專利名稱：一種單端口車載讀寫器天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及天線領(lǐng)域，尤其涉及一種車載讀寫器天線。
背景技術(shù)：
近年來，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，機動車數(shù)量的迅速增長，公路運輸變得越來越繁忙。交通管理現(xiàn)狀和需求的矛盾進一步加劇，與交通相關(guān)的刑事和治安案件也逐年上升。為有效遏制車輛假冒車牌和未年檢等違章行為，控制、減少道路交通事故，在警車上安裝RFID (Radio Frequency Identification,射頻識別)讀寫器,對警車周圍的所有安裝電子標(biāo)簽的社會車輛進行自動識別，是公安交通管理部門對機動車進行動態(tài)管控的一種有效手段?，F(xiàn)有的一種車載讀寫器天線是一體式四端口的全向天線，它在一定程度上降低了設(shè)備投資成本，且在同一時間 點能夠滿足全向較遠(yuǎn)距離掃描的需求，為了保證全向特性，需要八木天線的四個端口均與讀寫器天線端口相接，所以只適用于配備至少四個天線端口的讀寫器，并不適用于單端口讀寫器。另外，多端口讀寫器相對單、雙等較少天線端口的讀寫器來說成本較高，而且八木天線四端口需要引出四根同軸線，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在一定程度上加大了實施難度。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種單端口車載讀寫器天線，以解決未配置多端口的車載讀寫器的情形。本實用新型采用的技術(shù)方案為:一種單端口車載讀寫器天線，包括第一支撐架、第二支撐架和第三支撐架，所述第一支撐架和第二支撐架相互交叉呈十字結(jié)構(gòu)，所述第三支撐架的頂部與該交叉點固定連接且垂直于所述十字結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括:分別設(shè)置在所述十字結(jié)構(gòu)四個連接臂上的第一輻射單元、第二輻射單元、第三輻射單元和第四輻射單元，用于接收車載讀寫器發(fā)送的RFID信號并向外發(fā)射，以及接收外部車輛車載電子標(biāo)簽返回的響應(yīng)信號并發(fā)送給車載讀寫器；分別設(shè)置在第三支撐架上的第一饋電端口、第二饋電端口、第三饋電端口和第四饋電端口，所述四個饋電端口分別與所述四個輻射單元的饋電點通過同軸電纜連接；依附于所述第三支撐架的饋電網(wǎng)絡(luò)，所述饋電網(wǎng)絡(luò)具有與車載讀寫器天線接口相連接的一個輸入端口及四個輸出端口，所述四個輸出端口分別與所述四個饋電端口相連接。作為本實用新型的進一步改進，所述單端口車載讀寫器天線還包括:分別設(shè)置在四個連接臂上的第一反射單元、第二反射單元、第三反射單元和第四反射單元，所述四個反射單元分別位于相應(yīng)輻射單元與交叉點之間，用于反射相應(yīng)輻射單元的后向電磁波。作為本實用新型的進一步改進，所述單端口車載讀寫器天線還包括:分別設(shè)置在四個連接臂上的第一附屬單元、第二附屬單元、第三附屬單元和第四附屬單元，所述四個附屬單元分別與相應(yīng)輻射單元的饋電點連接，用于調(diào)整該饋電點的阻抗與同軸電纜阻抗一致并將該饋電點的平衡結(jié)構(gòu)改變?yōu)榉瞧胶饨Y(jié)構(gòu)。作為本實用新型的進一步改進，所述第一輻射單元、第一反射單元、第一附屬單元組成第一八木天線，所述第二輻射單元、第二反射單元、第二附屬單元組成第二八木天線，所述第三輻射單元、第三反射單元、第三附屬單元組成第三八木天線，所述第四輻射單元、第四反射單元、第四附屬單元組成第四八木天線，所述第一八木天線、第二八木天線、第三八木天線、第四八木天線定性輻射，并且共用所述第三支撐架的支撐結(jié)構(gòu)。