Uhf頻段近場rfid讀寫天線的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種新型的UHF頻段近場RFID讀寫天線，包括基底、第一單元、第二單元和饋電網(wǎng)絡。其中第一單元和第二單元均由導體構(gòu)成，并位于基底的上表面；第一單元和第二單元分別包括饋電點、電流返回路徑、終端短路點和至少一個電流臂，兩個單元的電流臂之間交叉排布但不相交；饋電網(wǎng)絡包括位于基底上表面的上層導體以及位于基底下表面的下層導體和兩個導電通孔，兩層導體共同構(gòu)成平行雙面?zhèn)鬏斁€；饋電網(wǎng)絡的上層導體分別與第一單元的饋電點、第二單元的饋電點開口處的一端直接連接，其下層導體分別和第一單元的饋電點、第二單元的饋電點開口處的另一端通過所述兩個導電通孔連接。本實用新型的天線可實現(xiàn)大面積的無零點均勻磁場分布。
【專利說明】UHF頻段近場RFID讀寫天線
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于近場天線領域。具體涉及一種用超高頻段射頻識別的近場天線。
【背景技術】
[0002]近年來，超高頻(UHF,Ultrahigh Frequency)射頻識別(RFID, Rad1 FrequencyIdentificat1n)技術飛速發(fā)展。UHF 頻段近場 RFID (rad1-frequency identificat1n)系統(tǒng)由于其自身的優(yōu)勢吸引了廣泛的注意力。它的提出，解決了傳統(tǒng)的UHF RFID標簽周圍存在高介電常數(shù)介質(zhì)，如水或金屬的情況下，系統(tǒng)不能正常工作的難題。傳統(tǒng)的UHF RFID系統(tǒng)基于電磁波傳播的工作方式，對標簽周圍的介質(zhì)環(huán)境很敏感。UHF頻段近場RFID系統(tǒng)的能量傳輸模式既可以是電場耦合，也可以是磁場耦合。磁場耦合的系統(tǒng)中，能量主要保存在磁場中，只會被高磁導率的物體所影響，這樣的物體在日常生活中并不常見。正是因為此原因，LF/HF頻段RFID系統(tǒng)(靠近場感應的方式工作)可以在靠近金屬或液體的介質(zhì)環(huán)境下可靠工作。UHF頻段近場RFID系統(tǒng)的提出，可以將射頻識別系統(tǒng)應用到物品級，例如醫(yī)藥產(chǎn)品、藥物管理、生物應用等。
[0003]目前UHF頻段近場RFID讀寫天線的實現(xiàn)形式有如下幾種:1.直接使用遠場天線。這種天線效果極差，近場分布比較難以控制，且由于其輻射特性容易出現(xiàn)誤讀。2.在環(huán)天線中加載多個可產(chǎn)生相位滯后效應的電容，使大環(huán)天線上的電流保持相位一致。這種天線同樣可以實現(xiàn)較大面積的讀寫區(qū)域，但是在大環(huán)的中間部分磁場仍然比較小，并且電容的加載使天線的制造、調(diào)試難度加大，這也阻礙了其應用。3.運用反向電流對(ODCs, Oppositedirected currents)的思想設計的近場線型天線或貼片天線,這種天線可以實現(xiàn)較大面積的讀寫區(qū)域，但由于電流上方的磁場僅存在水平方向的分量導致該種天線在電流的正上方存在盲區(qū)(盲區(qū)定義為發(fā)射功率不變時，垂直方向磁場小于_20dBm的區(qū)域)，這給實際應用帶來極大的不便。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本實用新型提供一種UHF頻段近場RFID天線，借助該天線可以實現(xiàn)大面積、均勻的磁場分布、消除讀寫區(qū)域內(nèi)的固有盲區(qū)，從而可以增大近場RFID天線的讀寫區(qū)域、提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實用性較強。
[0005]本實用新型提供的UHF頻段近場天線，包括基底、第一單元、第二單元和饋電網(wǎng)絡，其中，第一單元和第二單元均由導體構(gòu)成，并位于基底的上表面；所述第一單元和第二單元分別包括饋電點、電流返回路徑、終端短路點和至少一個電流臂，兩個單元的電流臂之間交叉間隔排布但不相交；所述饋電網(wǎng)絡包括位于基底上表面的上層導體以及位于基底下表面的下層導體和兩個導電通孔，兩層導體共同構(gòu)成平行雙面?zhèn)鬏斁€；所述饋電網(wǎng)絡的上層導體分別與第一單元的饋電點、第二單元的饋電點開口處的一端直接連接，所述饋電網(wǎng)絡的下層導體分別和第一單元的饋電點、第二單元的饋電點開口處的另一端通過所述兩個導電通孔連接。
[0006]所述第二單元的電流臂數(shù)量和第一單元的電流臂數(shù)量之差為I。
[0007]所述饋電網(wǎng)絡向第一單元和第二單元等幅異相地饋電，饋電相位差為90°。
