一種雙頻帶圓極化射頻識(shí)別閱讀器天線的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種雙頻帶圓極化射頻識(shí)別閱讀器天線，用于射頻識(shí)別系統(tǒng)，包括兩層介質(zhì)基板、支線耦合器、地板及輻射單元，所述兩層介質(zhì)基板包括上、下層介質(zhì)基板，所述支線耦合器印制于下層介質(zhì)基板的下表面，所述地板印制于下層介質(zhì)基板的上表面，所述輻射單元印制于上層介質(zhì)基板的上表面，所述輻射單元具體為方形，所述方形的四個(gè)邊的中心處均開有矩形槽，在方形內(nèi)的對(duì)角線方向開有兩個(gè)圓形槽。本實(shí)用新型雙頻帶、較寬帶、圓極化、小型化平衡優(yōu)化，以最小的尺寸獲得最大的輻射帶寬和圓極化帶寬。
【專利說明】
一種雙頻帶圓極化射頻識(shí)別閱讀器天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及射頻識(shí)別領(lǐng)域，具體涉及一種雙頻帶圓極化射頻識(shí)別閱讀器天線。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻識(shí)別(Rad1Frequency Identificat1n,RFID)起源于20世紀(jì)40年代雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，是一種非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，也叫做電子標(biāo)簽技術(shù)。它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)并獲取目標(biāo)數(shù)據(jù)，全部過程無人值守。RFID技術(shù)涉及微電子，材料，裝備及工藝信息，管理等諸多高技術(shù)前沿的多學(xué)科，多技術(shù)交叉技術(shù)群，涵蓋了無線通信，電磁輻射，無線收發(fā)，芯片設(shè)計(jì)，制造，裝配，天線設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)交換，信息安全等技術(shù)。隨著相關(guān)技術(shù)發(fā)展，RFID技術(shù)的應(yīng)用日趨廣泛，有專家預(yù)言，它有可能成為繼移動(dòng)通訊技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之后又一項(xiàng)影響全球經(jīng)濟(jì)與人們生活的新技術(shù)。特別是我國基于RFID技術(shù)的二代身份證的應(yīng)用，使得中國人民對(duì)RFID的理解更深一層。RFID是被認(rèn)為21世紀(jì)最具有發(fā)展前途的技術(shù)之一。
[0003]射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)中非常重要的一部分。應(yīng)用于RFID系統(tǒng)讀寫器的天線是其最重要的設(shè)備之一，目前已經(jīng)成為了研究熱點(diǎn)。一方面，遠(yuǎn)場應(yīng)用的RFID天線通常采用高增益的圓極化天線或天線陣列，以增加其讀取距離。近場的RFID讀寫器天線則需要強(qiáng)磁場，寬頻帶和低增益的特性，同時(shí)產(chǎn)生的磁場應(yīng)該均勻分布以避免產(chǎn)生漏讀現(xiàn)象。另一方面，RFID系統(tǒng)中的讀寫器輸入輸出信號(hào)需要有較好的收發(fā)隔離，該隔離度成為影響系統(tǒng)靈敏度的重要因素之一。為了使得系統(tǒng)獲得更好的讀取標(biāo)簽信號(hào)能力，需要盡可能降低接收機(jī)中發(fā)射機(jī)信號(hào)的功率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，本實(shí)用新型提供一種雙頻帶圓極化射頻識(shí)別閱讀器天線。
[0005]本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種雙頻帶圓極化射頻識(shí)別閱讀器天線，包括兩層介質(zhì)基板、支線耦合器、地板及輻射單元，所述兩層介質(zhì)基板包括上、下層介質(zhì)基板，所述支線耦合器印制于下層介質(zhì)基板的下表面，所述地板印制于下層介質(zhì)基板的上表面，所述輻射單元印制于上層介質(zhì)基板的上表面，所述輻射單元具體為方形，所述方形的四個(gè)邊的中心處均開有矩形槽，在方形內(nèi)的對(duì)角線方向開有兩個(gè)圓形槽。
[0007]所述兩個(gè)圓形槽的半徑不同。
[0008]所述支線耦合器具體為正方形，所述正方形的對(duì)邊寬度相等，鄰邊寬度不相等，所述正方形的四個(gè)頂點(diǎn)分別引出四條支線構(gòu)成四個(gè)支線端口。
[0009]所述支線耦合器逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度放置，最下面頂點(diǎn)引出的支線端口為第一端口，按照逆時(shí)針的方向依次為第二端口、第三端口及第四端口，所述第一及第二端口分別作為發(fā)射信號(hào)饋電端口及接收信號(hào)饋電端口。
[0010]所述地板包括兩個(gè)H形槽，所述兩個(gè)H形槽分別位于第二端口及第三端口正對(duì)應(yīng)的下層介質(zhì)基板的上表面。
