Uhf频段近场rfid读写天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种新型的UHF频段近场RFID读写天线，包括基底、第一单元、第二单元和馈电网络。其中第一单元和第二单元均由导体构成，并位于基底的上表面；第一单元和第二单元分别包括馈电点、电流返回路径、终端短路点和至少一个电流臂，两个单元的电流臂之间交叉排布但不相交；馈电网络包括位于基底上表面的上层导体以及位于基底下表面的下层导体和两个导电通孔，两层导体共同构成平行双面传输线；馈电网络的上层导体分别与第一单元的馈电点、第二单元的馈电点开口处的一端直接连接，其下层导体分别和第一单元的馈电点、第二单元的馈电点开口处的另一端通过所述两个导电通孔连接。本实用新型的天线可实现大面积的无零点均匀磁场分布。
【专利说明】UHF频段近场RFID读写天线
【技术领域】
[0001]本实用新型属于近场天线领域。具体涉及一种用超高频段射频识别的近场天线。
【背景技术】
[0002]近年来，超高频(UHF,Ultrahigh Frequency)射频识别(RFID, Rad1 FrequencyIdentificat1n)技术飞速发展。UHF 频段近场 RFID (rad1-frequency identificat1n)系统由于其自身的优势吸引了广泛的注意力。它的提出，解决了传统的UHF RFID标签周围存在高介电常数介质，如水或金属的情况下，系统不能正常工作的难题。传统的UHF RFID系统基于电磁波传播的工作方式，对标签周围的介质环境很敏感。UHF频段近场RFID系统的能量传输模式既可以是电场耦合，也可以是磁场耦合。磁场耦合的系统中，能量主要保存在磁场中，只会被高磁导率的物体所影响，这样的物体在日常生活中并不常见。正是因为此原因，LF/HF频段RFID系统(靠近场感应的方式工作)可以在靠近金属或液体的介质环境下可靠工作。UHF频段近场RFID系统的提出，可以将射频识别系统应用到物品级，例如医药产品、药物管理、生物应用等。
[0003]目前UHF频段近场RFID读写天线的实现形式有如下几种:1.直接使用远场天线。这种天线效果极差，近场分布比较难以控制，且由于其辐射特性容易出现误读。2.在环天线中加载多个可产生相位滞后效应的电容，使大环天线上的电流保持相位一致。这种天线同样可以实现较大面积的读写区域，但是在大环的中间部分磁场仍然比较小，并且电容的加载使天线的制造、调试难度加大，这也阻碍了其应用。3.运用反向电流对(ODCs, Oppositedirected currents)的思想设计的近场线型天线或贴片天线,这种天线可以实现较大面积的读写区域，但由于电流上方的磁场仅存在水平方向的分量导致该种天线在电流的正上方存在盲区(盲区定义为发射功率不变时，垂直方向磁场小于_20dBm的区域)，这给实际应用带来极大的不便。
【发明内容】
[0004]本实用新型提供一种UHF频段近场RFID天线，借助该天线可以实现大面积、均匀的磁场分布、消除读写区域内的固有盲区，从而可以增大近场RFID天线的读写区域、提高系统的稳定性，实用性较强。
[0005]本实用新型提供的UHF频段近场天线，包括基底、第一单元、第二单元和馈电网络，其中，第一单元和第二单元均由导体构成，并位于基底的上表面；所述第一单元和第二单元分别包括馈电点、电流返回路径、终端短路点和至少一个电流臂，两个单元的电流臂之间交叉间隔排布但不相交；所述馈电网络包括位于基底上表面的上层导体以及位于基底下表面的下层导体和两个导电通孔，两层导体共同构成平行双面传输线；所述馈电网络的上层导体分别与第一单元的馈电点、第二单元的馈电点开口处的一端直接连接，所述馈电网络的下层导体分别和第一单元的馈电点、第二单元的馈电点开口处的另一端通过所述两个导电通孔连接。
[0006]所述第二单元的电流臂数量和第一单元的电流臂数量之差为I。
[0007]所述馈电网络向第一单元和第二单元等幅异相地馈电，馈电相位差为90°。
