本发明涉及近场天线领域，尤其是一种分布均匀的超高频近场天线。
背景技术：
近十多年来，近场天线的应用越来越多，例如现在通信中比较流行的近场通信(nfc)，医学中的热疗和核共振成像，地下资源探测，材料性能测量及各种调制散射近场测量系统的散射探针等。近些年来由于单品级rfid应用的提出，可用于单品级rfid的uhf近场技术得到了广泛的关注。天线作为rfid系统的关键器件，直接影响rfid系统的性能，因此可用于uhf近场rfid系统的阅读器天线也得到了广泛的应用。在uhf近场rfid系统中阅读器天线与标签的耦合机制可以分为磁场耦合和电场耦合。磁场耦合又称为电感耦合，主要感应能量都存储在磁场中。自然界中，具有较高介电常数的物体非常常见，但是具有较高磁导率的物体却非常少。当采用电场耦合时，系统读取性能很可能受到很大的影响，而磁场耦合系统却始终具有较好的性能，因而在研究近场天线是，绝大多数研究人员选择了基于磁场耦合的uhf近场rfid技术。
现有的近场天线的辐射方向大多都是双向辐射，然而天线在读取rfid标签时，往往只需要向标签所在的方向辐射即可。因此，双向辐射，既造成了能源的浪费，同时对rfid标签的读取效果也不好。
技术实现要素：
本发明提供一种分布均匀的超高频近场天线，旨在克服现有近场天线不能单向辐射的现状。
本发明采用了以下技术措施：
一种分布均匀的超高频近场天线，包括依次排列且平行设置的第一基片、第二基片和反射片；
第一基片上设有近场天线，所述近场天线包括相互连接矩形部和馈电部，所述矩形部包括第一矩形和第二矩形，所述第一矩形的面积小于所述第二矩形，所述馈电部位于所述第二矩形远离所述第一矩形的一侧，所述第一基片用于发射法向磁场；
第二基片上设有按照矩阵排列的周期单元，所述周期单元形成n行*m列，每一行周期单元平行于所述第一矩形和所述第二矩形的连接线；每一周期单元为正方形，每一周期单元包括分别从所述正方形四角引出的四条导线，四条导线关于所述正方形的中心成中心对称结构；同一行内，每一周期单元的导线宽度及导线间的间距相等，同一列中，沿所述第一矩形到所述第二矩形的方向上，每一周期单元的导线宽度递减，导线间的间距递增；
反射片，用于反射所述法向磁场，使所述法向磁场单向辐射。
作为进一步改进，每一导线包括顺序连接的第一连接部、第二连接部、第三连接部以及第四连接部；每一第一连接部分别设置在所述正方形的四个顶角；每一第二连接部靠近所述正方形的一边设置，且在延伸方向上与相邻的第二连接部的间距为p1；每一第三连接部垂直于与其相连的第二连接部，且在延伸方向上与相邻的第三连接部的间距为p1；每一第四连接部垂直于与其相连的第三连接部，且在延伸方向上与相邻的第四连接部的间距为p1。
作为进一步改进，每一周期单元内，所述导线的宽度p2与p1的和均相等。
作为进一步改进，每一周期单元内p2与p1的和的取值范围为4mm-5mm。
作为进一步改进，沿所述第一矩形到所述第二矩形的方向上的第一行的周期单元中，p1的取值范围为1.9mm-2.1mm，p2的取值范围为2.15mm-2.35mm。
作为进一步改进，同一列中，相邻两个周期单元p1的差值为0mm-0.9mm。
作为进一步改进，所述周期单元的边长l的取值范围为25mm-26mm。
作为进一步改进，所述第一基片和所述第二基片的间距为4mm-6mm，所述第二基片和所述反射片的间距为9mm-11mm。
作为进一步改进，所述第一基片和所述第二基片的厚度为0.6mm-1mm，且所述第一基片和所述第二基片的厚度相同。
作为进一步改进，所述周期单元形成10行*10列的阵列排布。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：
本发明提供一种分布均匀的超高频近场天线，本发明采用三层结构，第一基片上设有近场天线，用于发射法向磁场，第二基片上设有周期单元，配合第一基片使法向磁场沿垂直第一基片的方向辐射，反射片使用铝合金材料制成，可反射法向磁场，使天线发出的法向磁场实现单向辐射。同时，通过改进周期单元的规格，保证同一行内，每一周期单元的导线宽度及导线间的间距相等，同一列中，沿所述第一矩形到所述第二矩形的方向上，每一周期单元的导线宽度递减，导线间的间距递增，使天线各个位置的法向磁场在辐射方向上的辐射距离相同，对rfid标签的读取距离相同，使读取效果更佳。
附图说明
附图1是本发明一种分布均匀的超高频近场天线的结构示意图。
附图2是本发明一种分布均匀的超高频近场天线第一基片的结构示意图。
附图3是本发明一种分布均匀的超高频近场天线第二基片的结构示意图。
附图4是本发明一种分布均匀的超高频近场天线周期单元的结构示意图。
附图5是本发明一种分布均匀的超高频近场天线零相位移偏移线的结构示意图。
附图6是本发明一种分布均匀的超高频近场天线周期单元规格相同时的仿真结果图。
附图7是本发明一种分布均匀的超高频近场天线周期单元规格渐变时的仿真结果图。
