一種新型rfid平面陣列天線饋電網(wǎng)絡(luò)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微波技術(shù)和射頻識別技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及閱讀器平面陣列天線饋電網(wǎng)絡(luò)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，RFID(射頻識別)技術(shù)已成功應(yīng)用于生產(chǎn)制造、物流倉儲、交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生、公共安全等各個領(lǐng)域。它利用射頻信號的空間耦合實(shí)現(xiàn)無接觸式數(shù)據(jù)傳遞，并通過信息的相互傳遞達(dá)到識別對象的目的。
[0003]常用的閱讀器最大識別距離在10米左右，總的識別區(qū)域有限，還不能滿足大多數(shù)用戶的需求，從而限制了其大規(guī)模應(yīng)用。天線作為閱讀器重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)通信的關(guān)鍵因素，天線參數(shù)(增益，輻射方向圖等)直接影響閱讀器的識別距離、識別區(qū)域和標(biāo)簽的定位等，從而影響閱讀器的性能。傳統(tǒng)的閱讀器天線具有低增益、寬波束的輻射方向圖，因而使得識別距離、識別區(qū)域受到限制，標(biāo)簽定位誤差較大。
[0004]智能天線能夠利用多個天線陣元的組合進(jìn)行信號處理，自動調(diào)整發(fā)射和接收方向圖，以針對不同的信號環(huán)境達(dá)到性能最優(yōu)。把智能天線技術(shù)應(yīng)用到RFID系統(tǒng)中，可以提高現(xiàn)有閱讀器的最大識別距離、覆蓋區(qū)域、定位和抗干擾等性能。近年來智能天線應(yīng)用到RFID閱讀器中得到了很大的重視。
[0005]在標(biāo)簽天線接收功率不變的情況下，增加識別距離就要增加發(fā)射功率或者增加閱讀器天線增益，單波束或固定多波束天線增益的增加降低了波束寬度，減小了閱讀器的覆蓋范圍。波束切換型陣列天線增大了天線的增益，波束變窄，由于波束在多個方向上掃描，所以總的識別區(qū)域擴(kuò)展得到擴(kuò)展。
[0006]饋電網(wǎng)絡(luò)是相控陣天線實(shí)現(xiàn)波束形成、快速掃描的關(guān)鍵，在發(fā)射狀態(tài)，發(fā)射機(jī)的高頻信號分別進(jìn)入對應(yīng)功分器后，按各自功分比分成多路饋入移相器經(jīng)天線輻射單元輻射出去。波控器從終端接收到波束指向要求后，控制移相器，使其偏移到要求的相位，從而達(dá)到改變波束的目的。在接收狀態(tài)，不同方向上的高頻信號在每個輻射單元上激勵起不同的電流，傳到接收機(jī)進(jìn)行信號處理，改變移相器的控制碼可接收任意方向上傳來的射頻信號。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種新型RFID平面陣列天線饋電網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)閱讀器平面陣列天線波束切換的目的，擴(kuò)大閱讀器的掃描范圍。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述功能，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案:
[0009]新型RFID平面陣列天線饋電網(wǎng)絡(luò)，包括四等分功率分配器、數(shù)字移相器、二等分功率分配器，其特征在于:所述數(shù)字移相器可以通過主芯片對相移量進(jìn)行控制，所述功率分配器為微帶線構(gòu)成的四等分功分器與二等分功分器。
[0010]數(shù)字移相器包含固定偏移主線、邊緣λ/s的平行短路與開路短截線以及控制開關(guān)，固定偏移主線控制偏移量；平行短路與開路短截線控制相移斜率，可以在較大的頻帶范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)相位移動；控制開關(guān)為PIN 二極管，通過主芯片給出的二進(jìn)制代碼實(shí)現(xiàn)固定相位移動。
[0011]數(shù)字移相器位于四等分功分器與二等分功分器之間，對陣列天線橫向進(jìn)行相位控制，實(shí)現(xiàn)45°、90。、180。的相位偏移，使陣列天線橫向產(chǎn)生45°、135。、-135。、-45。的固定相位差，軸向陣列天線單元相位一致。
[0012]功率分配器采用微帶線構(gòu)成的四等分Wilkinson功分器與二等分Wilkinson功分器，然而傳統(tǒng)功分器由于λ/4阻抗變換器的存在，使得FRID頻段上功分器的尺寸明顯增加，為了減小尺寸，可以使用Τ型結(jié)構(gòu)代替λ/4阻抗變換器，在這里只是簡單闡述，不做詳細(xì)說明，凡以此做的任何改動不在本發(fā)明之列。
【附圖說明】
:
[0013]為了更清楚的說明發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一個實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造勞動性的前提下，還可以根據(jù)附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1是本發(fā)明閱讀器平面陣列天線及饋電網(wǎng)絡(luò)綜合示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明電控數(shù)字移相器原理圖；
[0016]圖3是本發(fā)明數(shù)字移相器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4是四等分Wilkinson功分器結(jié)構(gòu)圖；
【具體實(shí)施方式】