[0011 ]所述兩個(gè)H形槽的中間橫線分別與位于下層介質(zhì)基板下表面的第二端口的支線及第三端口的支線垂直。
[0012]在第一端口及第四端口之間的正方形的邊長中點(diǎn)處凸起一個(gè)矩形，所述矩形長寬為4mm*10mmo
[0013]所述上、下層介質(zhì)基板的材料相同，上、下層介質(zhì)基板之間的垂直距離為20mm。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果:
[0015](I)在原線極化天線的輻射表面開非對(duì)稱圓形槽，實(shí)現(xiàn)圓極化；
[0016](2)在原單頻帶天線的輻射表面開矩形槽，增加頻點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)雙頻帶圓極化；
[0017](3)采用雙層介質(zhì)基板，使得支線耦合器與輻射板之間被參考地分開，以保持良好的圓極化純度；
[0018](4)參考地板開相互正交的兩個(gè)H型槽，與支線耦合器耦合產(chǎn)生圓極化輻射；
[0019](5)支線親合器提高天線發(fā)射、接收端口的隔離度，使得天線能有效工作于全雙工狀態(tài)。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型一種雙頻帶圓極化射頻識(shí)別閱讀器天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是圖1中印制于下層介質(zhì)基板下表面的支線耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是圖1中印制于下層介質(zhì)基板上表面的地板結(jié)構(gòu)不意圖；
[0023]圖4是圖1中印制于上層介質(zhì)基板上表面的福射單元；
[0024]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例在900MHz附近和2.45GHz附近的反射系數(shù)Sll;
[0025]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例在900MHz附近和2.45GHz附近的AR。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0027]實(shí)施例
[0028]如圖1-圖4所示，一種雙頻帶圓極化射頻識(shí)別閱讀器天線，用于射頻識(shí)別(RFID)系統(tǒng)，包括兩層介質(zhì)基板、支線耦合器、地板及輻射單元，所述兩層介質(zhì)基板包括上、下層介質(zhì)基板2、1，所述支線耦合器印制于下層介質(zhì)基板的下表面，所述地板印制于下層介質(zhì)基板的上表面，所述福射單元印制于上層介質(zhì)基板的上表面，所述福射單元9具體為方形，所述方形的四個(gè)邊的中心處均開有矩形槽，所述矩形槽均向方形內(nèi)凸起，在方形內(nèi)的對(duì)角線方向開有兩個(gè)圓形槽，所述兩個(gè)圓形槽半徑不同，本實(shí)施例中兩個(gè)圓形槽的圓心點(diǎn)均位于對(duì)角線上。
[0029]所述上、下層介質(zhì)基板材料采用FR4，介電常數(shù)為4.4，損耗角正切為0.02，厚度為
1.6mm。兩層基板材料一致，間隔垂直距離為20mm放置，且上、下層介質(zhì)基板的中心在同一條豎直直線上。下層介質(zhì)版的大小為200mm*200mm，上層介質(zhì)板的大小為152mm*152mm。采用兩層介質(zhì)板的原因是支線耦合器與輻射板之間被參考地分開，以保持良好的圓極化純度。
[0030]如圖2所示，所述支線耦合器印制于下層介質(zhì)基板的下表面，支線耦合器的基本形狀為正方形，邊長為48mm，正方形的對(duì)邊寬度相等，鄰邊寬度不相等，所述正方形的四個(gè)頂點(diǎn)分別引出四條支線6構(gòu)成四個(gè)支線端口。所述支線耦合器逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度放置，最下面頂點(diǎn)引出的支線端口為第一端口 port I，按照逆時(shí)針的方向依次為第二端口 port2、第三端口port3及第四端口 port4，所述第一及第二端口分別作為發(fā)射信號(hào)饋電端口及接收信號(hào)饋電端口。
[0031 ] 第二端口 port2與第三端口 port3之間的邊長4與其對(duì)邊即第一端口 port I及第四端口 port4之間的邊長5寬度相等，其寬度為2.6mm。
[0032]第一端口portl與第二端口 port2之間的邊長3與其對(duì)邊的寬度相等，其寬度為5mm，為了增加隔離度，在第一端口portl及第四端口port4之間的邊長的中點(diǎn)處凸起一個(gè)矩形，其長寬為4_*10_。所述正方形的四個(gè)頂點(diǎn)分別引出四條支線6的長度和寬度分別為36.7mm和3mm。
[0033]其中，位于介質(zhì)基板邊緣的兩個(gè)支線端口portl和port4分別作為發(fā)射信號(hào)饋電端口和接收信號(hào)饋電端口。表面電流從port I分成兩個(gè)支路，進(jìn)入portl的能量均勾地以90°相差分配給port2和port3，同時(shí)port 4附近的電流被載波偏置大大衰減，實(shí)現(xiàn)良好的隔離度。
