本實用新型涉及無線射頻技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線和一種雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備。

背景技術(shù)：

目前，雙頻RFID(Radio Frequency Identification，射頻識別)標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線包括：低頻環(huán)形天線和高頻環(huán)形天線，如圖1所示，其中，低頻環(huán)形天線用于向雙頻RFID標(biāo)簽發(fā)送低頻電磁波，以激活該雙頻RFID標(biāo)簽，而高頻環(huán)形天線用于接收雙頻RFID標(biāo)簽發(fā)送的高頻電磁波信號。一般地，高頻環(huán)形天線是由同軸線構(gòu)成的，即多段同軸線的線芯與屏蔽層交叉串聯(lián)而成，這種高頻環(huán)形天線的材料成本較高，制作工藝比較復(fù)雜，且天線尺寸的靈活性低。

因此，如何簡化雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線的高頻環(huán)形天線部分的結(jié)構(gòu)和制作工藝，降低其材料成本，從而降低雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線的成本成為亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)或相關(guān)技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。

為此，本實用新型的一個目的在于提出了一種新的雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線，其高頻環(huán)形天線包括多個由單芯導(dǎo)線和電容串聯(lián)形成的諧振子，即通過使用單芯線材有效地簡化了高頻環(huán)形天線的制作工藝和結(jié)構(gòu)，同時也降低了材料成本，更加適合批量生產(chǎn)。

本實用新型的另一個目的在于提出了一種具有該天線的雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備。

為實現(xiàn)上述至少一個目的，根據(jù)本實用新型的第一方面，提出了一種雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線，包括：低頻環(huán)形天線，用于向雙頻RFID標(biāo)簽發(fā)送低頻電磁波，以激活所述雙頻RFID標(biāo)簽；以及高頻環(huán)形天線，位于所述低頻環(huán)形天線所圍成的環(huán)形區(qū)域內(nèi)，用于接收所述雙頻RFID標(biāo)簽發(fā)出的高頻電磁波；其中，所述高頻環(huán)形天線包括串聯(lián)連接的多個諧振子，其中，每個所述諧振子包括串聯(lián)連接的單芯導(dǎo)線和電容。

根據(jù)本實用新型的雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線，包括低頻環(huán)形天線以及位于其圍成的環(huán)形區(qū)域內(nèi)的高頻環(huán)形天線，其中，低頻環(huán)形天線用于向雙頻RFID標(biāo)簽發(fā)送低頻電磁波，以供雙頻RFID標(biāo)簽將該低頻電磁波轉(zhuǎn)換成供電電源進行激活，然后發(fā)出高頻電磁波以將雙頻RFID標(biāo)簽中的信息發(fā)送給雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的高頻環(huán)形天線，即雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備和雙頻RFID標(biāo)簽均具有低頻天線和高頻天線，兩者之間通過近場電磁波傳輸信號；具體地雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的高頻環(huán)形天線包括多個諧振子，而每個諧振子包括串聯(lián)連接的單芯導(dǎo)線和電容，其中該單芯導(dǎo)線相當(dāng)于電感，進一步地，該多個諧振子串聯(lián)連接形成一個環(huán)路，即等同于一個LC諧振回路，且該高頻環(huán)形天線的諧振頻率與雙頻RFID標(biāo)簽發(fā)來的高頻電磁波的頻率一致，從而雙頻RFID標(biāo)簽發(fā)出的高頻電磁波能夠在高頻環(huán)形天線中產(chǎn)生諧振，使高頻環(huán)形天線將雙頻RFID標(biāo)簽的高頻電磁波轉(zhuǎn)換成電流信號供雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備解碼，如此，通過使用單芯線材有效地簡化了高頻環(huán)形天線的制作工藝和結(jié)構(gòu)，同時也降低了材料成本，更加適合批量生產(chǎn)。

