专利名称：一种rfid定向天线阵列的制作方法
技术领域：
本实用新型属于射频识别技术领域，尤其涉及一种RFID定向天线阵列。
背景技术：
RFID是射频识别技术的英文(Radio Frequency Identification)的縮写， 射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，射频识别技术 是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递 并通过所传递的信息达到识别目的的技术。射频识别(RFID)技术现在得到了 越来越广泛的应用，特别是超高频(UHF)频段射频识别技术，有着非常巨大 的发展潜力。目前UHF频段RFID技术在物流、仓储管理等方面被认为非常有 发展前途的行业。在物流、仓储、人员管理中最为常见的场景就是物品或人出 入装有RFID天线的门，RFID阅读器就通过天线对出入的物品进行读取。现有 的RFID天线多为圆极化平板天线，如图1和图2所示，现有圆极化平板天线 的波束一般都较窄，如果物品4通过时，过高或过低的位置标签5就可能在波 束范围之外，人员佩戴的标签卡过高或过低也可能在波束范围之外，从而造成 漏读。另外，如图1所示，RFID天线2的最基本的安装方式是与门框1保持平 行，RF工D天线2发出天线波束3，但是在实际的使用过程中，为了使RFID阅 读器能够提前读取信息，需要使RFID天线2保持一定角度的倾斜，如图2所 示，使RFID天线2与门框1保持30度的角度，发出的天线波束3也产生30 度的倾斜角度。 一般情况下，RFID天线2的尺寸大约与RFID所使用的频段的 波长接近，例如915MHz的电波波长为32.7cm，实测一些常用的天残尺寸为 28cm 30cm。这类天线的厚度一般为4cm 6cm。在一些场合要将天线内藏在门 框里，门框的厚度大约至少需要28cmXsin30。+4cm二18cm，这个厚度的尺寸门框一般难以容忍的和非常不美观的。
实用新型内容
针对现有技术的上述不足，本实用新型提供了一种RFID定向天线阵列， 第一个目的是可以扩大天线波束在垂直方向的宽度，另一目的是通过非机械的 方式实现RFID天线发出倾斜的天线波束。
为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案 一种RFID定向天
线阵列，包括四个天线单元，所述天线单元为贴片天线，并在空间上呈间隔排 列成一条直线，所述天线单元两两一组分别和两个功分器的一端相连，所述两 个功分器的另一端又同另一个功分器或3dB电桥的一端相连，所述另一个功分 器或3dB电桥又和射频信号的输入端相连；上述天线单元、移相器、功分器或 3dB电桥均安装在同一块PCB电路板上，所述PCB电路板还具有金属材质的 外壳。
上述间隔满足S二a入，其中S为间隔距离，入为射频电波波长，a为间隔 系数。
为了实现另一个目的，所述天线单元和功分器之间还具有移相器。
本实用新型的有益效果是使用贴片天线代替圆极化平板天线作为天线单 元后，有效的减少了天线单元的体积，更加便于安装，四个贴片天线呈直线排 列，又进一步扩大天线波束的宽度，增加了射频识别的效果。另外，在天线单 元和功分器之间增加移相器后，可以任意角度的调整天线波束的方向，避免了 为了调整角度而对天线单元的安装做结构上的改变。
图1是现有技术的RFID阅读器的天线的安装结构和效果示意图。
图2是现有技术的RFID阅读器的天线偏转一定角度后的安装结构示意图。
图3是本实用新型的原理结构图。图4是本实用新型的实施例1的原理结构图。 图5是本实用新型的实施例2的原理结构图。
图6是本实用新型的实施例3的原理结构图。 图7是本实用新型的安装结构和效果示意图。
附图标记说明门框l、 RFID天线2、天线波束3、物品4、标签5、天线 单元6、移相器7、功分器8、功分器9、 3dB电桥10。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例l:如图3和图4所示，本实施例中设置有四个天线单元6，均采
用成品全向圆极化贴片天线，天线单元6以一定间距呈直线排列，间距满足公
