专利名称：Rfid双折合振子天线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及通信天线，特别涉及一种RFID双折合振子天线。
背景技术：
目前，随着无线射频识别(RFID)技术的发展和日趋成熟，无线射频识别的应用越 来越广泛，特别是读写器技术，日趋完善，已经成为我们日常生产和生活不可或缺的组成部 分。但作为数据采集前端的系统天线却依旧沿用移动通信领域传统的天线技术。每一种技 术都有它的局限性，说移动通信领域所采用的天线技术和天线形式，仅仅适合移动通信领 域。RFID技术有其自身的特点和要求，特别是UHF频段，自身特点更突出，有些需求甚至与 移动通信相矛盾和冲突。因此，设计出符合RFID自身特点的天线，是势在必行的，也是提高 RFID系统性能和可靠性，使之更为实用的重要课题。 此外，传统双折合振子外形如图2所示。长度约A/2， A为天线工作频率的电磁 波波长，是由一个波长的金属管弯成，参数D比较任意，一般由加工方便、外形匀称来确定， 粗细由结构强度确定。传统双折合振子的方向性较差，与半波振子相同，而输入阻抗较高， 约300Q ，增益也比较小。因此，传统的双折合振子天线还不能满足要求。
实用新型内容为满足上述需要，本实用新型提供一种方向性好，频带宽，增益高，成本低的RFID 双折合振子天线。 本实用新型提供的RFID双折合振子天线，包括基本振子单元、副振子和与基本振 子单元相连的馈电电缆，基本振子单元为高频辐射振子，其长度为入。/2，副振子为低频辐 射振子，其长度为A 。/2，还包括有公共臂和双线短截线，公共臂设置在基本振子单元和副 振子之间，公共臂的长度为A。/2，与基本振子单元和副振子并联在一起，其中，A。为天线 工作频段中心频点的电磁波波长。 本实用新型RFID双折合振子天线，其中所述基本振子单元在其中部设置输出口
并与馈电电缆相连，双线短截线相互并联后连接在馈电电缆的芯线与地线之间。 本实用新型RFID双折合振子天线，其中所述基本振子单元、副振子和公共臂均为
带状振子，采用金属基板制成折合振子。 本实用新型RFID双折合振子天线，其中所述基本振子单元、副振子和公共臂均为 带状振子，采用蚀刻电路板制成微带天线。 本实用新型RFID双折合振子天线，其中所述微带天线包括辐射振子层和介质基 板，辐射振子层包括所述基本振子单元、副振子和公共臂，介质基板采用介电常数e不小 于38的介质材料。 本实用新型RFID双折合振子天线的优点是由于在基本振子单元和副振子之间 加入一段长度为A。/2的公共臂，相对于传统的双折合振子天线，展宽了工作带宽，可实现2 倍频的带宽，其方向性较好，且在相同尺寸下的增益提高了 2-3dBi。由于双线短截线相互并联后连接在馈电电缆的芯线与接地之间构成巴伦平衡结构，有效解决了平衡馈电的问题， 实现了静电及雷电保护功能。 另外，采用高介电常数覆铜板蚀刻的微带天线，降低了生产成本，提高了生产效 率，也改善了产品生产的一致性。
图1是本实用新型RFID双折合振子天线的俯视图； 图2是本实用新型RFID双折合振子天线的侧视图； 图3是传统双折合振子天线的结构示意图； 图4是本实用新型RFID双折合振子天线的共模、差模等效电路图； 图5a和图5b是本实用新型RFID双折合振子天线的馈电等效电路图。
具体实施方式为进一步阐述本实用新型RFID双折合振子天线，下面结合实施例做更详尽的说 明。 参照图1和图2，本实用新型RFID双折合振子天线，包括基本振子单元a、副振子 c、公共臂b和馈电电缆d。基本振子单元a为高频辐射振子，其长度为入。/2，副振子c为低 频辐射振子，其长度为A。/2，在基本振子单元a和副振子c之间加入一段长度为A。/2的 公共臂b，公共臂b与基本振子单元a和副振子c并联在一起，其中，A 。为天线工作频段中 心频点的电磁波波长。 这样，本实用新型RFID双折合振子天线从1、2端两端视入，其阻抗近似为两个长 度为入。/4的短路线串联，在低频段阻抗较低，可近似地把振子看成是中央短路的；而在高 频段阻抗较高，可看成中央开路。 本实用新型RFID双折合振子天线相当于具有公共臂的两个普通折合振子的并 联，可以用50Q电缆直接馈电，由于各臂导通状况一致，所以可保证在双折合带状振子上 各臂电流方向相同；并且因为各臂的物理结构一致，所以形成的LC振荡电路不存在相位 差，即可保证在双折合带状振子上各臂电流相位一致。 根据天线的方向性公式
4兀 其中函数sin9积分的上下限用0到Ji者，适用于Z轴旋转对称的波瓣，入针状或
全向类。此时，天线的增益为6= nD，其中n为天线的辐射效率。由于本实用新型RFID
双折合振子天线结构简单，基本没有结构上导致的效率损耗，因此其增益可看作G = D，大
约为2. 5-3dBi，即本实用新型RFID双折合振子天线的增益可以提高2-3dBi。 在本实用新型RFID双折合振子天线中，基本振子单元a在其中部的A 。/4处设置
输出口 1、2并与馈电电缆d相连，双线短截线g相互并联后连接在馈电电缆d的芯线与接