需要說明的是，上述技術(shù)方案中的諧振子為單芯導(dǎo)線和電容直接串聯(lián)而成，一方面通過將接收到的高頻電磁波轉(zhuǎn)換為諧振電流的形式讀取雙頻RFID標(biāo)簽的信號，另一方面相較于由電感線圈和電容組成LC諧振電路結(jié)構(gòu)簡單、占用空間小且功耗低。

根據(jù)本實用新型的上述實施例的雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線，還可以具有以下技術(shù)特征：

在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述低頻環(huán)形天線連接至發(fā)射電路，所述高頻環(huán)形天線連接至接收電路，以及所述發(fā)射電路和所述接收電路集成在一個解碼器中。

在該技術(shù)方案中，低頻環(huán)形天線通過發(fā)射電路向雙頻RFID標(biāo)簽發(fā)送用以激活該標(biāo)簽的低頻電磁波，高頻環(huán)形天線通過接收電路接收被激活的雙頻RFID標(biāo)簽發(fā)來的高頻電磁波，進一步地可以將連接至低頻環(huán)形天線的發(fā)射電路和連接至高頻環(huán)線天線的接收電路封裝集成在一個解碼器中。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，連接至所述接收電路的所述高頻環(huán)形天線的末端諧振子的電容位于所述接收電路中。

在該技術(shù)方案中，為了實現(xiàn)對高頻環(huán)形天線的諧振頻率的自動調(diào)節(jié)，可以將其連接至接收電路的末端諧振子中的電容布設(shè)至接收電路中，以通過自動、方便地調(diào)節(jié)電容值而達到改變高頻環(huán)形天線的諧振頻率，實現(xiàn)自動調(diào)諧。

在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述高頻環(huán)形天線呈矩形。

在該技術(shù)方案中，多個諧振子可以形成矩形結(jié)構(gòu)的高頻環(huán)形天線，比如可以應(yīng)用于馬拉松計時毯中；當(dāng)然也可以為其他形狀，比如正方形等。

在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述低頻環(huán)形天線呈矩形，以及所述低頻環(huán)形天線和所述高頻環(huán)形天線的單芯導(dǎo)線之間間隔5cm～20cm。

在該技術(shù)方案中，低頻環(huán)形天線可以與高頻環(huán)形天線一樣呈矩形布設(shè)在其外圈，且低頻環(huán)形天線和高頻環(huán)形天線的單芯導(dǎo)線之間可以有5cm～20cm的間隔。

在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述高頻環(huán)形天線呈圓形。

在該技術(shù)方案中，在該技術(shù)方案中，多個諧振子可以形成圓形結(jié)構(gòu)的高頻環(huán)形天線；當(dāng)然也可以為其他形狀，比如橢圓形等。

在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述低頻環(huán)形天線呈圓形，以及所述低頻環(huán)形天線和所述高頻環(huán)形天線之間間隔5cm～20cm。

在該技術(shù)方案中，低頻環(huán)形天線可以與高頻環(huán)形天線一樣呈圓形布設(shè)在其外圈，且低頻環(huán)形天線和每個高頻環(huán)形天線的單芯導(dǎo)線之間可以有5cm～20cm的間隔。

在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述高頻環(huán)形天線環(huán)繞成多圈。

在該技術(shù)方案中，還可以將多個諧振子串聯(lián)連接環(huán)繞呈多圈。

在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選地，還包括：閉合環(huán)形導(dǎo)線，位于所述低頻環(huán)形天線的外圈。

在該技術(shù)方案中，為了降低整個雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線在接收高頻電磁波時受外界其他電磁波的干擾，可以在低頻環(huán)形天線的外圈圍設(shè)一個閉合環(huán)形導(dǎo)線，以產(chǎn)生一個抵抗電磁場阻止外部交變電磁場的變化，提高雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線的抗干擾能力。

根據(jù)本實用新型的第二方面，提出了一種雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備，包括：如上技術(shù)方案中任一項所述的雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線，因此，該雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備具有如上述技術(shù)方案中任一項所述的雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線的所有有益效果，在此不再贅述。