作為本實用新型的進一步改進，所述第一八木天線、第二八木天線之間呈45度夾角方向，第二八木天線、第三八木天線之間呈45度夾角方向，第三八木天線、第四八木天線之間呈45度夾角方向，以及第四八木天線、第一八木天線之間呈45度夾角方向，其形成的電磁場互相疊加，使得所述車載讀寫器天線在水平方向的輻射形狀近似為圓形。作為本實用新型的進一步改進，所述第一輻射單元、第二輻射單元、第三輻射單元和第四輻射單元采用折合振子結(jié)構(gòu)。作為本實用新型的進一步改進，所述饋電網(wǎng)絡(luò)為一體化金屬腔體且腔體內(nèi)壁鍍銀的結(jié)構(gòu)。作為本實用新型的進一步改進，所述饋電網(wǎng)絡(luò)采用大功率、寬帶一分四功分器。作為本實用新型的進一步改進，所述饋電網(wǎng)絡(luò)的歸一化電阻為50歐姆，隔離電阻為100歐姆，波長λ =33cm,隔離度高于25dB。作為本實用新型的進一步改進，所述饋電網(wǎng)絡(luò)的輸入、輸出阻抗均為50歐姆，應(yīng)用頻率范圍為860MHz 960MHz。由上述本實用新型提供的技術(shù)方案可以看出，本實用新型的單端口車載讀寫器天線在保持較大增益、可全向大范圍掃描的同時，其結(jié)構(gòu)、成本等方面也有了較大改進，結(jié)構(gòu)更加簡單，布線更加便利，一定程度上降低了設(shè)備投入成本。另外，由于車載讀寫器天線為單端口，同樣適用于配置單個天線端口的讀寫器，一定程度上削弱了對高性能、高價格讀寫器的依賴。

圖1為本實用新型實施例提供的單端口車載讀寫器天線的主體俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型實施例提供的單端口車載讀寫器天線的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實用新型實施例提供的饋電網(wǎng)絡(luò)的原理圖。
具體實施方式
目前，隨著RFID (Radio Frequency Identification,射頻識別)技術(shù)在“車聯(lián)網(wǎng)”領(lǐng)域越來越廣泛的應(yīng)用，具備RFID功能的車在讀寫器天線也越來越重要。本實用新型提出了一種具有RFID功能的單端口車載讀寫器天線，
以下結(jié)合附圖具體說明本實用新型的具體實施方式
。如圖1、圖2所示，一種單端口車載讀寫器天線，具體由以下幾部分組成:三個支撐架:第一支撐架51、第二支撐架52和第三支撐架53，其中第一支撐架51和第二支撐架52相互交叉呈十字結(jié)構(gòu)，形成四個連接臂，第三支撐架53的頂部與第一支撐架51、第二支撐架52的交叉點固定連接且相對于第一支撐架51、第二支撐架52構(gòu)成的十字結(jié)構(gòu)垂直放置，從而對十字結(jié)構(gòu)進行支撐。四個輻射單元:第一輻射單元31、第二輻射單元32、第三輻射單元33和第四輻射單元34，四個輻射單元分別設(shè)置在四個連接臂上，為了減少天線臂所占空間、便于阻抗匹配，輻射單元采用折合振子結(jié)構(gòu)，相對于標(biāo)準(zhǔn)偶極子天線，兩臂長度大約為半個波長，為了減少天線所占空間以及易匹配阻抗，一般把天線兩端對折，即所謂的折合振子結(jié)構(gòu)，兩臂長度可減至四分之一波長。作為天線輻射主體，輻射單元通過同軸電纜和饋電端口接收車載讀寫器發(fā)送的RFID電磁信號，并向外發(fā)射該RFID電磁信號；以及接收外部車輛車載電子標(biāo)簽返回的響應(yīng)信號，并通過同軸電纜和饋電端口將所述響應(yīng)信號發(fā)送給車載讀寫器。