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[0018]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0019]本發(fā)明的主旨是提出一種RFID平面陣列天線饋電網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)閱讀器陣列天線的波束切換，擴(kuò)大閱讀器的識別區(qū)域。所提饋電網(wǎng)絡(luò)對閱讀器陣列天線波束單一、識別區(qū)域小等缺點(diǎn)具有重要指導(dǎo)意義。
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0021]圖1是本發(fā)明閱讀器平面陣列天線及饋電網(wǎng)絡(luò)綜合示意圖，在發(fā)射狀態(tài)，發(fā)射機(jī)的高頻信號被四等分功分器分為四路，分別進(jìn)入各自數(shù)字移相器，數(shù)字移相器根據(jù)波束形成算法將每路信號進(jìn)行相位移動，形成固定相位差，以形成天線陣列橫向固定波束。經(jīng)過數(shù)字移相器的信號再經(jīng)過二等分功率分配器將移相信號送到天線終端，軸向天線陣列陣元得到相同高頻信號，以擴(kuò)大天線陣列軸向方向的輻射范圍。在接收狀態(tài)，不同方向高頻信號在各天線單元激發(fā)不同電流，經(jīng)過移相器與功分器傳到接收機(jī)進(jìn)行信號處理。
[0022]圖2是本發(fā)明電控數(shù)字移相器原理圖，二進(jìn)制代碼控制PIN 二極管的通斷，選擇不同路徑，以達(dá)到移相的目的，使各支路產(chǎn)生相同相位差。圖3是本發(fā)明數(shù)字移相器結(jié)構(gòu)示意圖，為了達(dá)到移相精度，在180°移相時微帶線兩端加λ/8開路與短路短截線，同時也增加了移相帶寬，為實(shí)現(xiàn)各路信號相同相位差，固定相移主線多加一定距離相移量。數(shù)字移相器位于四等分功分器與二等分功分器之間，對陣列天線橫向進(jìn)行相位控制，實(shí)現(xiàn)45°、90°、180°的相位偏移，使陣列天線橫向產(chǎn)生45°、135°、-135°、-45°的固定相位差，軸向陣列天線單元相位一致。
[0023]圖4是四等分Wilkinson功分器結(jié)構(gòu)圖，RFID系統(tǒng)頻率在860MHz?960ΜΗζ，λ /4阻抗變換器尺寸較大，可以使用Τ型結(jié)構(gòu)的微帶線代替λ/4阻抗變換器，這樣可以減小功分器的尺寸，并有很好的端口阻抗匹配。在這里只是簡單闡述，不做詳細(xì)說明，凡以此做的任何改動不在本發(fā)明之列。
[0024]綜上所述，本發(fā)明涉及了一種新型RFID閱讀器平面陣列天線饋電網(wǎng)絡(luò)，該發(fā)明將在射頻識別領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。
[0025]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個實(shí)施例的示意圖，上述本發(fā)明實(shí)施例序號僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。
[0026]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型RFID平面陣列天線饋電網(wǎng)絡(luò)，包括四等分功率分配器、數(shù)字移相器、二等分功率分配器，其特征在于:所述數(shù)字移相器可以通過主芯片對相移量進(jìn)行控制，所述功率分配器為微帶線構(gòu)成的四等分功分器與二等分功分器。2.根據(jù)權(quán)利1要求，所述數(shù)字移相器包含固定偏移主線、邊緣λ/8的平行短路與開路短截線以及控制開關(guān)，其特征在于:固定偏移主線控制偏移量；平行短路與開路短截線控制相移斜率，可以在較大的頻帶范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)相位移動；控制開關(guān)為PIN 二極管，通過主芯片給出的二進(jìn)制代碼實(shí)現(xiàn)固定相位移動。3.根據(jù)權(quán)利1要求，所述功率分配器特征在于:采用微帶線構(gòu)成的四等分Wilkinson功分器與二等分Wilkinson功分器。4.根據(jù)權(quán)利1要求，所述數(shù)字移相器位于四等分功分器與二等分功分器之間，對陣列天線橫向進(jìn)行相位控制，以得到相同相位差，軸向陣列天線單元相位一致。5.根據(jù)權(quán)利2要求，所述數(shù)字移相器實(shí)現(xiàn)45°，90°，180°的相位偏移，使陣列天線橫向產(chǎn)生45°，135°，-135°，-45°的固定相位差，用以實(shí)現(xiàn)閱讀器陣列天線波束掃描。6.根據(jù)權(quán)利2、權(quán)利3要求，所述功分器與移相器各端口均實(shí)現(xiàn)50Ω阻抗匹配，便于與射頻前端和天線單元連接。
【專利摘要】本發(fā)明涉及了一種新型RFID平面陣列天線饋電網(wǎng)絡(luò)，屬于微波技術(shù)和射頻識別技術(shù)領(lǐng)域。該饋電網(wǎng)絡(luò)主要針對RFID閱讀器平面陣列天線設(shè)計，用以實(shí)現(xiàn)陣列天線波束掃描，所述饋電網(wǎng)絡(luò)包括四等分功率分配器、數(shù)字移相器、二等分功率分配器；采用Wilkinson功分器將信號功率平均分配給八個陣列天線單元，數(shù)字移相器實(shí)現(xiàn)每路信號相位偏移，產(chǎn)生固定相位差，從而實(shí)現(xiàn)陣列天線波束掃描。所述數(shù)字移相器包含固定偏移主線、邊緣λ/8的平行短路與開路短截線以及控制開關(guān)，可有效提高相移精度，減小端口駐波比與插入損耗。本發(fā)明可以使閱讀器平面陣列天線實(shí)現(xiàn)波束掃描，擴(kuò)大閱讀器識別區(qū)域，對RFID系統(tǒng)具有指導(dǎo)意義。
【IPC分類】H01Q1/50
【公開號】CN105281030
【申請?zhí)枴緾N201510632135
【發(fā)明人】李建雄, 陳明省, 韓曉迪, 邢炳雷, 宋山林
【申請人】天津工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年9月29日