一种双频带圆极化射频识别阅读器天线的制作方法

文档序号:10805361
一种双频带圆极化射频识别阅读器天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种双频带圆极化射频识别阅读器天线,用于射频识别系统,包括两层介质基板、支线耦合器、地板及辐射单元,所述两层介质基板包括上、下层介质基板,所述支线耦合器印制于下层介质基板的下表面,所述地板印制于下层介质基板的上表面,所述辐射单元印制于上层介质基板的上表面,所述辐射单元具体为方形,所述方形的四个边的中心处均开有矩形槽,在方形内的对角线方向开有两个圆形槽。本实用新型双频带、较宽带、圆极化、小型化平衡优化,以最小的尺寸获得最大的辐射带宽和圆极化带宽。
【专利说明】
一种双频带圆极化射频识别阅读器天线
技术领域
[0001]本实用新型涉及射频识别领域,具体涉及一种双频带圆极化射频识别阅读器天线。
【背景技术】
[0002]射频识别(Rad1Frequency Identificat1n,RFID)起源于20世纪40年代雷达技术的发展,是一种非接触的自动识别技术,也叫做电子标签技术。它通过射频信号自动识别目标并获取目标数据,全部过程无人值守。RFID技术涉及微电子,材料,装备及工艺信息,管理等诸多高技术前沿的多学科,多技术交叉技术群,涵盖了无线通信,电磁辐射,无线收发,芯片设计,制造,装配,天线设计,数据交换,信息安全等技术。随着相关技术发展,RFID技术的应用日趋广泛,有专家预言,它有可能成为继移动通讯技术、互联网技术之后又一项影响全球经济与人们生活的新技术。特别是我国基于RFID技术的二代身份证的应用,使得中国人民对RFID的理解更深一层。RFID是被认为21世纪最具有发展前途的技术之一。
[0003]射频识别(RFID)技术是物联网中非常重要的一部分。应用于RFID系统读写器的天线是其最重要的设备之一,目前已经成为了研究热点。一方面,远场应用的RFID天线通常采用高增益的圆极化天线或天线阵列,以增加其读取距离。近场的RFID读写器天线则需要强磁场,宽频带和低增益的特性,同时产生的磁场应该均匀分布以避免产生漏读现象。另一方面,RFID系统中的读写器输入输出信号需要有较好的收发隔离,该隔离度成为影响系统灵敏度的重要因素之一。为了使得系统获得更好的读取标签信号能力,需要尽可能降低接收机中发射机信号的功率。
【实用新型内容】
[0004]为了克服现有技术存在的缺点与不足,本实用新型提供一种双频带圆极化射频识别阅读器天线。
[0005]本实用新型采用如下技术方案:
[0006]—种双频带圆极化射频识别阅读器天线,包括两层介质基板、支线耦合器、地板及辐射单元,所述两层介质基板包括上、下层介质基板,所述支线耦合器印制于下层介质基板的下表面,所述地板印制于下层介质基板的上表面,所述辐射单元印制于上层介质基板的上表面,所述辐射单元具体为方形,所述方形的四个边的中心处均开有矩形槽,在方形内的对角线方向开有两个圆形槽。
[0007]所述两个圆形槽的半径不同。
[0008]所述支线耦合器具体为正方形,所述正方形的对边宽度相等,邻边宽度不相等,所述正方形的四个顶点分别引出四条支线构成四个支线端口。
[0009]所述支线耦合器逆时针旋转90度放置,最下面顶点引出的支线端口为第一端口,按照逆时针的方向依次为第二端口、第三端口及第四端口,所述第一及第二端口分别作为发射信号馈电端口及接收信号馈电端口。
[0010]所述地板包括两个H形槽,所述两个H形槽分别位于第二端口及第三端口正对应的下层介质基板的上表面。
[0011 ]所述两个H形槽的中间横线分别与位于下层介质基板下表面的第二端口的支线及第三端口的支线垂直。
[0012]在第一端口及第四端口之间的正方形的边长中点处凸起一个矩形,所述矩形长宽为4mm*10mmo
[0013]所述上、下层介质基板的材料相同,上、下层介质基板之间的垂直距离为20mm。
[0014]本实用新型的有益效果:
[0015](I)在原线极化天线的辐射表面开非对称圆形槽,实现圆极化;