本實用新型的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

附圖說明

圖1示出了相關(guān)技術(shù)中的雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線的示意圖；

圖2示出了本實用新型的實施例的雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線的示意框圖；

圖3示出了本實用新型的實施例的諧振子的示意圖；

圖4示出了本實用新型的第一實施例的高頻環(huán)形天線的示意圖；

圖5示出了本實用新型的第二實施例的高頻環(huán)形天線的示意圖；

圖6示出了本實用新型的第三實施例的高頻環(huán)形天線的示意圖。

具體實施方式

為了可以更清楚地理解本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型進行進一步的詳細(xì)描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實用新型，但是，本實用新型還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本實用新型的保護范圍并不受下面公開的具體實施例的限制。

下面結(jié)合圖2至圖6對本實用新型的雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線的具體實施例進行詳細(xì)說明。

如圖2所示，根據(jù)本實用新型的實施例的雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線20，包括：低頻環(huán)形天線202和高頻環(huán)形天線204。

其中，低頻環(huán)形天線202，用于向雙頻RFID標(biāo)簽發(fā)送低頻電磁波，以激活所述雙頻RFID標(biāo)簽；以及高頻環(huán)形天線204，位于所述低頻環(huán)形天線202所圍成的環(huán)形區(qū)域內(nèi)，用于接收所述雙頻RFID標(biāo)簽發(fā)出的高頻電磁波；其中，所述高頻環(huán)形天線204包括串聯(lián)連接的多個諧振子2042，其中，每個所述諧振子2042包括串聯(lián)連接的單芯導(dǎo)線L’和電容C’，如圖3所示。

根據(jù)本實用新型的雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線20，包括低頻環(huán)形天線202以及位于其圍成的環(huán)形區(qū)域內(nèi)的高頻環(huán)形天線204，其中，低頻環(huán)形天線202用于向雙頻RFID標(biāo)簽發(fā)送低頻電磁波，以供雙頻RFID標(biāo)簽將該低頻電磁波轉(zhuǎn)換成供電電源進行激活，然后發(fā)出高頻電磁波以將雙頻RFID標(biāo)簽中的信息發(fā)送給雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的高頻環(huán)形天線204，即雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備和雙頻RFID標(biāo)簽均具有低頻天線和高頻天線，兩者之間通過近場電磁波傳輸信號；具體地雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的高頻環(huán)形天線204包括多個諧振子2042，而每個諧振子2042包括串聯(lián)連接的單芯導(dǎo)線L’和電容C’，其中該單芯導(dǎo)線L’相當(dāng)于電感，進一步地，該多個諧振子2042串聯(lián)連接形成一個環(huán)路，即等同于一個LC諧振回路，且該高頻環(huán)形天線204的諧振頻率與雙頻RFID標(biāo)簽發(fā)來的高頻電磁波的頻率一致，從而雙頻RFID標(biāo)簽發(fā)出的高頻電磁波能夠在高頻環(huán)形天線204中產(chǎn)生諧振，使高頻環(huán)形天線204將雙頻RFID標(biāo)簽的高頻電磁波轉(zhuǎn)換成電流信號供雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備解碼，如此，通過使用單芯線材有效地簡化了高頻環(huán)形天線204的制作工藝和結(jié)構(gòu)，同時也降低了材料成本，更加適合批量生產(chǎn)。

需要說明的是，上述實施例中的諧振子2042為單芯導(dǎo)線L’和電容C’直接串聯(lián)而成，一方面通過將接收到的高頻電磁波轉(zhuǎn)換為諧振電流的形式讀取雙頻RFID標(biāo)簽的信號，另一方面相較于由電感線圈和電容組成LC諧振電路結(jié)構(gòu)簡單、占用空間小且功耗低。