四個反射單元:第一反射單元21、第二反射單元22、第三反射單元23和第四反射單元24，四個反射單元分別設(shè)置在四個連接臂上，位于相應(yīng)輻射單元與交叉點之間，具體的，第一反射單元21設(shè)置在第一輻射單元31和十字結(jié)構(gòu)的中心點之間，第二反射單元22設(shè)置在第二輻射單元32和十字結(jié)構(gòu)的中心點之間，第三反射單元23設(shè)置在第三輻射單元33和十字結(jié)構(gòu)的中心點之間，第四反射單元24設(shè)置在第四輻射單元34和十字結(jié)構(gòu)的中心點之間。反射單元可以反射輻射單元的后向電磁波，使輻射單元、反射單元及附屬單元組成的單個八木天線定性輻射，另外也可減少讀寫器天線后方結(jié)構(gòu)對天線性能的影響，同時加大讀寫器天線的輻射方向增益。四個附屬單元:第一附屬單元41、第二附屬單元42、第三附屬單元43和第四附屬單元44，四個附屬單元分別設(shè)置在四個連接臂上并分別與相應(yīng)輻射單元的饋電點連接，具體的，第一附屬單元41和第一輻射單元31的饋電點連接，第二附屬單元42和第二輻射單元32的饋電點連接，第三附屬單元43和第三輻射單元33的饋電點連接，第四附屬單元44和第四輻射單元34的饋電點連接。四個附屬單元通過在各輻射單元饋電點處并接一定長度的U型導(dǎo)體來調(diào)整相應(yīng)輻射單元的饋電點阻抗，使得各饋電點阻抗與同軸電纜的阻抗一致為50歐姆，減少駐波；同時改變各饋電點的平衡結(jié)構(gòu)為非平衡結(jié)構(gòu)，并通過同軸電纜與相應(yīng)的饋電端口連接到饋電網(wǎng)絡(luò)6的各輸出端口，不改變相應(yīng)輻射單元的輻射特性。四個饋電端口:第一饋電端口 11、第二饋電端口 12、第三饋電端口 13和第四饋電端口 14，設(shè)置在第三支撐架53上，分別與相應(yīng)輻射單元的饋電點通過同軸電纜連接，具體的，第一饋電端口 11和第一輻射單元31的饋電點、第二饋電端口 12和第二輻射單元32的饋電點、第三饋電端口 13和第三輻射單元33的饋電點、第四饋電端口 14和第四輻射單元34的饋電點通過同軸電纜連接，四個饋電端口還通過射頻轉(zhuǎn)接口和饋電網(wǎng)絡(luò)6的四個輸出端口連接。饋電網(wǎng)絡(luò)6，依附于第三支撐架53，饋電網(wǎng)絡(luò)6具有與車載讀寫器天線接口通過同軸電纜相連接的一個輸入端口 65及四個輸出端口 61、62、63、64，這四個輸出端口分別通過射頻轉(zhuǎn)接口與四個饋電端口相連接，具體的，輸出端口 61與第一饋電端口 11連接，輸出端口 62與第二饋電端口 12連接，輸出端口 63與第三饋電端口 13連接，輸出端口 64與第四饋電端口 14連接。饋電網(wǎng)絡(luò)6輸入、輸出阻抗均為50歐姆，應(yīng)用的頻率范圍為860MHz 960MHz，功率承受能力達(dá)200W。如圖3所示，其中歸一化電阻4=50歐姆，隔離電阻R=IOO歐姆，波長λ =33cm，隔離度高于25dB。不同于常規(guī)的微帶形式，饋電網(wǎng)絡(luò)6為基于同軸結(jié)構(gòu)的大功率、寬帶Wilkinson—分四功分器。饋電網(wǎng)絡(luò)6結(jié)合了同軸結(jié)構(gòu)電抗饋電網(wǎng)絡(luò)的插入損耗小、功率容量大的特點，又融入了 Wilkinson隔離度高的優(yōu)勢。所述饋電網(wǎng)絡(luò)6采用單節(jié)1/4阻抗變換器加隔離電阻一次二功分，所得兩路再一次利用單節(jié)1/4阻抗變換器加隔離電阻二功分，從而達(dá)到一分四目的。