極效果
(1) 本實用新型中多次使用T型接頭將信號分成等幅同相的兩路信號，
這樣就降低了 一般陣列天線饋電網絡中均分信號的復雜度。
(2) 本實用新型中四個輻射貼片單元和四個在一角上斷開的口形("4" 形)微帶線均連續(xù)旋轉90。，并結合適當補償相位的饋源激勵可以明顯地提高 圓極化天線的帶寬和極化純度。
(3) 本實用新型中對于陣列單元，使用了 "4"形微帶線連續(xù)橫穿過位
于地板上的十字形縫隙的四臂，得到四個耦合點，并通過相位累積來實現(xiàn)圓極 化。這就簡化了一般陣列天線饋電網絡中采用功分器進行饋電實現(xiàn)圓極化的復 雜性，同時降低了制作的難度和減小了天線的整體體積。
(4) 本實用新型中帶有縫隙的地板將輻射單元和饋電網路分隔開，這不
僅緩解了天線輻射單元與饋電網絡之間對布線空間的競爭，還減少了饋線以及 與之連接的電路對輻射性能的影響，同時地板抑制了饋電網絡對輻射單元所在 空間的寄生輻射，這大大提高了圓極化天線的性能。
(5) 本實用新型基于連續(xù)旋轉饋電技術的射頻識別圓極化陣列天線能夠 用于超高頻射頻識別系統(tǒng)，可同時涵蓋我國的920 925MHz的射頻識別系統(tǒng) 和北美的902 928MHz的射頻識別系統(tǒng)；另外，在不改變天線結構的前提下 通過改變天線尺寸后的基于連續(xù)旋轉饋電技術的射頻識別圓極化陣列天線，可 應用在微波(2.45GHz、 5.8GHz)頻段射頻識別系統(tǒng)的閱讀器中。(6)本實用新型基于連續(xù)旋轉饋電技術的射頻識別圓極化陣列天線還具 有低剖面、體積小、結構簡單、容易加工、成本低的特點。

圖1為基于連續(xù)旋轉饋電技術的射頻識別圓極化陣列天線的結構示意圖。
圖2為圖1中上介質基板的俯視圖。 圖3為圖1中地板的俯視圖。 圖4為圖1中下介質基板的仰視圖。 圖5為圖1中形微帶線的放大圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明，但本實用新型的實施方 式不限于此。
如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，基于連續(xù)旋轉饋電技術的射頻識別 圓極化閱讀器陣列天線包括上介質基板1、空氣層3和下介質基板4。四個輻 射貼片單元11、 12、 13、 14為方形銅片，上下左右對稱附著在上介質基板1 的上表面中央，四個輻射貼片單元ll、 12、 13、 14可連續(xù)旋轉90。；介質基板 1背面沒有銅皮；用于改善天線性能的高度為0.03波長的空氣層3介于上介質 基板1和下介質基板4之間，通過四個支柱支撐上介質基板1和下介質基板4 之間形成空氣層3;地板2附著在下介質基板4的正面；在地板2中央間隔刻 有四個用于耦合電磁信號的去除銅皮的十字形縫隙21、 22、 23、 24，四個十 字形縫隙21、 22、 23、 24的位置與四個輻射貼片單元11、 12、 13、 14相對應， 即位于其正下端；在下介質基板3的下表面貼有采用連續(xù)旋轉饋電技術的饋電 網絡，在該饋電網絡中，50Q微帶線41與T型接頭42相連，將輸入信號分成 兩路幅度相等、相位相等的兩路信號，這兩路信號再通過兩個四分之一波長阻抗變換器與兩個T型接頭43、 44相連，接著調整T型接頭兩分支微帶線的饋 電長度差為1/4波長形成90。的相位差后，兩個T型接頭43、 44分別與四個在 一角上斷開的口形(即形)微帶線45、 46、 47、 48連接，四個"^" 形微帶線45、 46、 47、 48可連續(xù)旋轉90。，四個形微帶線45、 46、 47、 48與十字形縫隙21、 22、 23、 24相對應，即位于其正下端。左上輻射貼片 單元12、去除銅皮的左上十字形縫隙22和左上形微帶線46，.右上輻射 貼片單元13、去除銅皮的左上十字形縫隙23和左上"4"形微帶線47，左下 輻射貼片單元11、去除銅皮的左下十字形縫隙21和左下""L"形微帶線45 以及右下輻射貼片單元14、去除銅皮的右下十字形縫隙24和右下"^"形微 帶線48分別組成上下左右四組構成陣列天線的陣元，上下左右四組陣元中組 成部分的對稱中心在同一垂直線上。陣元中的"4"形微帶線分別連續(xù)橫穿過 地板上的十字形縫隙的四臂，得到四個耦合點A、 B、 C、 D。可以通過調節(jié)"^" 形微帶線與十字形縫隙形成的相鄰耦合點之間的微帶線AB、 BC、 CD的長度 為l/4波長，從而獲得90。相移，同時加以調節(jié)耦合點D點到開路端E點間的 調諧枝節(jié)DE的長度為1/4波長，這樣就可以通過相位累積來實現(xiàn)圓極化。上 述的波長是指超高頻(915MHz)或微波(2.45GHz、 5.8GHz)頻段中心頻率 相對應的波長。