地之间构成自然巴伦。 本实用新型RFID双折合振子天线构成的自然巴伦实现了馈电的不平衡_平衡转 换，其理论推导如下[0026] 首先引入电路分析中的差模与共模概念，对于RFID双折合振子天线，我们先只看 一个截面上，例如A、B与地的情况。参照图4，用等效电路来表示A、B两点的电压关系，即 <formula>formula see original document page 5</formula>[0031] 式中，Vd即差模电压，Vc即共模电压。 参照图5a和图5b，本实用新型RFID双折合振子天线馈电的等效电路如图5a和图 5b所示。对A、 B两点分别列E I = 0的联立方程
<formula>formula see original document page 5</formula> 式中，zd为差模特性阻抗。两式相加即得 <formula>formula see original document page 5</formula>[0037] 这就说明 l)Va+Vb = 0，即Vc = O，不存在共模电压。 2)Is = O，因为Is = Vc/Zs。 3) Va = -Vb，只有差模电压。 这种巴伦结构实现了平衡馈电，并实现了大电流直流接地，从而解决了静电防护 和雷电保护问题。 本实用新型RFID双折合振子天线的辐射振子全部采用带状振子，便于进一步提 高天线的增益。辐射振子可采用金属基板加工制成折合振子，也可采用蚀刻电路板形式，制 成微带天线。 参照图2，微带天线包括辐射振子层e和介质基板f，辐射振子层e包括基本振子 单元a、副振子c和公共臂b，介质基板f采用介电常数e不小于38的介质材料。普通折 合振子通常介电常数不超过14。在减小尺寸的同时，进一步增加了带宽，可以实现2倍频 的带宽。并且增加电抗以扼制共模电流，减少了双线平衡器的旁路作用。在解决宽带匹配 中，这使2倍频内驻波小于1.4成为可能。同时，采用高介电常数覆铜板蚀刻，降低了生产 成本，提高生产效率，并提高产品生产的一致性。 上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用 新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对 本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实 用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
权利要求一种RFID双折合振子天线，包括基本振子单元(a)、副振子(c)和与基本振子单元(a)相连的馈电电缆(d)，基本振子单元(a)为高频辐射振子，其长度为λ0/2，副振子(c)为低频辐射振子，其长度为λ0/2，其特征在于还包括有公共臂(b)和双线短截线(g)，公共臂(b)设置在基本振子单元(a)和副振子(c)之间，公共臂(b)的长度为λ0/2，与基本振子单元(a)和副振子(c)并联在一起，其中，λ0为天线工作频段中心频点的电磁波波长。
2. 根据权利要求1所述的RFID双折合振子天线，其特征在于其中所述基本振子单元 (a)在其中部设置输出口 (1、2)并与馈电电缆(d)相连，所述双线短截线(g)相互并联后连 接在所述馈电电缆(d)的芯线与地线之间。
3. 根据权利要求1或2所述的RFID双折合振子天线，其特征在于其中所述基本振子 单元(a)、副振子(c)和公共臂(b)均为带状振子，采用金属基板制成折合振子。
4. 根据权利要求1或2所述的RFID双折合振子天线，其特征在于其中所述基本振子 单元(a)、副振子(c)和公共臂(b)均为带状振子，采用蚀刻电路板制成微带天线。
5. 根据权利要求4所述的RFID双折合振子天线，其特征在于其中所述微带天线包括 辐射振子层(e)和介质基板(f)，辐射振子层(e)包括所述基本振子单元(a)、副振子(c) 和公共臂(b)，介质基板(f)采用介电常数e不小于38的介质材料。
专利摘要本实用新型RFID双折合振子天线，包括基本振子单元、副振子、公共臂、双线短截线和馈电电缆。基本振子单元为高频辐射振子，副振子为低频辐射振子，公共臂设置在基本振子单元和副振子之间，长度为λ0/2，与基本振子单元和副振子并联在一起。其中λ0为天线工作频段中心频点的电磁波波长。基本振子单元在其中部设置输出口并与馈电电缆相连，双线短截线相互并联后连接在馈电电缆的芯线与地线之间。RFID双折合振子天线的优点是展宽了工作带宽，可实现2倍频的带宽，其方向性较好，尺寸小，增益高，在相同尺寸下的增益提高了2-3dBi，并有效解决了平衡馈电的问题，实现了静电及雷电保护的功能。所制成的微带天线，成本低，产品的一致性好。
文档编号H01Q9/16GK201503913SQ20092010856
公开日2010年6月9日 申请日期2009年6月4日 优先权日2009年6月4日
发明者张振宇 申请人:宏霸数码科技(北京)有限公司