一種用于超高頻rfid的超薄平板天線的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于超高頻RFID的超薄平板天線，包括金屬反射底板、天線輻射基板、輸入端口匹配板、輸出端匹配板及饋電微帶線，其天線輻射基板設(shè)于金屬反射底板上，為正方形網(wǎng)格狀微帶走線布局；輸入端口匹配板為天線的饋電板，設(shè)于金屬反射底板上天線輻射基板的一側(cè)，饋電點(diǎn)連接到該板的饋電微帶線上，通過金屬化過孔與金屬反射底板的另一覆銅面相連；金屬反射底板上天線輻射基板的另一側(cè)設(shè)有兩個(gè)輸出端口匹配板，輸出端口匹配板焊接電阻后通過金屬化過孔來連接金屬反射底板的上下覆銅面。本實(shí)用新型放置在任何材質(zhì)上均可讀取而不受干擾，其輻射場(chǎng)可以被很好地控制在有限的范圍內(nèi)，解決了在很多RFID應(yīng)用場(chǎng)景中遇到的天線越區(qū)錯(cuò)讀的技術(shù)難題。
【專利說明】一種用于超高頻RFID的超薄平板天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種RFID讀寫器天線，尤其涉及一種用于超高頻RFID的超薄平板天線。

【背景技術(shù)】
[0002]目前在超高頻RFID技術(shù)某些應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)天線的尺寸和性能要求比較高，如書架、櫥柜、零售柜臺(tái)等應(yīng)用場(chǎng)景，一般的通用天線都不適用，主要存在以下幾方面的問題:
(I)天線的尺寸不能完全安裝嵌入到這些長條型的柜面或書架上，而且天線厚度過厚；(2)天線基于這些應(yīng)用環(huán)境，其識(shí)別電子標(biāo)簽的表現(xiàn)力比較差。如在書架上應(yīng)用，某一層書架上的天線，完全可以讀到上、下、左、右相鄰書架上的電子標(biāo)簽，而實(shí)際應(yīng)用中，是不需要讀到相鄰書架上的電子標(biāo)簽；(3)某些超薄平板天線雖然很薄，但是在一些金屬材質(zhì)的環(huán)境中應(yīng)用時(shí)，極大的影響天線的性能指標(biāo)。(如專利號(hào)200920105552.3所提的一種超薄平板圓極化天線，該天線就不可以直接放置在金屬材質(zhì)的環(huán)境中應(yīng)用，而且其尺寸已經(jīng)固化，不能按照使用環(huán)境的尺寸要求做更改。)
[0003]因此一款超薄、可應(yīng)用在任何材質(zhì)上、并且具有限定的輻射區(qū)域的超高頻RFID天線成為解決該應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)瓶頸的重要辦法。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種可以放置在木材、金屬或任何材質(zhì)上均可讀取而不受干擾的用于超高頻RFID的超薄平板天線，該天線的輻射場(chǎng)可以被很好地控制在有限的范圍內(nèi)，解決了在很多RFID應(yīng)用場(chǎng)景中遇到的天線越區(qū)錯(cuò)讀的技術(shù)難題，具體技術(shù)方案如下:
[0005]一種用于超高頻RFID的超薄平板天線，其特征在于，包括金屬反射底板1、天線輻射基板2、輸入端口匹配板3、輸出端匹配板4及饋電微帶線5，所述的天線輻射基板2、輸入端口匹配板3、輸出端匹配板4均為PCB雙面覆銅板，天線輻射基板2設(shè)于金屬反射底板I上，為正方形網(wǎng)格狀微帶走線布局；所述的輸入端口匹配板3為天線的饋電板，設(shè)于金屬反射底板I上天線輻射基板2的一側(cè)，饋電點(diǎn)連接到該板的饋電微帶線5上，通過金屬化過孔與金屬反射底板I的另一覆銅面相連；金屬反射底板I上天線輻射基板2的另一側(cè)設(shè)有兩個(gè)輸出端口匹配板4，所述的輸出端口匹配板4焊接電阻后通過金屬化過孔來連接金屬反射底板I的上下覆銅面。