主要元件符号说明
第一基片1
矩形部11
第一矩形111
第二矩形112
馈电部12
第二基片2
周期单元21
导线211
第一连接部211-a
第二连接部211-b
第三连接部211-c
第四连接部211-d
反射片3
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
请参考图1-图5，本实施例提供一种分布均匀的超高频近场天线，包括依次排列且平行设置的第一基片1、第二基片2和反射片3；
请参考图2，本实施例中，第一基片1上设有近场天线，所述近场天线包括相互连接矩形部11和馈电部12，所述矩形部11包括第一矩形111和第二矩形112，所述第一矩形111的面积小于所述第二矩形112，所述馈电部12位于所述第二矩形112远离所述第一矩形111的一侧，所述第一基片1用于发射法向磁场。所述近场天线由零相位移偏移线组成，且所述近场天线的边长均如图5所示，由若干个“凸”字型电路组成，且相邻的“凸”字型电路方向相反。
请参考图3和图4，本实施例中，第二基片2上设有按照矩阵排列的周期单元21，所述周期单元21形成n行*m列，每一行周期单元21平行于所述第一矩形111和所述第二矩形112的连接线；每一周期单元21为正方形，每一周期单元21包括分别从所述正方形四角引出的四条导线211，四条导线211关于所述正方形的中心成中心对称结构；同一行内，每一周期单元21的导线211宽度及导线211间的间距相等，同一列中，沿所述第一矩形111到所述第二矩形112的方向上，每一周期单元21的导线211宽度递减，导线211间的间距递增；所述第二基片2用于配合第一基片1使法向磁场沿垂直第一基片1的方向辐射。
反射片3，用于反射所述法向磁场，使所述法向磁场单向辐射。
请参考图4，本实施例中，每一导线211包括顺序连接的第一连接部211-a、第二连接部211-b、第三连接部211-c以及第四连接部211-d；每一第一连接部211-a分别设置在所述正方形的四个顶角；每一第二连接部211-b靠近所述正方形的一边设置，且在延伸方向上与相邻的第二连接部211-b的间距为p1；每一第三连接部211-c垂直于与其相连的第二连接部211-b，且在延伸方向上与相邻的第三连接部211-c的间距为p1；每一第四连接部211-d垂直于与其相连的第三连接部211-c，且在延伸方向上与相邻的第四连接部211-d的间距为p1。
本实施例提供的近场天线为三层结构，其中，第一基片1上设有近场天线，用于发射法向磁场，第二基片2上设有周期单元21，配合第一基片1使法向磁场沿垂直第一基片1的方向辐射，反射片3使用铝合金材料制成，可反射法向磁场，使天线发出的法向磁场实现单向辐射。单向辐射的近场天线可以让使用者根据需求来选择天线的辐射方向，且能力都用于单一方向的辐射，既减少了整体能力的使用量，也大大增加了能力的利用率。
同时，经过实际测验得出，请参考图6，当没每一周期单元21的规格均相同时，近场天线在不同位置的读取距离不同，也就是说法向磁场在不同位置的辐射距离不同，这一现象会影响天线对rfid标签的读取效果。为了解决这一问题，本实施例中，严格设定了周期单元21的规格，保证同一行内，每一周期单元21的导线211宽度及导线211间的间距相等，同一列中，沿所述第一矩形111到所述第二矩形112的方向上，每一周期单元21的导线211宽度递减，导线211间的间距递增，也就是p1递减，p2递增，通过这种设定，请参考图7，此时天线各个位置的法向磁场在辐射方向上的辐射距离相同，对rfid标签的读取距离相同，使读取效果更佳。
进一步地，本实施例中，为保证法向磁场的读取距离在可控制范围内，每一周期单元21内，所述导线211的宽度p2与p1的和均相等，本实施例中，每一周期单元21内p2与p1的和的取值范围为4mm-5mm。
进一步地，本实施例中，为保证法向磁场辐射距离和辐射强度达到使用要求，沿所述第一矩形111到所述第二矩形112的方向上的第一行的周期单元21中，也紧挨着就是处于零相位偏移线的一行周期单元21中，p1的取值范围为1.9mm-2.1mm，p2的取值范围为2.15mm-2.35mm。
进一步地，本实施例中，为了使天线各个位置的法向磁场辐射距离更均匀，同一列中，相邻两个周期单元21p1的差值为0mm-0.9mm。
进一步地，本实施例中，为了使法向磁场的辐射方向尽可能的垂直于所述第一基片1且对rfid标签的读取效果更好，所述周期单元21的边长l的取值范围为25mm-26mm，所述第一基片1和所述第二基片2的间距为4mm-6mm，所述第二基片2和所述反射片3的间距为9mm-11mm，所述第一基片1和所述第二基片2的厚度为0.6mm-1mm，且所述第一基片1和所述第二基片2的厚度相同，所述周期单元21形成10行*10列的阵列排布。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。