射頻天線去耦合方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及射頻通信【技術領域】，具體的說是一種特別適用于射頻識別系統(tǒng)中的射頻天線陣列的射頻天線去耦合方法及裝置，其特征在于將要送向天線線圈的射頻信號先經(jīng)過去耦合電路的去耦處理后，再依次經(jīng)過阻抗變換電路、諧振變換電路處理后經(jīng)天線線圈發(fā)射，其中待發(fā)送射頻信號經(jīng)射頻傳輸線送入/出去耦合電路，去耦合電路等效的射頻信號傳輸線長度和去耦合電路兩端所連接射頻信號傳輸線的長度之和為射頻信號二分之一波長的整數(shù)倍，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比能夠有效降低損耗，提高射頻識別系統(tǒng)檢測準確率。
【專利說明】射頻天線去耦合方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及射頻通信【技術領域】，具體的說是一種特別適用于射頻識別系統(tǒng)中的射頻天線陣列的射頻天線去耦合方法及裝置。
【背景技術】
[0002]眾所周知，射頻天線是射頻識別系統(tǒng)的重要組成部分，其完成射頻識別系統(tǒng)中射頻信號的發(fā)射和接收，當兩片(或更多)天線組成天線陣列時，兩天線間的相關性會增加，這就導致天線間相互耦合的程度加強，給系統(tǒng)識別效率帶來不利影響。
[0003]在現(xiàn)有的應用中，解決天線間的耦合主要有以下三種方法:第一種是在天線線圈中增加開關器件，通過控制開關器件閉合及關斷，實現(xiàn)射頻天線的去耦合，但這種方法會增加系統(tǒng)復雜程度和控制難度，提高系統(tǒng)生產(chǎn)及維護成本，而且常用的開關器件有機械式和半導體式，機械式開關使用壽命有限，而半導體式開關高頻特性差，插入損耗、反射系數(shù)等較大，這兩種開關器件的引入都會對射頻信號傳輸系統(tǒng)造成較為不利的影響，因此引入開關器件的使用局限性較大；第二種是通過讓射頻天線在工作頻點失諧去耦合，在現(xiàn)有的技術應用中常采用在射頻天線電路中或天線電路外增加失諧電路，通過控制該失諧電路在不同時間的工作與否，實現(xiàn)天線的去耦合，但這種方法會降低射頻信號的品質因數(shù)及傳輸效率，增加控制處理的復雜程度和難度；第三種是通過信號正交的方法去耦合，這種方法對射頻天線發(fā)射正交信號的要求較高，同時對射頻天線陣列應用的數(shù)量有較大限制，不同數(shù)量正交信號的產(chǎn)生極大程度的限制了此方法的應用范圍，因此，如何提供一種低損耗、高穩(wěn)定性、適合多天線陣列應用的天線去耦合方法是業(yè)界亟待解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的缺點和不足，提出一種能夠解決射頻天線陣列應用過程中因耦合造成的能量損耗問題和精確性下降問題的射頻天線去耦合方法及裝置。
[0005]本發(fā)明通過以下措施達到:
一種射頻天線去耦合方法，其特征在于將要送向天線線圈的射頻信號先經(jīng)過去耦合電路的去耦處理后，再依次經(jīng)過阻抗變換電路、諧振變換電路處理后經(jīng)天線線圈發(fā)射，其中待發(fā)送射頻信號經(jīng)射頻傳輸線送入/出去耦合電路，去耦合電路等效的射頻信號傳輸線長度和去耦合電路兩端所連接射頻信號傳輸線的長度之和為射頻信號二分之一波長的整數(shù)倍。
[0006]一種射頻天線去耦合裝置，包括射頻讀寫模塊、兩個以上的匹配電路以及兩個以上的天線線圈，其中匹配電路與天線線圈一一對應連接，其特征在于設有去耦合電路，射頻讀寫模塊的射頻信號輸出端與去耦合電路的輸入端相連接，匹配電路由阻抗變換電路、諧振變換電路相連接，去耦合電路的輸出端分別與兩個以上的匹配電路中的阻抗變換電路相連接，匹配電路中的諧振變換電路的輸出端與天線線圈相連接。