[0006]本實(shí)用新型通過緊貼在天線輻射基板2下的金屬反射底板I實(shí)現(xiàn)了放置在木材、金屬或任何材質(zhì)上均可讀取而不受干擾的技術(shù)效果。如在木質(zhì)書架上使用時(shí)，因?yàn)樘炀€的金屬反射底板I的作用，使得書架的上、下層的天線在識(shí)讀電子標(biāo)簽時(shí)，不會(huì)相互的干擾，主要表現(xiàn)在下層的天線不會(huì)讀到上層書架上的標(biāo)簽；而在金屬材質(zhì)上使用時(shí)，因?yàn)樵摻饘俜瓷涞装錓的隔離，使得金屬材質(zhì)不會(huì)對(duì)天線的性能有任何的影響。另外，通過天線輻射基板2上的正方形網(wǎng)格矩陣來實(shí)現(xiàn)對(duì)天線電磁波輻射的有效范圍控制使得該天線的輻射場(chǎng)可以被很好地控制在有限的范圍內(nèi)。
[0007]所述平板天線具有超薄設(shè)計(jì),厚度僅為7mm,單向UHF天線,專門為櫥柜,櫥窗,展示柜，書架所設(shè)計(jì)的，并可以應(yīng)用在工廠流水線的傳送帶上。
[0008]該天線最大的技術(shù)突破，不僅于7毫米薄的設(shè)計(jì)，而是它可以放置在任何的金屬類或非金屬類的材質(zhì)上。而且在長度上還可以因?qū)嶋H場(chǎng)合所需而訂制，以確保它的應(yīng)用與功能達(dá)到最佳化。
[0009]本實(shí)用新型采用了 RFID先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)，直接讀取放置在天線上的射頻辨識(shí)標(biāo)簽，他的辨識(shí)能力超強(qiáng)。此天線通過限制射頻信號(hào)的發(fā)射范圍以更好地控制射頻區(qū)域，從而減少了射頻信號(hào)越區(qū)錯(cuò)讀的現(xiàn)象，很好地限制了標(biāo)簽讀取的范圍。
[0010]這款超薄天線的標(biāo)準(zhǔn)尺寸可為400*250*7mm。
[0011]該天線測(cè)試的環(huán)境為擺放在木制的書架上及沒有任何障礙物的空間里，讀寫器可讀取的距離約80公分左右。雖然讀取的距離一般，但此款天線的特征并非讀取距離而是讀取范圍。因此，我們模擬了一般UHF的遠(yuǎn)場(chǎng)天線所不能夠讀取的場(chǎng)景，那就是將整個(gè)天線擺放在鐵柜里。
[0012]如果將某款電子標(biāo)簽藏在有金屬鐵環(huán)的資料夾里，并將這些資料夾擺放在金屬制的書架上。對(duì)RFID而言，處于在金屬的環(huán)境里標(biāo)簽是不可能被讀取到的。因?yàn)樵谶@些多層的金屬鐵板上，加上資料夾里的鐵環(huán)已經(jīng)可構(gòu)成RFID在發(fā)射訊號(hào)時(shí)遭到反射效應(yīng)，這是一般RFID無法正常讀取的主要原因。而本實(shí)用新型可以直接放置在金屬環(huán)境中應(yīng)用，而不使天線性能受到任何影響，而且天線的輻射場(chǎng)可以控制在有限的范圍內(nèi)。使得在金屬貨架上，上下相鄰兩層的貨架上的天線不會(huì)相互影響，即某層的天線不會(huì)錯(cuò)讀到其上層或下層貨架上的電子標(biāo)簽。而通過調(diào)節(jié)讀寫器的發(fā)射功率，可以控制天線的輻射的電磁波的場(chǎng)強(qiáng)，即增大讀寫器的發(fā)射功率，場(chǎng)強(qiáng)增大，輻射范圍會(huì)變大；減小讀寫器的發(fā)射功率，場(chǎng)強(qiáng)減小，輻射范圍會(huì)縮小，這樣就可以根據(jù)客戶的應(yīng)用需求來增大或減小讀寫器的發(fā)射功率來滿足實(shí)際場(chǎng)景應(yīng)用的讀標(biāo)簽效果。通過讀寫器調(diào)整天線的輸出及接收功率，及該天線的性能特點(diǎn)，可將金屬與金屬之間的空間，形成一個(gè)隔離的空穴，這樣使其讀標(biāo)簽的效果非常的好，而不受金屬環(huán)境的影響。
[0013]該天線其超薄的外形和優(yōu)越的性能特點(diǎn)，使它能很好的應(yīng)用于對(duì)天線安裝空間受限的場(chǎng)景，如展示柜、智能貨架、傳送帶等。下面，將描述在一些常見的案例應(yīng)用中如何使用該天線的，該天線的應(yīng)用可分為“開放空間”的應(yīng)用和“內(nèi)金屬櫥柜”的應(yīng)用，下面就這2種不同的應(yīng)用類別做簡要的介紹。
[0014](I)開放空間的應(yīng)用:
[0015]①手表的零售展示:
[0016]在手表零售商店里，為了向顧客展示手表，通常將手表放在展示柜上。而零售商店可以利用展示柜上的該超薄天線來跟蹤所展示手表的受歡迎度，以及基于這些采集的數(shù)據(jù)來分析顧客的行為。
[0017]放在該天線之上的所展示的手表上的電子標(biāo)簽必須是在一定距離的可讀取的范圍內(nèi)(例如:5cm)，當(dāng)手表從天線的有限輻射場(chǎng)范圍內(nèi)被拿出時(shí)，該手表的標(biāo)簽不能被讀取，則可辨別出該手表被顧客拿出柜臺(tái)。
[0018]可通過射頻輸出功率來控制，使得手表被拿出天線的輻射區(qū)或手表離開天線一定距離時(shí)標(biāo)簽不被讀取。
[0019]②服裝零售展示:
[0020]服裝展示平臺(tái)的應(yīng)用特點(diǎn)也同手表的展示平臺(tái)相似，而且衣服可以疊加堆放在一起，同時(shí)商店經(jīng)理可以實(shí)時(shí)的來跟蹤庫存量。
[0021](2)內(nèi)金屬櫥柜里的應(yīng)用:
[0022]①書架上的活頁夾管理:
[0023]辦公室里放置在金屬架上的活頁夾，公司可以利用放置在櫥柜和架子上的該超薄平板天線來跟蹤活頁夾里的重要文件。
[0024]活頁夾里的標(biāo)簽必須能被放置在櫥架上的天線讀取，當(dāng)活頁夾被拿出櫥架時(shí)，該活頁夾電子標(biāo)簽不能被讀取，則可辨別出該活頁夾被拿走或拿出，當(dāng)然通過控制射頻輸出功率，該天線是不會(huì)越區(qū)讀到其他隔層和架子上的活頁夾。
[0025]②柜式抽屜里的文件管理:
[0026]柜式抽屜里的文件管理應(yīng)用同上述活頁夾管理的應(yīng)用相似，
[0027]電子標(biāo)簽可黏貼在文件或書的靠底部的位置，以至于當(dāng)放置在櫥柜里時(shí)，文件或書更貼近天線。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本實(shí)用新型一種用于超高頻RFID的超薄平板天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]其中，1-金屬反射底板；2_天線輻射基板；3_輸入端口匹配板；4_輸出端口匹配板；5-饋電微帶線；
[0030]圖2為對(duì)本實(shí)用新型一種用于超高頻RFID的超薄平板天線的測(cè)試區(qū)域劃分示意圖；
[0031]其中，a_天線；b_天線測(cè)試劃分的區(qū)域；
[0032]圖3為本實(shí)用新型一種用于超高頻RFID的超薄平板天線垂直面(XZ)讀標(biāo)簽距離測(cè)試記錄示意圖；
[0033]圖4為本實(shí)用新型一種用于超高頻RFID的超薄平板天線水平面(XY)讀標(biāo)簽距離測(cè)試記錄示意圖；
[0034]圖5為本實(shí)用新型一種用于超高頻RFID的超薄平板天線各區(qū)域讀標(biāo)簽距離示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明:
[0036]實(shí)施例一
[0037]一種用于超高頻RFID的超薄平板天線，包括金屬反射底板1、天線輻射基板2、輸入端口匹配板3、輸出端匹配板4及饋電微帶線5，所述的天線輻射基板2、輸入端口匹配板
3、輸出端匹配板4均為PCB雙面覆銅板，天線輻射基板2設(shè)于金屬反射底板I上，為正方形網(wǎng)格狀微帶走線布局；所述的輸入端口匹配板3為天線的饋電板，設(shè)于金屬反射底板I上天線輻射基板2的一側(cè)，饋電點(diǎn)連接到該板的饋電微帶線5上，通過金屬化過孔與金屬反射底板I的另一覆銅面相連；金屬反射底板I上天線輻射基板2的另一側(cè)設(shè)有兩個(gè)輸出端口匹配板4，所述的輸出端口匹配板4焊接電阻后通過金屬化過孔來連接金屬反射底板I的上下覆銅面。
[0038]所述的天線輻射基板2上正方形網(wǎng)格的尺寸優(yōu)選為:縱向微帶線的長度為0.5 λ，寬度為0.003 λ，且縱向微帶線的間隔長度為0.025 λ ;橫向微帶線的長度為λ，寬度為0.003 λ，且縱向微帶線的間隔長度為0.025 λ ;其中λ為中心頻率對(duì)應(yīng)的波長。
[0039]所述的饋電微帶線5優(yōu)選為50歐姆。
[0040]所述的與輸出端口匹配板4焊接的電阻阻值優(yōu)選為100 Ω。
[0041]所述的金屬反射底板I優(yōu)選為0.3mm的金屬板。