[0008]本實用新型所提供的UHF頻段近場RFID讀寫天線較傳統(tǒng)的遠場天線相比，有益效果在于:利用近場天線可以使RFID系統(tǒng)更加穩(wěn)定，受周圍金屬、液體、電介質(zhì)等的影響較小。本實用新型所提供的UHF頻段RFID讀寫天線較傳統(tǒng)基于ODCs概念的UHF頻段近場RFID讀寫天線，有益效果在于:利用本實用新型所提供的近場天線，可實現(xiàn)大面積的讀寫區(qū)域，同時在讀寫區(qū)域內(nèi)磁場分布均勻、無盲區(qū)。本實用新型所提供的UHF頻段RFID讀寫天線較基于加載電容的相位滯后環(huán)形天線，有益效果在于:天線構(gòu)造簡單、讀寫區(qū)域大。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型所提供的UHF頻段近場RFID讀寫天線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2為本實用新型所提供的UHF頻段近場RFID讀寫天線第一單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖3為本實用新型所提供的UHF頻段近場RFID讀寫天線第二單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖4為本實用新型所提供的UHF頻段近場RFID讀寫天線饋電網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)示意圖，(a)為頂層結(jié)構(gòu)，(b)為底層結(jié)構(gòu)。
[0013]圖5為本實用新型所提供的UHF頻段近場RFID讀寫天線的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]其中，附圖標記說明如下:101天線第一單元，102天線第二單元，103天線饋電網(wǎng)絡，104天線基板，101a、102a第一、二單元的饋電點，101b、102b第一、二單元的電流返回路徑，101c、102c第一、二單元的終端短路點，101d、102d第一、二單元的電流臂，103a饋電網(wǎng)絡的輸入端，103b饋電網(wǎng)絡的功率分配器，103c、103d饋電網(wǎng)絡和第一、二天線單元之間的λ g/4匹配阻抗枝節(jié)，103e饋電網(wǎng)絡的底層接地導體，103f、103g饋電網(wǎng)絡底層接地導體和第一、二單元之間連接的導電通孔。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖，對本實用新型提供的一種UHF頻段近場RFID讀寫天線【具體實施方式】進行說明:
[0016]本實用新型設計的天線具體結(jié)構(gòu)如圖1和圖5所示，包括第一單元101、第二單元102、饋電網(wǎng)絡103和基底104。其中，基底厚度為1.6mm，基底類型為FR-4板，第一單元101和第二單元102采用導電金屬制成，交叉地位于基底104的上表面，饋電網(wǎng)絡103位于基底104的上下兩個表面。
[0017]請參閱圖2、3，天線的第一單元101、第二單元102結(jié)構(gòu)類似，均是基于ODCs概念的獨立天線。第一單元101、第二單元102包括饋電點(101a、102a)、電流返回路徑(101b、102b)、終端短路點(101c、102c)、至少一個電流臂(101d、102d)。其中第二單元102的電流臂數(shù)量與第一單元101的電流臂數(shù)量之差為1.
[0018]請參閱圖4，饋電網(wǎng)絡103的上層導體和第一饋電點102a、第二單元饋電點102b開口處的一端直接連接，底層接地導體103e和第一、二單元饋電點開口處的另一端通過導電通孔103f、103g連接。
[0019]本實用新型在基于ODCs的近場線型天線的基礎上設計了一款新型的UHF頻段近場RFID讀寫天線，借助此種天線，可以在天線上方近場區(qū)域產(chǎn)生均勻的磁場分布。較傳統(tǒng)的UHF頻段近場天線，不僅讀寫區(qū)域的面積較大，而且實現(xiàn)了讀寫區(qū)域內(nèi)磁場的均勻分布，消除了反向電流對固有盲區(qū)。利用本新型實用天線可以構(gòu)建大面積、穩(wěn)定工作的近場RFID系統(tǒng)，有較大的實用價值。
【權利要求】
1.UHF頻段近場RFID讀寫天線，包括基底、第一單元、第二單元和饋電網(wǎng)絡，其特征在于，第一單元和第二單元均由導體構(gòu)成，并位于基底的上表面；所述第一單元和第二單元分別包括饋電點、電流返回路徑、終端短路點和至少一個電流臂，兩個單元的電流臂之間交叉間隔排布但不相交；所述饋電網(wǎng)絡包括位于基底上表面的上層導體以及位于基底下表面的下層導體和兩個導電通孔，兩層導體共同構(gòu)成平行雙面?zhèn)鬏斁€；所述饋電網(wǎng)絡的上層導體分別與第一單元的饋電點、第二單元的饋電點開口處的一端直接連接，所述饋電網(wǎng)絡的下層導體分別和第一單元的饋電點、第二單元的饋電點開口處的另一端通過所述兩個導電通孔連接。
2.如權利要求書I所述的UHF頻段近場RFID讀寫天線，其特征在于，所述第二單元的電流臂數(shù)量和第一單元的電流臂數(shù)量之差為I。
3.如權利要求書I或2所述的UHF頻段近場RFID讀寫天線，其特征在于，所述饋電網(wǎng)絡向第一單元和第二單元等幅異相地饋電，饋電相位差為90ο。
【文檔編號】H01Q7/00GK204189949SQ201420635127
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權日:2014年10月29日
【發(fā)明者】唐萬春, 沈來偉, 張鵬, 莊偉 , 王橙, 施永榮, 劉升, 黃承, 朱建平 申請人:南京師范大學