在上述實施例中，進一步地，所述低頻環(huán)形天線202連接至發(fā)射電路，所述高頻環(huán)形天線204連接至接收電路，以及所述發(fā)射電路和所述接收電路集成在一個解碼器中。

在該技術(shù)方案中，低頻環(huán)形天線202通過發(fā)射電路向雙頻RFID標(biāo)簽發(fā)送用以激活該標(biāo)簽的低頻電磁波，高頻環(huán)形天線204通過接收電路接收被激活的雙頻RFID標(biāo)簽發(fā)來的高頻電磁波，進一步地可以將連接至低頻環(huán)形天線202的發(fā)射電路和連接至高頻環(huán)線天線的接收電路封裝集成在一個解碼器中。

在上述任一實施例中，連接至所述接收電路的所述高頻環(huán)形天線204的末端諧振子的電容位于所述接收電路中。

在該技術(shù)方案中，為了實現(xiàn)對高頻環(huán)形天線204的諧振頻率的自動調(diào)節(jié)，可以將其連接至接收電路的末端諧振子中的電容布設(shè)至接收電路中，以通過自動、方便地調(diào)節(jié)電容值而達到改變高頻環(huán)形天線204的諧振頻率，實現(xiàn)自動調(diào)諧。

對于本實用新型的雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線20的高頻環(huán)形天線204，具體可以包括以下具體實施例：

實施例一：所述高頻環(huán)形天線204呈矩形。

在該技術(shù)方案中，多個諧振子2042可以形成矩形結(jié)構(gòu)的高頻環(huán)形天線204，比如可以應(yīng)用于馬拉松計時毯中；當(dāng)然也可以為其他形狀，比如正方形等。

具體地，如圖4所示，該高頻環(huán)形天線204包括4個串聯(lián)連接的諧振子2042，該4個諧振子2042圍成矩形形狀。

進一步地，在該實施例的雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線20中，所述低頻環(huán)形天線202呈矩形，以及所述低頻環(huán)形天線202和所述高頻環(huán)形天線204的單芯導(dǎo)線L’之間間隔5cm～20cm。

在該技術(shù)方案中，低頻環(huán)形天線202可以與高頻環(huán)形天線204一樣呈矩形布設(shè)在其外圈，且低頻環(huán)形天線202和高頻環(huán)形天線204的單芯導(dǎo)線L’之間可以有5cm～20cm的間隔。

實施例二：所述高頻環(huán)形天線204呈圓形。

在該技術(shù)方案中，在該技術(shù)方案中，多個諧振子2042可以形成圓形結(jié)構(gòu)的高頻環(huán)形天線204；當(dāng)然也可以為其他形狀，比如橢圓形等。

具體地，如圖5所示，該高頻環(huán)形天線204包括3個串聯(lián)連接的諧振子2042，該3個諧振子2042圍成圓形形狀。

進一步地，在該實施例的雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線20中，所述低頻環(huán)形天線202呈圓形，以及所述低頻環(huán)形天線202和所述高頻環(huán)形天線204之間間隔5cm～20cm。

在該技術(shù)方案中，低頻環(huán)形天線202可以與高頻環(huán)形天線204一樣呈圓形布設(shè)在其外圈，且低頻環(huán)形天線202和每個高頻環(huán)形天線204的單芯導(dǎo)線L’之間可以有5cm～20cm的間隔。

實施例三：所述高頻環(huán)形天線204環(huán)繞成多圈。

在該技術(shù)方案中，還可以將多個諧振子2042串聯(lián)連接環(huán)繞呈多圈，如圖6所示，圖中所示的圓點表示電容C’。

在上述任一實施例中，雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線20還包括：閉合環(huán)形導(dǎo)線(圖中未示出)，位于所述低頻環(huán)形天線202的外圈。