[0016](2)在原单频带天线的辐射表面开矩形槽,增加频点,实现双频带圆极化;
[0017](3)采用双层介质基板,使得支线耦合器与辐射板之间被参考地分开,以保持良好的圆极化纯度;
[0018](4)参考地板开相互正交的两个H型槽,与支线耦合器耦合产生圆极化辐射;
[0019](5)支线親合器提高天线发射、接收端口的隔离度,使得天线能有效工作于全双工状态。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型一种双频带圆极化射频识别阅读器天线的结构示意图;
[0021]图2是图1中印制于下层介质基板下表面的支线耦合器的结构示意图;
[0022]图3是图1中印制于下层介质基板上表面的地板结构不意图;
[0023]图4是图1中印制于上层介质基板上表面的福射单元;
[0024]图5是本实用新型实施例在900MHz附近和2.45GHz附近的反射系数Sll;
[0025]图6是本实用新型实施例在900MHz附近和2.45GHz附近的AR。
【具体实施方式】
[0026]下面结合实施例及附图,对本实用新型作进一步地详细说明,但本实用新型的实施方式不限于此。
[0027]实施例
[0028]如图1-图4所示,一种双频带圆极化射频识别阅读器天线,用于射频识别(RFID)系统,包括两层介质基板、支线耦合器、地板及辐射单元,所述两层介质基板包括上、下层介质基板2、1,所述支线耦合器印制于下层介质基板的下表面,所述地板印制于下层介质基板的上表面,所述福射单元印制于上层介质基板的上表面,所述福射单元9具体为方形,所述方形的四个边的中心处均开有矩形槽,所述矩形槽均向方形内凸起,在方形内的对角线方向开有两个圆形槽,所述两个圆形槽半径不同,本实施例中两个圆形槽的圆心点均位于对角线上。
[0029]所述上、下层介质基板材料采用FR4,介电常数为4.4,损耗角正切为0.02,厚度为
1.6mm。两层基板材料一致,间隔垂直距离为20mm放置,且上、下层介质基板的中心在同一条竖直直线上。下层介质版的大小为200mm*200mm,上层介质板的大小为152mm*152mm。采用两层介质板的原因是支线耦合器与辐射板之间被参考地分开,以保持良好的圆极化纯度。
[0030]如图2所示,所述支线耦合器印制于下层介质基板的下表面,支线耦合器的基本形状为正方形,边长为48mm,正方形的对边宽度相等,邻边宽度不相等,所述正方形的四个顶点分别引出四条支线6构成四个支线端口。所述支线耦合器逆时针旋转90度放置,最下面顶点引出的支线端口为第一端口 port I,按照逆时针的方向依次为第二端口 port2、第三端口port3及第四端口 port4,所述第一及第二端口分别作为发射信号馈电端口及接收信号馈电端口。
[0031 ] 第二端口 port2与第三端口 port3之间的边长4与其对边即第一端口 port I及第四端口 port4之间的边长5宽度相等,其宽度为2.6mm。
[0032]第一端口portl与第二端口 port2之间的边长3与其对边的宽度相等,其宽度为5mm,为了增加隔离度,在第一端口portl及第四端口port4之间的边长的中点处凸起一个矩形,其长宽为4_*10_。所述正方形的四个顶点分别引出四条支线6的长度和宽度分别为36.7mm和3mm。
[0033]其中,位于介质基板边缘的两个支线端口portl和port4分别作为发射信号馈电端口和接收信号馈电端口。表面电流从port I分成两个支路,进入portl的能量均勾地以90°相差分配给port2和port3,同时port 4附近的电流被载波偏置大大衰减,实现良好的隔离度。
[0034]所述地板包括两个H形槽,所述两个H形槽分别位于第二端口port2及第三端口port3正对应的下层介质基板的上表面,所述H形槽由两条竖线7及位于两条竖线之间且与两个竖线垂直的横线8构成,所述H形槽的两条横线分别与第三端口及第二端口的支线垂直,所述竖线的长度为41mm,宽度为Imm;横线8长度为41.4mm,宽度为0.5mm。第二端口 port2和第三端口 port3与地板上两个正交H型缝隙耦合,产生圆极化辐射。