式S二aA (S为间隔距离，入为射频电波波长，a为间隔系数，a的取值范围
可以是O. 15 0. 35之间)，本实施例中取间距S-0.22A ，两个天线单元6通
过各自的移相器7和一个功分器8连接，移相器7是采用微带线延迟来实现，
各个移相器7之间馈电逐次相差45度，由于其中一个天线单元的相位移动角
度为O度，因而可以省略掉该天线单元的移相器，功分器采用成品微型贴片元
件，和移相器7联结的两个功分器8的另一端又和同一个功分器9联结，该功
分器9的另一端和射频信号的输入端相连。上述天线单元6、移相器7、功分
器8、功分器9等元件均安装在一块PCB电路板上，该PCB电路板还具有金属
材质的外壳，该金属外壳兼做反射板，可以将180度到360度之间的天线波束
3反射到0度到180度之间，这样天线阵列的增益更高，也更实用。在本实施
例中反射板与PCB电路板的间距取值为0. 15入。
本实施例实现的效果如图7所示，天线波束3左偏转30度，增益在4dB
以上，水平3dB波束宽度75度，垂直3dB波束宽度140度；而现有圆极化RFID
平板天线的水平3dB波束宽度为65度，垂直3dB波束宽度65度；因而本实施例相对现有技术在垂直方向的波束宽度宽了很多，所以更容易读出位置很高和 很低的物体4上的标签5。
实施例2:如图5所示，本实施例也是采用逐次移相45度来实现天线波 束3的倾斜，基本结构与实施例1相同，不同之处在于采用一个3dB电桥10 来代替与射频信号的输入端相连的功分器9， 3dB电桥10的两端分别和另外两 个功分器8联结，3dB电桥10两端输出的信号的相位相差90度，因而只需要 两个移相器7即可实现四个天线单元6之间45度移相。
实施例3:如图6所示，本实施例的基本结构和实施例l相同，不同之处 在于采用逐次移相60度来实现天线波束3的倾斜，因而各个天线单元对应的 移相器之间的相位差为60度，天线单元的间距取值0.27A。本实例的天线波 束3左偏转角度为大约42度，增益为5dB以上，水平3dB波束宽度57度， 垂直3dB波束宽度120度。相比实例l，天线阵列的增益更高。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理 解本发明的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈 述和实施例。凡是根据上述描述做出各种可能的等同替换或改变，均被认为属 于本实用新型的权利要求的保护范围。
权利要求1.一种RFID定向天线阵列，包括四个天线单元，其特征在于，所述天线单元为贴片天线，并在空间上呈间隔排列成一条直线，所述天线单元两两一组分别和两个功分器的一端相连，所述两个功分器的另一端又同另一个功分器或3dB电桥的一端相连，所述另一个功分器或3dB电桥又和射频信号的输入端相连；上述天线单元、移相器、功分器或3dB电桥均安装在同一块PCB电路板上，所述PCB电路板还具有金属材质的外壳。
2. 根据权利要求1所述的RFID定向天线阵列，其特征在于，所述间隔满 足S二a人，其中S为间隔距离，A为射频电波波长，a为间隔系数，a的取值 在0.15 0.35之间。
3. 根据权利要求1或2所述的RFID定向天线阵列，其特征在于，所述天 线单元和功分器之间还具有移相器。
专利摘要本实用新型涉及一种RFID定向天线阵列。所述天线阵列包括四个天线单元，所述天线单元为贴片天线，并在空间上呈间隔排列成一条直线，所述天线单元两两一组分别和两个功分器的一端相连，所述两个功分器的另一端又同另一个功分器或3dB电桥的一端相连，所述另一个功分器或3dB电桥又和射频信号的输入端相连，上述天线单元、移相器、功分器或3dB电桥均安装在同一块PCB电路板上，所述PCB电路板还具有金属材质的外壳。本实用新型的有益效果是一方面扩大天线波束的宽度，增加了射频识别的效果；另一方面，在天线单元和功分器之间增加移相器后，可以任意角度的调整天线波束的方向，避免了为了调整角度而对天线单元的安装做结构上的改变。
文档编号H01Q3/30GK201378631SQ200820223239
公开日2010年1月6日 申请日期2008年12月8日 优先权日2008年12月8日
发明者勇 严 申请人:成都九洲电子信息系统有限责任公司