應用本實用新型基于連續(xù)旋轉饋電技術的射頻識別圓極化陣列天線發(fā)射 信號時，輸入信號從50n微帶線41饋入，經過T型接頭42，阻抗變換器、T 型接頭44、 45、四個形微帶線45、 46、 47、 48形成四路幅度相等、相 位依次相差90。的信號后再分別通過四個十字形縫隙21、 22、 23、 24、空氣層 3耦合到四個輻射貼片單元1K 12、 13、 14，從而引起諧振，將電流信號轉變 為電磁波信號。接收信號時，四個輻射貼片單元ll、 12、 13、 14將電磁波信號轉變?yōu)殡娏餍盘?，信號傳播方向跟發(fā)射信號時相反。
較寬的阻抗帶寬、較寬的軸比帶寬、較高的增益以及性能良好的其他參數(shù) 顯示，本實用新型基于連續(xù)旋轉饋電技術的射頻識別圓極化陣列天線能夠應用
在超高頻射頻識別系統(tǒng)中，可同時涵蓋我國的920 925MHz的射頻識別系統(tǒng) 和北美的902 928MHz的射頻識別系統(tǒng)。另外，在不改變天線結構的前提下 通過改變天線尺寸后的基于連續(xù)旋轉饋電技術的射頻識別圓極化陣列天線，可 應用在微波(2.45GHz、 5.8GHz)頻段射頻識別系統(tǒng)的閱讀器中。
同時本實用新型基于連續(xù)旋轉饋電技術的射頻識別圓極化陣列天線還具 有低剖面、體積小、結構簡單、容易加工、成本低的特點。
權利要求1、基于連續(xù)旋轉饋電技術的射頻識別圓極化陣列天線，其特征在于包括上介質基板、空氣層和下介質基板；上介質基板的上表面中央對稱附著四個輻射貼片單元的方形銅片，在上介質基板和下介質基板之間形成高度為0.03波長的空氣層，下介質基板的上表面貼有銅皮的地板，在地板中央對稱刻有去除銅皮的四個十字形縫隙，四個十字形縫隙位于四個輻射貼片單元的正下端；在下介質基板的下表面貼有對稱分布的四個在一角上斷開的口形微帶線，四個在一角上斷開的口形微帶線位于四個十字形縫隙正下端，信號輸入端口的微帶線通過T型接頭將信號分為兩路信號，這兩路信號分別通過兩個四分之一阻抗變換器與兩個T型接頭相連，兩個T型接頭分別與對稱分布的四個在一角上斷開的口形微帶線連接；所述的波長為超高頻915MHz、微波2.45GHz或微波5.8GHz頻段中心頻率相對應的波長。
2、 根據權利要求1所述的基于連續(xù)旋轉饋電技術的射頻識別圓極化陣列 天線，其特征在于所述的四個輻射貼片單元和四個在一角上斷開的口形微帶 線均連續(xù)旋轉90。。
3、 根據權利要求1所述的基于連續(xù)旋轉饋電技術的射頻識別圓極化陣列 天線，其特征在于所述的在一角上斷開的口形微帶線與十字形縫隙形成的耦 合點之間的微帶線長度可調。
4、 根據權利要求1所述的基于連續(xù)旋轉饋電技術的射頻識別圓極化陣列天線，其特征在于所述的上介質基板和下介質基板四個角上設有四個支柱，形成空氣層。
專利摘要本實用新型公開了基于連續(xù)旋轉饋電技術的射頻識別圓極化陣列天線，該陣列天線包括上介質基板、空氣層和下介質基板。在下介質基板的下表面貼有對稱分布的四個在一角上斷開的口形微帶線，四個在一角上斷開的口形微帶線位于四個十字形縫隙正下端，信號輸入端口的微帶線通過T型接頭將信號分為兩路信號，這兩路信號分別通過兩個四分之一阻抗變換器與兩個T型接頭相連，兩個T型接頭分別與對稱分布的四個在一角上斷開的口形微帶線連接。本實用新型可用于超高頻和微波(2.45GHz、5.8GHz)頻段射頻識別系統(tǒng)的閱讀器中，具有低剖面、體積小、結構簡單、容易加工、成本低的特點。
文檔編號H01Q13/10GK201238079SQ20082004819
公開日2009年5月13日 申請日期2008年5月23日 優(yōu)先權日2008年5月23日
發(fā)明者成紅旗, 胡斌杰 申請人:華南理工大學