專利名稱：一種寬帶圓極化微帶貼片天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于射頻識別系統(tǒng)中的閱讀器天線，尤其是涉及一種寬帶圓極 化微帶貼片天線。
背景技術(shù)：
眾所周知，射頻識別(RFID)技術(shù)被認為是21世紀最有發(fā)展前途的信息技術(shù)之一， 它利用射頻信號來自動識別目標對象。目前，RFID應(yīng)用遍及電子收費、資產(chǎn)識別、零售項目 管理、訪問控制、動物跟蹤、車輛安全等各個領(lǐng)域。射頻識別系統(tǒng)通常由閱讀器和標簽組成， 而天線是閱讀器和標簽的核心組件。鑒于射頻識別技術(shù)自身的特點，閱讀器天線和標簽天 線通常采用偶極子或微帶貼片天線，其中后者更為常用。隨著RFID技術(shù)應(yīng)用的快速發(fā)展， 閱讀器會隨著RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、安裝和使用環(huán)境等情況的變化而變化，并且閱讀器產(chǎn)品正朝 著小型化甚至超小型化發(fā)展，閱讀器天線設(shè)計要求低剖面、小型化、寬帶寬和多頻段覆蓋?，F(xiàn)有圓極化微帶貼片天線實現(xiàn)方式主要有三種，即單端口饋電法，多端口饋電法 和多輻射元(或天線陣)法。其中，以單端口饋電法最為常用。單端口饋電的優(yōu)點是不使 用饋電網(wǎng)絡(luò)或孔徑耦合，成本低，適合于大多數(shù)RFID應(yīng)用。但該結(jié)構(gòu)同時也存在缺陷，如尺 寸較大，阻抗帶寬和軸比帶寬較窄。多端口饋電法是利用多個饋電點來激勵一對正交簡并 模的方式來實現(xiàn)圓極化，而正交由饋電網(wǎng)絡(luò)或孔徑耦合來實現(xiàn)。采用多端口饋電、孔徑耦合 或反饋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的天線，其主要優(yōu)點是具有較寬的阻抗帶寬和軸比帶寬，主要缺點是結(jié)構(gòu) 比較復(fù)雜，不太適用于緊湊、低成本的RFID應(yīng)用。多輻射元法是在不同的輻射微帶貼片中 激勵相互正交的模式來實現(xiàn)天線的圓形極化的，多輻射元法或天線陣的主要優(yōu)點是可以提 高天線的某些指定的參數(shù)性能，如天線的增益和帶寬等，主要缺點是尺寸較大，并且由于具 有復(fù)雜的反饋網(wǎng)絡(luò)，也不適合于緊湊、低成本的RFID應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，尺寸 較小，寬帶寬，制造成本低的寬帶圓極化微帶貼片天線。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的其包括金屬輻射單元、平板狀絕緣介 質(zhì)基板、接地金屬板，平板狀絕緣介質(zhì)基板設(shè)于金屬輻射單元和接地金屬板之間，接地金屬 板上固定有饋電裝置，平板狀絕緣介質(zhì)基上設(shè)有一饋電孔，饋電孔中設(shè)有饋電接腳，金屬輻 射單元和接地金屬板通過饋電接腳相互連接，金屬輻射單元采用矩形金屬微帶貼片形式， 饋電點即反饋點處于矩形金屬微帶貼片的中心線上，反饋點、饋電接腳、饋電裝置處于同一 軸向位置上，矩形金屬微帶貼片的中心線或?qū)蔷€位置上設(shè)有四個相同的從矩形金屬微帶 貼片邊沿向矩形金屬微帶貼片中心延伸的切口，所述矩形金屬微帶貼片的兩對角位置上設(shè) 有切角，矩形金屬微帶貼片中心設(shè)有圓孔。所述平板狀絕緣介質(zhì)基板為矩形，制造材料為環(huán)氧樹脂板、玻璃纖維板或柔性聚 酉旨(FlexiblePolyester)。