[0007]本發(fā)明中去耦合電路中設有電感、電容元件，去耦合電路采用LC組成型電路或LC組成的L型電路或LC組成的T型電路，或上述電路的組合電路，在工作過程中完成對射頻信號傳輸線帶寬、品質因數(shù)、阻抗、相移、反射系數(shù)等參數(shù)的等效，并有效實現(xiàn)插入損耗的降低。
[0008]本發(fā)明中阻抗變換電路由變壓器式變換電路實現(xiàn)，初級線圈與次級線圈協(xié)同工作，完成射頻信號的阻抗匹配；諧振變換電路采用LC串聯(lián)諧振或LC并聯(lián)諧振方式實現(xiàn)。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點:(1)去耦效果明顯:采用傳輸線等效原理，配合特殊匹配電路形式，能從根本上去除耦合問題；(2)損耗低、能量傳輸效率高:在不增加失諧電路及傳輸線長度的基礎上調整匹配電路形式及各參數(shù)，達到去耦合效果，去除外加失諧電路所帶來的損耗；(3)簡潔、應用范圍廣:電路形式簡潔，適用于少數(shù)量射頻天線組合及多天線陣列使用；(4)穩(wěn)定性高:射頻信號耦合的去除，不僅能提高整個系統(tǒng)的能量利用率，同時還能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性即準確性。
[0010]【專利附圖】

【附圖說明】:
附圖1是本發(fā)明中實施例1的結構示意圖。
[0011]附圖2是本發(fā)明中實施例1的另一種結構示意圖。
[0012]附圖3是本發(fā)明中去耦合電路以及匹配電路的一種結構示意圖。
[0013]附圖4是本發(fā)明中去耦合電路以及匹配電路的一種結構示意圖。
[0014]附圖5是本發(fā)明中去耦合電路以及匹配電路的一種結構示意圖。
[0015]附圖6是本發(fā)明中去耦合電路以及匹配電路的一種結構示意圖。
[0016]附圖7是本發(fā)明中去耦合電路以及匹配電路的一種結構示意圖。
[0017]附圖8是本發(fā)明中去耦合電路以及匹配電路的一種結構示意圖。
[0018]附圖9是本發(fā)明中去耦合電路以及匹配電路的一種結構示意圖。
[0019]附圖標記:射頻讀寫模塊1、功率分配器2、去耦合電路3、匹配電路4、天線線圈5、阻抗變換電路6、諧振變換電路7。
[0020]【具體實施方式】:
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0021]如附圖所示，本發(fā)明中去耦合電路可以采用I，II，III，IV，V，VI，VII幾種結構中的任意一種，下面分別對其進行說明。
[0022]實施例1:
如附圖1所示，本發(fā)明提出了一種射頻天線去耦合方法及裝置，設有用于產(chǎn)生射頻讀/寫信號的射頻讀寫模塊1，用于將射頻讀寫模塊I輸出的射頻信號分為多路的功率分配器2，與功率分配器2輸出端相連接的去耦合電路3，與去耦合電路3輸出端相連接的兩個以上的匹配電路4，分別與兩個以上的匹配電路4 一一對應連接的兩個以上的天線線圈5 ；
其中射頻讀寫模塊I輸出的射頻信號經(jīng)射頻信號傳輸線送入功率分配器2，經(jīng)功率分配器2分為多路后，送入去耦合電路3，去耦合電路3又經(jīng)射頻信號傳輸線將處理后的射頻信號送入匹配電路4，此處根據(jù)具體實施的需要，射頻讀寫模塊I輸出的射頻信號可以直接經(jīng)射頻信號傳輸線送入去耦合電路3，如附圖2所示；