[0034]所述地板包括兩個(gè)H形槽，所述兩個(gè)H形槽分別位于第二端口port2及第三端口port3正對(duì)應(yīng)的下層介質(zhì)基板的上表面，所述H形槽由兩條豎線7及位于兩條豎線之間且與兩個(gè)豎線垂直的橫線8構(gòu)成，所述H形槽的兩條橫線分別與第三端口及第二端口的支線垂直，所述豎線的長度為41mm,寬度為Imm;橫線8長度為41.4mm，寬度為0.5mm。第二端口 port2和第三端口 port3與地板上兩個(gè)正交H型縫隙耦合，產(chǎn)生圓極化輻射。
[00；35]所述福射單元9印制于上層介質(zhì)基板的上表面，所述福射單元具體為方形，所述方形的四個(gè)邊的中心處均開有矩形槽10，在方形內(nèi)的對(duì)角線方向開有兩個(gè)圓形槽11、12。
[0036]所述方形大小為120mm*120mm,矩形槽的尺寸為以增加2.45GHz諧振頻點(diǎn)，同時(shí)，在方形的對(duì)角線上開非對(duì)稱圓形槽，形成微擾，實(shí)現(xiàn)圓極化，所述兩個(gè)圓形槽的半徑不同，半徑分別為8mm及4mm。
[0037]以上述尺寸制作的雙頻帶圓極化射頻識(shí)別閱讀器天線仿真結(jié)果如圖5和圖6所示，其中，圖5為900MHz附近和2.45GHz附近的反射系數(shù)Sll曲線圖，用于考察1dB帶寬，可以看出，900MHz附近的1dB帶寬為720-940MHZ,覆蓋了歐洲標(biāo)準(zhǔn)(865-869MHz)和美國標(biāo)準(zhǔn)(902-928MHz) ； 2.45GHz附近的1dB帶寬為2.36GHz_2.75GHz，帶寬比達(dá)到15.9%。圖6為900MHz附近的軸比AR曲線圖，用于考察3dB圓極化帶寬，可以看出，在1dB頻帶內(nèi)，天線的軸比基本小于3dB，實(shí)現(xiàn)了良好的圓極化。
[0038]本實(shí)用新型采用支線耦合器，優(yōu)化單天線雙端口的隔離度。同時(shí)，新型的開槽方式應(yīng)用于輻射表面，增加圓極化頻帶，優(yōu)化圓極化帶寬，實(shí)現(xiàn)雙頻帶雙圓極化;應(yīng)用于參考地面，與支線耦合器的port2和port3實(shí)現(xiàn)縫隙耦合，產(chǎn)生圓極化輻射。且新型的開槽使得整個(gè)天線得到小型化。
[0039]本實(shí)用新型雙頻帶、較寬帶、圓極化、小型化平衡優(yōu)化，以最小的尺寸獲得最大的輻射帶寬和圓極化帶寬。
[0040]上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙頻帶圓極化射頻識(shí)別閱讀器天線，其特征在于，包括兩層介質(zhì)基板、支線耦合器、地板及輻射單元，所述兩層介質(zhì)基板包括上、下層介質(zhì)基板，所述支線耦合器印制于下層介質(zhì)基板的下表面，所述地板印制于下層介質(zhì)基板的上表面，所述輻射單元印制于上層介質(zhì)基板的上表面，所述輻射單元具體為方形，所述方形的四個(gè)邊的中心處均開有矩形槽，在方形內(nèi)的對(duì)角線方向開有兩個(gè)圓形槽。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻帶圓極化射頻識(shí)別閱讀器天線，其特征在于，所述兩個(gè)圓形槽的半徑不同。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻帶圓極化射頻識(shí)別閱讀器天線，其特征在于，所述支線耦合器具體為正方形，所述正方形的對(duì)邊寬度相等，鄰邊寬度不相等，所述正方形的四個(gè)頂點(diǎn)分別引出四條支線構(gòu)成四個(gè)支線端口。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙頻帶圓極化射頻識(shí)別閱讀器天線，其特征在于，所述支線耦合器逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度放置，最下面頂點(diǎn)引出的支線端口為第一端口，按照逆時(shí)針的方向依次為第二端口、第三端口及第四端口，所述第一及第二端口分別作為發(fā)射信號(hào)饋電端口及接收信號(hào)饋電端口。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻帶圓極化射頻識(shí)別閱讀器天線，其特征在于，所述地板包括兩個(gè)H形槽，所述兩個(gè)H形槽分別位于第二端口及第三端口正對(duì)應(yīng)的下層介質(zhì)基板的上表面。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種雙頻帶圓極化射頻識(shí)別閱讀器天線，其特征在于，所述兩個(gè)H形槽的中間橫線分別與位于下層介質(zhì)基板下表面的第二端口的支線及第三端口的支線垂直。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙頻帶圓極化射頻識(shí)別閱讀器天線，其特征在于，在第一端口及第四端口之間的正方形的邊長中點(diǎn)處凸起一個(gè)矩形，所述矩形長寬為4mm*l Omm。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻帶圓極化射頻識(shí)別閱讀器天線，其特征在于，所述上、下層介質(zhì)基板的材料相同，上、下層介質(zhì)基板之間的垂直距離為20mm。
【文檔編號(hào)】H01Q1/36GK205488479SQ201620078320
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年1月26日
【發(fā)明人】黃惠芬, 李婷
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)