所述接地金屬板為矩形，邊長與平板狀絕緣介質(zhì)基板邊長相同。所述饋電裝置采用探頭饋電形式。所述矩形金屬微帶貼片可用一覆蓋于平板狀絕緣介質(zhì)基板表面的銅層代替，以利 于降低天線制造成本。本發(fā)明之寬帶圓極化微帶貼片天線的工作頻率可以是RFID超高頻段或微波頻 段；通過調(diào)整所述天線相應(yīng)關(guān)鍵幾何參數(shù)尺寸，如調(diào)整圓孔或切口的尺寸，以及饋電點的位 置，可實現(xiàn)天線諧振頻率大范圍、自由的調(diào)節(jié)。本發(fā)明之寬帶圓極化微帶貼片天線與傳統(tǒng)的閱讀器天線比較，具有結(jié)構(gòu)簡單、緊 湊，寬帶寬，圓極化，工作頻率可調(diào)，易加工、低成本等優(yōu)點。本發(fā)明不僅具有單端口饋電法 的優(yōu)點，而且克服了現(xiàn)有單端口饋電法尺寸較大，阻抗帶寬和軸比帶寬較窄的缺陷；與多端 口法或多輻射元法比較，本發(fā)明所述的微帶貼片天線結(jié)構(gòu)比較簡單，成本較低，更適用于結(jié) 構(gòu)緊湊、低成本的RFID應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明實施例天線幾何結(jié)構(gòu)主視圖2為圖1所示實施例中心線處嵌入切口的天線幾何結(jié)構(gòu)俯視圖； 圖3為圖1所示實施例對角線處嵌入切口的天線幾何結(jié)構(gòu)俯視圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例1
參照圖1、2，本實施例包括金屬輻射單元1、平板狀絕緣介質(zhì)基板8、接地金屬板7，平板 狀絕緣介質(zhì)基板8設(shè)于金屬輻射單元1和接地金屬板7之間，接地金屬板7上固定有饋電 裝置9，平板狀絕緣介質(zhì)基板8上設(shè)有一饋電孔12，饋電孔12中設(shè)有饋電接腳10，金屬輻 射單元1和接地金屬板7通過饋電接腳10相互連接，以利于使天線結(jié)構(gòu)更緊湊，實現(xiàn)單層 微帶貼片天線結(jié)構(gòu)，金屬輻射單元1采用矩形金屬微帶貼片11形式，饋電點即反饋點4處 于矩形金屬微帶貼片11的中心線上，反饋點4、饋電接腳10、饋電裝置9處于同一軸向位置 上，矩形金屬微帶貼片11的中心線位置上設(shè)有四個相同的從矩形金屬微帶貼片11邊沿向 矩形金屬微帶貼片11中心延伸的切口 I 3，所述矩形金屬微帶貼片11的兩對角位置上設(shè)有 切角5，以利于天線實現(xiàn)圓極化，所述矩形金屬微帶貼片11中心設(shè)有圓孔2，以利于縮小天 線的尺寸和增加天線的阻抗帶寬。所述平板狀絕緣介質(zhì)基板8為矩形，制造材料為環(huán)氧樹脂板、玻璃纖維板或柔性 聚酯(FlexiblePolyester)。所述接地金屬板7為矩形，邊長與平板狀絕緣介質(zhì)基板8邊長相同。所述饋電裝置9采用探頭饋電形式。所述矩形金屬微帶貼片11可用一覆蓋于平板狀絕緣介質(zhì)基板8表面的銅層代替， 以利于降低天線制造成本。所述矩形金屬微帶貼片11的邊長為L1，切角5長度為L2，切口 I 3長度為L3，切 口 I 3寬度為s，圓孔2直徑為D，反饋點4位于天線中心線上并與矩形金屬微帶貼片11中心相距dp+D/2 (dp表示饋電點到圓孔2邊沿的最短距離)。平板狀絕緣介質(zhì)基板8的厚度 為h，長度為L，接地金屬板邊長也為L。通過增大矩形金屬微帶貼片11的圓孔2直徑D、切口 I 3長度L3、切口 I 3寬度 s、平板狀絕緣介質(zhì)基板8介電常數(shù) 、平板狀絕緣介質(zhì)基板8厚度h，可以明顯降低所述天 線的諧振頻率，從而減小天線尺寸。但在RFID閱讀器天線具體設(shè)計時，由于介質(zhì)基板材料 的選擇要考慮多方面因素才能確定，所以不能只僅僅為了減小天線尺寸來選定介質(zhì)基板介 電常數(shù)辱。可以通過調(diào)整矩形金屬微帶貼片11邊長L1，切口 I 3長度L3和寬度s，平板狀 絕緣介質(zhì)基板8厚度h和邊長L來改變閱讀器天線的增益。參數(shù)Ll、D、L3、s、&和dp (dp 表示饋電點到圓孔2邊沿的最短距離)為天線的關(guān)鍵幾何參數(shù)，它們的大小直接影響天線的 諧振頻率，通過調(diào)整這些參數(shù)值，可使切口設(shè)于矩形金屬微帶貼片中心線位置上的緊湊寬 帶圓極化微帶貼片天線工作在超高頻波段標準(840-960MHZ)。實施例2:
本實施例與實施例1的區(qū)別僅在于四個相同的從矩形金屬微帶貼片邊沿向矩形金屬 微帶貼片中心延伸的切口 II 6設(shè)于矩形金屬微帶貼片11的對角線位置上(參見圖3)，其余 同實施例1。參數(shù)調(diào)整方法也同實施例1，切口設(shè)于矩形金屬微帶貼片對角線位置上的寬帶圓 極化微帶貼片天線工作在微波波段標準(2. 41GHz, 2. 45GHz, 5. 8GHz)。
權(quán)利要求
一種寬帶圓極化微帶貼片天線，包括金屬輻射單元、平板狀絕緣介質(zhì)基板、接地金屬板，平板狀絕緣介質(zhì)基板設(shè)于金屬輻射單元和接地金屬板之間，其特征在于，接地金屬板上固定有饋電裝置，平板狀絕緣介質(zhì)基上設(shè)有一饋電孔，饋電孔中設(shè)有饋電接腳，金屬輻射單元和接地金屬板通過饋電接腳相互連接，金屬輻射單元采用矩形金屬微帶貼片形式，饋電點即反饋點處于矩形金屬微帶貼片的中心線上，反饋點、饋電接腳、饋電裝置處于同一軸向位置上，矩形金屬微帶貼片的中心線或?qū)蔷€位置上設(shè)有四個相同的從矩形金屬微帶貼片邊沿向矩形金屬微帶貼片中心延伸的切口，所述矩形金屬微帶貼片的兩對角位置上設(shè)有切角，矩形金屬微帶貼片中心設(shè)有圓孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶圓極化微帶貼片天線，其特征在于，所述平板狀絕緣介 質(zhì)基板為矩形，制造材料為環(huán)氧樹脂板、玻璃纖維板或柔性聚酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶圓極化微帶貼片天線，其特征在于，所述接地金屬板為 矩形，邊長與平板狀絕緣介質(zhì)基板邊長相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶圓極化微帶貼片天線，其特征在于，所述饋電裝置采用 探頭饋電形式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶圓極化微帶貼片天線，其特征在于，所述矩形金屬微帶 貼片用一覆蓋于平板狀絕緣介質(zhì)基板表面的銅層代替。
全文摘要
一種寬帶圓極化微帶貼片天線，其包括金屬輻射單元、平板狀絕緣介質(zhì)基板、接地金屬板，平板狀絕緣介質(zhì)基板設(shè)于金屬輻射單元和接地金屬板之間，接地金屬板上固定有饋電裝置，平板狀絕緣介質(zhì)基上設(shè)有饋電孔，饋電孔中設(shè)有饋電接腳，金屬輻射單元和接地金屬板通過饋電接腳相互連接，金屬輻射單元采用矩形金屬微帶貼片形式，饋電點即反饋點處于矩形金屬微帶貼片的中心線上，矩形金屬微帶貼片的中心線或?qū)蔷€位置上設(shè)有四個相同的從矩形金屬微帶貼片邊沿向矩形金屬微帶貼片中心延伸的切口，所述矩形金屬微帶貼片的兩對角位置上設(shè)有切角，矩形金屬微帶貼片中心設(shè)有圓孔。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，尺寸較小，寬帶寬，制造成本低。
文檔編號H01Q13/08GK101807748SQ20101014550
公開日2010年8月18日 申請日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者何怡剛, 唐志軍, 詹杰 申請人:湖南大學(xué)