另外，饋電網(wǎng)絡(luò)6為一體化金屬腔體且腔體內(nèi)壁鍍銀的結(jié)構(gòu)，這樣既增加了腔體的堅固性又適當(dāng)?shù)貙崿F(xiàn)了同軸結(jié)構(gòu)，還具有很好的散熱性能，由于腔體內(nèi)壁是鍍銀結(jié)構(gòu)，還可以減少損耗。本實用新型的讀寫器天線可看作四個小型八木天線個體兩兩正交組合的一體式結(jié)構(gòu)，四天線共用支撐固件，天線內(nèi)部整體架構(gòu)為十字交叉對稱結(jié)構(gòu)。具體的，第一輻射單元31、第一反射單元21、第一附屬單元41組成第一八木天線，第二輻射單元32、第二反射單元22、第二附屬單元42組成第二八木天線，第三輻射單元33、第三反射單元23、第三附屬單元43組成第三八木天線，第四輻射單元34、第四反射單元24、第四附屬單元44組成第四八木天線，第一八木天線、第二八木天線、第三八木天線、第四八木天線定性輻射，并且共用第三支撐架53的支撐結(jié)構(gòu)。進一步的，第一八木天線、第二八木天線之間呈45度夾角方向，第二八木天線、第三八木天線之間呈45度夾角方向，第三八木天線、第四八木天線之間呈45度夾角方向，以及第四八木天線、第一八木天線之間呈45度夾角方向，其形成的電磁場互相疊加，使得所述車載讀寫器天線在水平方向的輻射形狀近似為圓形。本實用新型的車載讀寫器天線可以安裝于警車等車輛的頂上，通過射頻電纜與車載讀寫器連接。所述車載讀寫器天線具有寬帶特性，在860MHz 960MHz頻帶范圍內(nèi)性能良好，可以用于警車電子督查配有電子標(biāo)簽的社會車輛。綜上所述，本實用新型的單端口車載讀寫器天線結(jié)構(gòu)更加小巧緊湊，設(shè)備投入成本更低，能對前后向及鄰道車輛有效識別，天線增益適中，識別范圍較大，配合BAP(Battery-Assisted Passive tag)電子標(biāo)簽可穩(wěn)定讀取警車40米以內(nèi)的相鄰多車道正常行駛車輛，滿足警車車載系統(tǒng)的性能需求。相對于已有技術(shù)，本發(fā)明的車載讀寫器天線系統(tǒng)在較大幅度提高警車識別車輛范圍的同時，降低設(shè)備投入成本，可更為有效的督查不法社會車輛。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種單端口車載讀寫器天線，其特征在于:包括第一支撐架、第二支撐架和第三支撐架，所述第一支撐架和第二支撐架相互交叉呈十字結(jié)構(gòu)，所述第三支撐架的頂部與該交叉點固定連接且垂直于所述十字結(jié)構(gòu)； 分別設(shè)置在所述十字結(jié)構(gòu)四個連接臂上的第一輻射單元、第二輻射單元、第三輻射單元和第四輻射單元，用于接收車載讀寫器發(fā)送的RFID信號并向外發(fā)射，以及接收外部車輛車載電子標(biāo)簽返回的響應(yīng)信號并發(fā)送給車載讀寫器； 分別設(shè)置在第三支撐架上的第一饋電端口、第二饋電端口、第三饋電端口和第四饋電端口，所述四個饋電端口分別與所述四個輻射單元的饋電點通過同軸電纜連接； 依附于所述第三支撐架的饋電網(wǎng)絡(luò)，所述饋電網(wǎng)絡(luò)具有與車載讀寫器天線接口相連接的一個輸入端口及四個輸出端口，所述四個輸出端口分別與所述四個饋電端口相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單端口車載讀寫器天線，其特征在于，所述單端口車載讀寫器天線還包括: 分別設(shè)置在四個連接臂上的第一反射單元、第二反射單元、第三反射單元和第四反射單元，所述四個反射單元分別位于相應(yīng)輻射單元與交叉點之間，用于反射相應(yīng)輻射單元的后向電磁波。