[00;35]所述福射单元9印制于上层介质基板的上表面,所述福射单元具体为方形,所述方形的四个边的中心处均开有矩形槽10,在方形内的对角线方向开有两个圆形槽11、12。
[0036]所述方形大小为120mm*120mm,矩形槽的尺寸为以增加2.45GHz谐振频点,同时,在方形的对角线上开非对称圆形槽,形成微扰,实现圆极化,所述两个圆形槽的半径不同,半径分别为8mm及4mm。
[0037]以上述尺寸制作的双频带圆极化射频识别阅读器天线仿真结果如图5和图6所示,其中,图5为900MHz附近和2.45GHz附近的反射系数Sll曲线图,用于考察1dB带宽,可以看出,900MHz附近的1dB带宽为720-940MHZ,覆盖了欧洲标准(865-869MHz)和美国标准(902-928MHz) ; 2.45GHz附近的1dB带宽为2.36GHz_2.75GHz,带宽比达到15.9%。图6为900MHz附近的轴比AR曲线图,用于考察3dB圆极化带宽,可以看出,在1dB频带内,天线的轴比基本小于3dB,实现了良好的圆极化。
[0038]本实用新型采用支线耦合器,优化单天线双端口的隔离度。同时,新型的开槽方式应用于辐射表面,增加圆极化频带,优化圆极化带宽,实现双频带双圆极化;应用于参考地面,与支线耦合器的port2和port3实现缝隙耦合,产生圆极化辐射。且新型的开槽使得整个天线得到小型化。
[0039]本实用新型双频带、较宽带、圆极化、小型化平衡优化,以最小的尺寸获得最大的辐射带宽和圆极化带宽。
[0040]上述实施例为本实用新型较佳的实施方式,但本实用新型的实施方式并不受所述实施例的限制,其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种双频带圆极化射频识别阅读器天线,其特征在于,包括两层介质基板、支线耦合器、地板及辐射单元,所述两层介质基板包括上、下层介质基板,所述支线耦合器印制于下层介质基板的下表面,所述地板印制于下层介质基板的上表面,所述辐射单元印制于上层介质基板的上表面,所述辐射单元具体为方形,所述方形的四个边的中心处均开有矩形槽,在方形内的对角线方向开有两个圆形槽。2.根据权利要求1所述的一种双频带圆极化射频识别阅读器天线,其特征在于,所述两个圆形槽的半径不同。3.根据权利要求1所述的一种双频带圆极化射频识别阅读器天线,其特征在于,所述支线耦合器具体为正方形,所述正方形的对边宽度相等,邻边宽度不相等,所述正方形的四个顶点分别引出四条支线构成四个支线端口。4.根据权利要求3所述的一种双频带圆极化射频识别阅读器天线,其特征在于,所述支线耦合器逆时针旋转90度放置,最下面顶点引出的支线端口为第一端口,按照逆时针的方向依次为第二端口、第三端口及第四端口,所述第一及第二端口分别作为发射信号馈电端口及接收信号馈电端口。5.根据权利要求1所述的一种双频带圆极化射频识别阅读器天线,其特征在于,所述地板包括两个H形槽,所述两个H形槽分别位于第二端口及第三端口正对应的下层介质基板的上表面。6.根据权利要求5所述的一种双频带圆极化射频识别阅读器天线,其特征在于,所述两个H形槽的中间横线分别与位于下层介质基板下表面的第二端口的支线及第三端口的支线垂直。7.根据权利要求3所述的一种双频带圆极化射频识别阅读器天线,其特征在于,在第一端口及第四端口之间的正方形的边长中点处凸起一个矩形,所述矩形长宽为4mm*l Omm。8.根据权利要求1所述的一种双频带圆极化射频识别阅读器天线,其特征在于,所述上、下层介质基板的材料相同,上、下层介质基板之间的垂直距离为20mm。
【文档编号】H01Q1/36GK205488479SQ201620078320
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月26日
【发明人】黄惠芬, 李婷
【申请人】华南理工大学
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