此時當某個(或某幾個)天線處于工作狀態(tài)時，射頻信號由射頻讀寫模塊I發(fā)出，直接(或經(jīng)過功率分配器2)傳輸至天線射頻信號輸入端，射頻信號進入天線后，經(jīng)過匹配電路完成阻抗匹配后，經(jīng)天線線圈將射頻信號發(fā)射至空間區(qū)域，進而完成該空間標簽的讀?。划斕炀€處于不工作狀態(tài)時，該天線前級部件(射頻讀寫模塊I或功率分配器2)的射頻輸出端為斷路狀態(tài)，此時若連接在天線射頻信號輸入端的射頻信號傳輸線長度(其中S表示射頻信號傳輸線長度，A為射頻信號在射頻信號傳輸線中傳輸時的波長，n為自然數(shù))，根據(jù)斷路傳輸線理論，此時等效為天線射頻信號輸入端為斷路狀態(tài)；鑒于在實際應用過程中，使用射頻信號波長二分之一整數(shù)倍長度的射頻信號傳輸線局限性較大，故采用去耦合電路3等效特定長度射頻信號傳輸線特性。
[0023]去耦合電路3實現(xiàn)射頻信號傳輸線的等效，達到等效的射頻信號傳輸線總長度，即去耦合電路3等效的射頻信號傳輸線長度和去耦合電路兩端所連接射頻信號傳輸線的長度之和，為射頻信號二分之一波長的整數(shù)倍，即(其中S表示等效的射頻信號傳輸線總長度，A為射頻信號在傳輸線中傳輸時的波長，n為自然數(shù))，從而實現(xiàn)所使用射頻信號傳輸線與去耦合電路的特性同射頻信號波長二分之一整數(shù)倍長度的射頻信號傳輸線的特性相同。
[0024]整個裝置在正常工作時，即電路中有射頻信號傳輸?shù)倪^程中，射頻信號通過射頻信號傳輸線進入去耦合電路3，去耦合電路3將此射頻信號傳輸至射頻天線的匹配電路4，經(jīng)過匹配電路4的阻抗匹配后，射頻信號輸出至天線線圈5，線圈將射頻信號發(fā)射至空中，完成該區(qū)域標簽的讀?。徽麄€電路在不工作時，連接射頻讀寫模塊I (或功率分配器2)的射頻信號傳輸線的A端為斷路狀態(tài)，此時射頻信號傳輸線與去耦合電路3完全等效為射頻信號二分之一波長整數(shù)倍長度的射頻信號傳輸線，此時匹配電路4中阻抗變換電路的射頻輸入端為等效斷路(即外接射頻信號波長二分之一整數(shù)倍的斷路傳輸線)，由天線線圈端向阻抗變換電路看，阻抗變換電路處于失配狀態(tài)，在此狀態(tài)下，此天線周圍有射頻信號時亦不會聚集能量即天線陣列應用過程中，不工作天線不耦合工作天線所發(fā)射的射頻信號，達到天線去耦合目的。
[0025]實施例2:
如附圖3所示，本發(fā)明中去耦合電路I采用LC組成型電路，匹配電路4中的阻抗變換電路6采用變壓器電路結構，諧振變換電路7采用電容實現(xiàn)；
當采用上述結構時，去耦合電路I中LC組成的雙端口去耦網(wǎng)絡，實現(xiàn)帶寬、品質因數(shù)、阻抗、相移、反射系數(shù)等參數(shù)與射頻信號傳輸線的等效；阻抗變換電路6為變壓器組成的阻抗變換電路，通過變壓器初、次級線圈匝數(shù)比的不同完成阻抗匹配，根據(jù)變壓器初、次級線圈兩端的功率相等，兩端電壓比與匝數(shù)比相同，射頻信號傳輸線的特征阻抗為50Q，同時根據(jù)功率公式，可得知阻抗匹配電路完成的阻抗變換比為匝數(shù)比的平方；諧振變換電路為由LC組成的并聯(lián)型諧振電路，電路中L即天線線圈自身電感參與該電路諧振，由LC并聯(lián)諧振參考LC諧振頻率公式可知，外接補償電容C與諧振頻率即天線線圈電感值有關，例如諧振點為13.56MHz，天線線圈電感為3 ii H，此時補償電容容值應為46pF。
[0026]實施例3:
如附圖4及附圖5所示，本發(fā)明中去耦合電路II及去耦合電路III采用LC組成L型電路，該去耦合電路形式形成的雙端口網(wǎng)絡接入電路系統(tǒng)，達到去耦合效果。所述電路中串聯(lián)電感L實現(xiàn)相位、阻抗等變換，接地電容Cl補償調節(jié)各電路參數(shù)。該去耦合電路形式結構簡單、方便調試及應用。