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種單端口車載讀寫器天線，其特征在于，所述單端口車載讀寫器天線還包括: 分別設(shè)置在四個連接臂上的第一附屬單元、第二附屬單元、第三附屬單元和第四附屬單元，所述四個附屬單元分別與相應(yīng)輻射單元的饋電點連接，用于調(diào)整該饋電點的阻抗與同軸電纜阻抗一致并將該饋電點的平衡結(jié)構(gòu)改變?yōu)榉瞧胶饨Y(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單端口車載讀寫器天線，其特征在于:所述第一輻射單元、第一反射單元、第一附屬單元組成第一八木天線，所述第二輻射單元、第二反射單元、第二附屬單元組成第二八木天線，所述第三輻射單元、第三反射單元、第三附屬單元組成第三八木天線，所述第四輻射單元、第四反射單元、第四附屬單元組成第四八木天線，所述第一八木天線、第二八木天線、第三八木天線、第四八木天線定性輻射，并且共用所述第三支撐架的支撐結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單端口車載讀寫器天線，其特征在于:所述第一八木天線、第二八木天線之間呈45度夾角方向，第二八木天線、第三八木天線之間呈45度夾角方向，第三八木天線、第四八木天線之間呈45度夾角方向，以及第四八木天線、第一八木天線之間呈45度夾角方向，其形成的電磁場互相疊加，使得所述車載讀寫器天線在水平方向的輻射形狀近似為圓形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單端口車載讀寫器天線，其特征在于:所述第一輻射單元、第二輻射單元、第三輻射單元和第四輻射單元采用折合振子結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單端口車載讀寫器天線，其特征在于:所述饋電網(wǎng)絡(luò)為一體化金屬腔體且腔體內(nèi)壁鍍銀的結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單端口車載讀寫器天線，其特征在于:所述饋電網(wǎng)絡(luò)采用大功率、寬帶一分四功分器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種單端口車載讀寫器天線，其特征在于:所述饋電網(wǎng)絡(luò)的歸一化電阻為50歐姆，隔離電阻為100歐姆，波長A=33cm，隔離度高于25dB。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單端口車載讀寫器天線，其特征在于:所述饋電網(wǎng)絡(luò)的輸入、輸出阻抗均為50歐·姆，應(yīng)用頻率范圍為860MHz 960MHz。
專利摘要本實用新型涉及一種單端口車載讀寫器天線，包括支撐架、輻射單元、饋電端口、和依附于支撐架的饋電網(wǎng)絡(luò)，所述饋電網(wǎng)絡(luò)具有與車載讀寫器天線接口相連接的一個輸入端口及四個輸出端口。本實用新型的單端口車載讀寫器天線在保持較大增益、可全向大范圍掃描的同時，其結(jié)構(gòu)、成本等方面也有了較大改進，結(jié)構(gòu)更加簡單，布線更加便利，一定程度上降低了設(shè)備投入成本。另外，由于車載讀寫器天線為單端口，同樣適用于配置單個天線端口的讀寫器，一定程度上削弱了對高性能、高價格讀寫器的依賴。
文檔編號H01Q1/36GK203166088SQ20122074312
公開日2013年8月28日 申請日期2012年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月30日
發(fā)明者王宏偉 申請人:航天信息股份有限公司