一种多层结构的射频识别天线的制作方法

本实用新型涉及射频识别技术领域，特别是一种多层结构的射频识别天线。

背景技术：

射频识别（RFID）技术促进物RFID天线联网飞速发展，而则是物联网实际应用中的一个关键部件。为了能够正确识别任意方位的电子标签，RFID天线采用圆极化形式，并以其体积小、重量轻、成本低的微带天线而常见。

微带天线的馈电方式对天线的带宽、增益及驻波比等性能参数影响至关重要，最为简单的馈电方式为单馈法，利用简并模分离元形式得到辐射波的圆极化形式。但由于分离元的形式、馈点以及位置对天线指标影响甚大，建模及仿真难度大，仿真和实际测试结果间存在较大误差，需经过反复调试校准，导致天线研制周期增加，成品率下降。另外，双馈法技术结合加载集总电容、电感器件可以有效地改善天线轴比带宽，但集总元件射频寄生参数难以准确提取，使得加载技术馈电网络设计的难度大大增加。再者，有学者提出的S型水平蜿蜒带条馈电技术，能显著提高天线增益，但其较大的天线尺寸，不适合于微带天线小型化应用。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供了一种多层结构的射频识别天线。

本实用新型采用的技术方案是这样的：一种多层结构的射频识别天线，具体包括上FR4板、下FR4板、主辐射贴片、寄生贴片、四个支撑柱、接地面和3dB电桥，所述主辐射贴片位于下FR4板的上表面的中央，所述寄生贴片位于上FR4板的上表面，所述主辐射贴片为边长L1的正方形结构，所述寄生贴片和上FR4板为边长L2的正方形结构，所示下FR4板为边长L3的正方形结构，所述边长L1＜ L2＜L3，所述上FR4板和下FR4板之间平行并通过四个支撑柱连接，所述上FR4板和下FR4板之间具有空气介质层，所述接地面和3dB电桥设置在下FR4板的下表面，所述下FR4板的下表面设置了SMA接头。

进一步的，所述主辐射贴片设置了2个金属化通孔，所述金属化通孔与3dB电桥的输出端口连接。

进一步的，所述上FR4板的下表面无金属层。

进一步的，所述支撑柱包括依次连接的第一支撑段、第二支撑段和第三支撑段，所述第一支撑段贯穿下FR4板，所述第一支撑段在下FR4板的下表面具有限位接头，所述第二支撑段的直径大于第一支撑段的直径，第二支撑段位于上FR4板和下FR4板之间，所述第二支撑段的上端与上FR4板的下表面接触，所述第三支撑段贯穿上FR4板，所述第三支撑段的直径小于第二支撑段，所述地第三支撑段的上端具有呈圆弧面的限位接头。

进一步的，所述下FR4板的厚度h1的取值范围为3-3.5mm，所述上FR4板的厚度h2的取值范围为2.5-3mm，所述空气介质层的厚度h的取值范围为13-15mm。

进一步的，所述下FR4板厚度h1为3.5mm，所述上FR4板厚度h2为3mm，所述空气介质层的厚度h为15mm。

进一步的，所述3dB电桥包括第一主臂线、第二主臂线、第一支线、第二支线、输入端口、第一输出端口、第二输出端口和隔离端口，所述第一主臂线长度为四分之一波长，所述第一主臂线包括第一主臂线Ⅰ段、第一主臂线Ⅱ段和第一主臂线Ⅲ段，所述第一主臂线Ⅰ段和第一主臂线Ⅲ段均垂直于第一主臂线Ⅱ段，所述第二主臂线长度为四分之一波长，所述第二主臂线包括第二主臂线Ⅰ段、第二主臂线Ⅱ段和第二主臂线Ⅲ段，所述第二主臂线Ⅰ段和第二主臂线Ⅲ段均垂直于第二主臂线Ⅱ段，所述第一主臂线Ⅰ段和第二主臂线Ⅰ段通过第一支线连接，所述第一支线呈“L”型，所述第一主臂线Ⅲ段和第二主臂线Ⅲ段通过第二支线连接，所述第二支线呈“L”型，所述第一主臂线Ⅰ段和第一支线的连接处设置第一输出端口，所述第二主臂线Ⅰ段与第一支线的连接处设置第二输出端口，所述第一输出端口和第二输出端口分别具有金属化通孔，所述第一主臂线Ⅲ段与第二支线的连接处设置输入端口，所述第二主臂线Ⅲ段与第二支线连接处设置隔离端口，所述隔离端口处设置了隔离电阻。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型在于采用两块普通的FR4基板，并对金属层进行部分腐蚀，该射频识别天线驻波比和增益性能得到提高，而且天线体积小、成本低、结构紧凑；