在該技術(shù)方案中，為了降低整個雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線20在接收高頻電磁波時受外界其他電磁波的干擾，可以在低頻環(huán)形天線202的外圈圍設(shè)一個閉合環(huán)形導(dǎo)線，以產(chǎn)生一個抵抗電磁場阻止外部交變電磁場的變化，提高雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線20的抗干擾能力。

具體地，在本實用新型的實施例的雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線的應(yīng)用場景中，比如馬拉松計時，比較常用的雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線是3m×1m，或者6m×1m，如果用一根單芯導(dǎo)線繞一個3m×1m的單圈環(huán)路，其電感值在十幾mH，如果用一個電容與其串聯(lián)，形成6.8MHz的諧振回路，則需要0.1pF級的電容，但現(xiàn)實中沒有這樣小的電容產(chǎn)品，因此，簡單地將一個單芯導(dǎo)線繞一圈然后與電容串聯(lián)形成一個串聯(lián)諧振天線是不可行的。

而在本實用新型的實施例中，采用多段單芯導(dǎo)線和對應(yīng)的相同數(shù)量的電容串聯(lián)形成一個大面積的LC諧振回路，很容易使其諧振在6MHz左右的高頻。具體地，根據(jù)楞次定律，一根單芯導(dǎo)線可以等效為一個電感，一根長L的單導(dǎo)線，半徑是R，它的電感值由可以由以下公式表示：L₀＝μ₀×L×(ln2L/R-0.75)/2π，其中，L₀為圓截面單芯直導(dǎo)線的電感(單位：H)，L為導(dǎo)線長度(單位：m)，R為導(dǎo)線半徑(單位：m)，μ₀為真空導(dǎo)磁率，ln表示對數(shù)函數(shù)。根據(jù)理論計算和實際制作測試，我們得出：一根直徑1mm，長1米左右的單芯導(dǎo)線的等效電感值為1000pH，則這個電感與一個幾百pF的電容就能形成6MHz的諧振回路。

通過本實用新型的技術(shù)方案，通過將一段單芯導(dǎo)線與一個電容相串聯(lián)，就形成一個串聯(lián)諧振電路，即諧振子，并將多個諧振子再串聯(lián)在一起圍成一個環(huán)，便形成了一個諧振在某個頻點上的諧振環(huán)，即形成一個雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線的高頻環(huán)形天線，其諧振頻率就可以處于雙頻RFID標(biāo)簽的高頻工作點上，進一步地，該諧振環(huán)可以是矩形的，也可以是圓形的，還可以使其它形狀，以及還可以將這個諧振環(huán)繞成多圈。

顯然，上述實施例中的高頻環(huán)形天線制作工藝非常簡單，材料成本也很低，且天線的形狀、大小都很靈活，比如可以做成3m×1m、6m×1m這樣的大面積的天線，也可以做成0.5m×0.5m這樣的小面積的天線，還可以做成直徑為0.1m的多圈天線。

進一步，為了微調(diào)上述實施例中的高頻環(huán)形天線的諧振頻率，可以微調(diào)其中的一個電容，比如末端的電容，即通過改變這個電容的值，則能改變整個高頻環(huán)形天線的諧振頻率，并可以將該末端的電容放在雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線的接收電路中，實現(xiàn)自動調(diào)諧。

綜上，通過使用單芯線材，比同軸線的成本低很多，且天線的結(jié)構(gòu)和制作工藝都更簡單，適合批量生產(chǎn)。

作為本實用新型的一個實施例，可以將上述任一實施例中的雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線應(yīng)用于雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備中，因此，該雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備具有如上實施例中任一項所述的雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線的所有有益效果。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)說明了本實用新型的技術(shù)方案，通過使用單芯線材制作雙頻RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備的天線的高頻環(huán)形天線，具體地該高頻環(huán)形天線包括多個由單芯導(dǎo)線和電容串聯(lián)形成的諧振子，有效地簡化了高頻環(huán)形天線的制作工藝和結(jié)構(gòu)，同時也降低了材料成本，更加適合批量生產(chǎn)。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。