[0027]實施例4:
如附圖6所示，本發(fā)明中去耦合電路IV采用LC組成T型電路，L1、L2及Cl相互配合使用實現(xiàn)去耦合效果，T型電路的負電阻效應能較好的提高該電路的Q值，提高電路系統(tǒng)穩(wěn)定型。
[0028]實施例5:
如附圖7及附圖8所示，本發(fā)明中去耦合電路V及去耦合電路VI采用LC組成復合型型電路，上述復合型去耦合電路可看作以下幾種形式的等效:雙L型去耦合電路組合、L型和T型去耦合電路組合、L型和型電路組合。上述復合型去耦合電路具有所組合基本形式的優(yōu)點，同時具有更改的穩(wěn)定性。
[0029]實施例6:
如附圖9所示，本發(fā)明中去耦合電路Vn采用LC組成復合型電路，上述復合型去耦合電路可看作以下幾種形式的等效:雙n型去耦合電路組合、L型和型電路組合、L型和T型及L型去耦合電路組合。上述復合型去耦合電路具有所組合基本形式的優(yōu)點，同時具有更改的穩(wěn)定性。
[0030]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點:(1)去耦效果明顯:采用傳輸線等效原理，配合特殊匹配電路形式，能從根本上去除耦合問題；(2)損耗低、能量傳輸效率高:在不增加失諧電路及傳輸線長度的基礎上調整匹配電路形式及各參數(shù)，達到去耦合效果，去除外加失諧電路所帶來的損耗；(3)簡潔、應用范圍廣:電路形式簡潔，適用于少數(shù)量射頻天線組合及多天線陣列使用；(4)穩(wěn)定性高:射頻信號耦合的去除，不僅能提高整個系統(tǒng)的能量利用率，同時還能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性即準確性。
【權利要求】
1.一種射頻天線去耦合方法，其特征在于將要送向天線線圈的射頻信號先經(jīng)過去耦合電路的去耦處理后，再依次經(jīng)過阻抗變換電路、諧振變換電路處理后經(jīng)天線線圈發(fā)射，其中待發(fā)送射頻信號經(jīng)射頻傳輸線送入/出去耦合電路，去耦合電路等效的射頻信號傳輸線長度和去耦合電路兩端所連接射頻信號傳輸線的長度之和為射頻信號二分之一波長的整數(shù)倍。
2.一種射頻天線去耦合裝置，包括射頻讀寫模塊、兩個以上的匹配電路以及兩個以上的天線線圈，其中匹配電路與天線線圈一一對應連接，其特征在于設有去耦合電路，射頻讀寫模塊的射頻信號輸出端與去耦合電路的輸入端相連接，匹配電路由阻抗變換電路、諧振變換電路相連接，去耦合電路的輸出端分別與兩個以上的匹配電路中的阻抗變換電路相連接，匹配電路中的諧振變換電路的輸出端與天線線圈相連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種射頻天線去耦合裝置，其特征在于去耦合電路中設有電感、電容元件，去耦合電路采用LC組成型電路或LC組成的L型電路或LC組成的T型電路。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種射頻天線去耦合裝置，其特征在于阻抗變換電路由變壓器式變換電路實現(xiàn)，初級線圈與次級線圈協(xié)同工作，完成射頻信號的阻抗匹配，諧振變換電路采用LC串聯(lián)諧振或LC并聯(lián)諧振方式實現(xiàn)。
【文檔編號】H01Q1/52GK103618139SQ201310667669
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月7日 優(yōu)先權日:2013年12月7日
【發(fā)明者】孫杰林, 楊傳祥, 李顯科, 劉成永, 任永濤, 梁軍偉, 高明 申請人:威海北洋電氣集團股份有限公司