2.本实用新型易于加工，复制性好，部分采用印制电路板集成，便于大批量生产，降低成本；

3.本实用新型多层结构的射频识别天线的驻波比和增益性能得到提高；

4.本实用新型的3dB电桥将天线的相对阻抗带宽增加到了51%，从而进一步改善天线的电性能指标。

附图说明

图1是本实用新型多层结构的射频识别天线的结构示意图。

图2是本实用新型3dB电桥的结构示意图。

图中标记：下FR4板-1，上FR4板-2，SMA接头-3，3dB电桥-4，接地面-5，主辐射贴片-6，寄生贴片-7，第一支撑段-8，第二支撑段-9，第三支撑段-10，金属化通孔-11，第一主臂线-12，第二主臂线-13，第二支线-14，第一支线-15，输入端口-16，第一输出端口-17，第二输出端口-18，隔离端口-19，隔离电阻-20，金属化通孔-21。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，一种多层结构的射频识别天线，具体包括上FR4板2、下FR4板1、主辐射贴片6、寄生贴片7、四个支撑柱、接地面5和3dB电桥4，所述主辐射贴片6位于下FR4板1的上表面的中央，所述寄生贴片7位于上FR4板2的上表面，所述主辐射贴片6为边长L1的正方形结构，所述寄生贴片7和上FR4板2为边长L2的正方形结构，所示下FR4板1为边长L3的正方形结构，所述边长L1＜ L2＜L3，所述上FR4板2和下FR4板1之间平行并通过四个支撑柱连接，所述上FR4板2和下FR4板1之间具有空气介质层，所述接地面5和3dB电桥4设置在下FR4板的下表面，所述下FR4板的下表面设置了SMA接头3。采用上FR4板2和下FR4板1，并对板表面的主辐射贴片6、寄生贴片7的大小关系和位置进行设置，使增益性能和驻波比得到改善，为了防止 3dB电桥4中的带线短路，印制电路板表面进行了涂覆绝缘漆。

所述主辐射贴片6设置了2个金属化通孔11，所述金属化通孔11与3dB电桥4的输出端口连接。所示3dB电桥4具有2个输出端口，3dB电桥4的输出端口通过金属化通孔11实现对主辐射贴片6的探针馈电。

所述上FR4板2的下表面无金属层，所述上FR4板2的下表面的金属层被腐蚀掉。上表面的金属层即寄生贴片7保留作为辐射单元。

所述支撑柱包括依次连接的第一支撑段8、第二支撑段9和第三支撑段10，所述第一支撑段8贯穿下FR4板1，所述第一支撑段8在下FR4板的下表面具有限位接头，所述第二支撑段9的直径大于第一支撑段8的直径，第二支撑段9位于上FR4板2和下FR4板1之间，所述第二支撑段9的上端与上FR4板2的下表面接触，所述第三支撑段10贯穿上FR4板2，所述第三支撑段10的直径小于第二支撑段9，所述地第三支撑段10的上端具有呈圆弧面的限位接头。所述支撑柱采用熟料支撑柱，简单而有效地实现了上FR4板2和下FR4板1之间的支撑，而且实现了机械连接稳定，不会对天线的电磁性能产生影响。

所述下FR4板2的厚度h1的取值范围为3-3.5mm，所述上FR4板1的厚度h2的取值范围为2.5-3mm，所述空气介质层的厚度h的取值范围为13-15mm。

所述下FR4板2厚度h1为3.5mm，所述上FR4板1厚度h2为3mm，所述空气介质层的厚度h为15mm。

如图2所示，所述3dB电桥4包括第一主臂线12、第二主臂线13、第一支线15、第二支线14、输入端口16、第一输出端口17、第二输出端口18和隔离端口19，所述第一主臂线12长度为四分之一波长，阻抗为50欧姆，所述第一主臂线12包括第一主臂线Ⅰ段、第一主臂线Ⅱ段和第一主臂线Ⅲ段，所述第一主臂线Ⅰ段和第一主臂线Ⅲ段均垂直于第一主臂线Ⅱ段，所述第二主臂线13长度为四分之一波长，阻抗为50欧姆，所述第二主臂线13包括第二主臂线Ⅰ段、第二主臂线Ⅱ段和第二主臂线Ⅲ段，所述第二主臂线Ⅰ段和第二主臂线Ⅲ段均垂直于第二主臂线Ⅱ段，所述第一主臂线Ⅰ段和第二主臂线Ⅰ段通过第一支线15连接，所述第一支线15呈“L”型，阻抗为35.4欧姆，长度小于四分之一波长，所述第一主臂线Ⅲ段和第二主臂线Ⅲ段通过第二支线14连接，所述第二支线14呈“L”型，阻抗为35.4欧姆，长度小于四分之一波长，所述第一主臂线Ⅰ段和第一支线15的连接处设置第一输出端口17，所述第二主臂线Ⅰ段与第一支线15的连接处设置第二输出端口18，所述第一输出端口17和第二输出端口18分别具有金属化通孔21，此处为天线馈电端，所述第一主臂线Ⅲ段与第二支线14的连接处设置输入端口16，所述第二主臂线Ⅲ段与第二支线14连接处设置隔离端口19，无信号输出，所述隔离端口19处设置了隔离电阻20。所述3dB电桥4整体呈“L”型。

本实用新型的结构可以使天线驻波比小于2的频宽范围为580-1050MHz，相对阻抗带宽达到51%；在850-1010MHz频带内天线轴比小于3dB，相对轴比带宽达到17%，具有较好圆极化性能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。