[0042]所述的輸入端口匹配板(3)上，在饋電點(diǎn)的位置附近焊接的阻抗匹配的電容優(yōu)選為68Pf，該電容連接信號(hào)線與地線。
[0043]超高頻RFID超薄平板天線性能測(cè)試結(jié)果:
[0044](I)天線場(chǎng)輻射范圍及讀標(biāo)簽距離測(cè)試:
[0045]我們通過測(cè)試該天線的讀寫范圍來大致判定該天線的輻射場(chǎng)模式。
[0046]為了盡量提高測(cè)試的準(zhǔn)確性，我們把該天線分成了 6個(gè)測(cè)試區(qū)域，如圖2所示；
[0047]首先將平板天線連接到超高頻RFID讀寫設(shè)備上，設(shè)置讀寫器的輸出功率:Pout =30dBm ;輸出頻率:902?928MHz (跳頻模式)；讀寫模式:自動(dòng)連續(xù)讀標(biāo)簽?zāi)Ｊ?；設(shè)置完且讀寫器工作以后，將測(cè)試專用的標(biāo)簽分別置于該天線被劃分的6個(gè)測(cè)試區(qū)域中，分別測(cè)量其讀寫距離并記錄；再將標(biāo)簽分別置于天線邊緣的4個(gè)端面，測(cè)量其讀寫距離并記錄。詳細(xì)測(cè)試記錄如圖3_圖5所不。
[0048](2)綜述
[0049]通過上述該天線的測(cè)試得知，該天線的最大讀標(biāo)簽距離為75cm，最大寫標(biāo)簽距離為65cm，信號(hào)的輻射區(qū)域被限定在了有限的范圍內(nèi)，就不會(huì)越區(qū)錯(cuò)讀，即超出了這個(gè)識(shí)別范圍，標(biāo)簽就不會(huì)被讀到；
[0050]他是一款應(yīng)用在櫥柜、櫥窗、展示柜、書架天線的最佳選擇。
【權(quán)利要求】
1.一種用于超高頻RFID的超薄平板天線，其特征在于，包括金屬反射底板(I)、天線輻射基板(2)、輸入端口匹配板(3)、輸出端匹配板(4)及饋電微帶線(5)，所述的天線輻射基板(2)、輸入端口匹配板(3)、輸出端匹配板(4)均為PCB雙面覆銅板，天線輻射基板(2)設(shè)于金屬反射底板(I)上，為正方形網(wǎng)格狀微帶走線布局；所述的輸入端口匹配板(3)為天線的饋電板，設(shè)于金屬反射底板⑴上天線輻射基板⑵的一側(cè)，饋電點(diǎn)連接到該板的饋電微帶線(5)上，通過金屬化過孔與金屬反射底板(I)的另一覆銅面相連；金屬反射底板(I)上天線輻射基板⑵的另一側(cè)設(shè)有兩個(gè)輸出端口匹配板(4)，所述的輸出端口匹配板(4)焊接電阻后通過金屬化過孔來連接金屬反射底板(I)的上下覆銅面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于超高頻RFID的超薄平板天線，其特征在于，所述的天線輻射基板(2)上的縱向微帶線的長度為0.5λ，寬度為0.003 λ，且縱向微帶線的間隔長度為0.025 λ ;橫向微帶線的長度為λ，寬度為0.003 λ，且縱向微帶線的間隔長度為0.025 λ ;其中λ為中心頻率對(duì)應(yīng)的波長。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于超高頻RFID的超薄平板天線，其特征在于，所述的饋電微帶線(5)為50歐姆。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于超高頻RFID的超薄平板天線，其特征在于，所述的與輸出端口匹配板(4)焊接的電阻阻值為100 Ω。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于超高頻RFID的超薄平板天線，其特征在于，所述的金屬反射底板(I)為0.3mm的金屬板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于超高頻RFID的超薄平板天線，其特征在于，所述的輸入端口匹配板(3)上，在饋電點(diǎn)的位置附近焊接的阻抗匹配的電容為68Pf，該電容連接信號(hào)線與地線。
【文檔編號(hào)】H01Q1/50GK204103038SQ201420542386
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】徐偉, 張君, 歐陽建偉 申請(qǐng)人:江蘇軍一物聯(lián)網(wǎng)股份有限公司