[0008]本实用新型所提供的UHF频段近场RFID读写天线较传统的远场天线相比，有益效果在于:利用近场天线可以使RFID系统更加稳定，受周围金属、液体、电介质等的影响较小。本实用新型所提供的UHF频段RFID读写天线较传统基于ODCs概念的UHF频段近场RFID读写天线，有益效果在于:利用本实用新型所提供的近场天线，可实现大面积的读写区域，同时在读写区域内磁场分布均匀、无盲区。本实用新型所提供的UHF频段RFID读写天线较基于加载电容的相位滞后环形天线，有益效果在于:天线构造简单、读写区域大。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型所提供的UHF频段近场RFID读写天线的结构示意图。
[0010]图2为本实用新型所提供的UHF频段近场RFID读写天线第一单元的结构示意图。
[0011]图3为本实用新型所提供的UHF频段近场RFID读写天线第二单元的结构示意图。
[0012]图4为本实用新型所提供的UHF频段近场RFID读写天线馈电网络的结构示意图，(a)为顶层结构，(b)为底层结构。
[0013]图5为本实用新型所提供的UHF频段近场RFID读写天线的三维结构示意图。
[0014]其中，附图标记说明如下:101天线第一单元，102天线第二单元，103天线馈电网络，104天线基板，101a、102a第一、二单元的馈电点，101b、102b第一、二单元的电流返回路径，101c、102c第一、二单元的终端短路点，101d、102d第一、二单元的电流臂，103a馈电网络的输入端，103b馈电网络的功率分配器，103c、103d馈电网络和第一、二天线单元之间的λ g/4匹配阻抗枝节，103e馈电网络的底层接地导体，103f、103g馈电网络底层接地导体和第一、二单元之间连接的导电通孔。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图，对本实用新型提供的一种UHF频段近场RFID读写天线【具体实施方式】进行说明:
[0016]本实用新型设计的天线具体结构如图1和图5所示，包括第一单元101、第二单元102、馈电网络103和基底104。其中，基底厚度为1.6mm，基底类型为FR-4板，第一单元101和第二单元102采用导电金属制成，交叉地位于基底104的上表面，馈电网络103位于基底104的上下两个表面。
[0017]请参阅图2、3，天线的第一单元101、第二单元102结构类似，均是基于ODCs概念的独立天线。第一单元101、第二单元102包括馈电点(101a、102a)、电流返回路径(101b、102b)、终端短路点(101c、102c)、至少一个电流臂(101d、102d)。其中第二单元102的电流臂数量与第一单元101的电流臂数量之差为1.
[0018]请参阅图4，馈电网络103的上层导体和第一馈电点102a、第二单元馈电点102b开口处的一端直接连接，底层接地导体103e和第一、二单元馈电点开口处的另一端通过导电通孔103f、103g连接。
[0019]本实用新型在基于ODCs的近场线型天线的基础上设计了一款新型的UHF频段近场RFID读写天线，借助此种天线，可以在天线上方近场区域产生均匀的磁场分布。较传统的UHF频段近场天线，不仅读写区域的面积较大，而且实现了读写区域内磁场的均匀分布，消除了反向电流对固有盲区。利用本新型实用天线可以构建大面积、稳定工作的近场RFID系统，有较大的实用价值。
【权利要求】
1.UHF频段近场RFID读写天线，包括基底、第一单元、第二单元和馈电网络，其特征在于，第一单元和第二单元均由导体构成，并位于基底的上表面；所述第一单元和第二单元分别包括馈电点、电流返回路径、终端短路点和至少一个电流臂，两个单元的电流臂之间交叉间隔排布但不相交；所述馈电网络包括位于基底上表面的上层导体以及位于基底下表面的下层导体和两个导电通孔，两层导体共同构成平行双面传输线；所述馈电网络的上层导体分别与第一单元的馈电点、第二单元的馈电点开口处的一端直接连接，所述馈电网络的下层导体分别和第一单元的馈电点、第二单元的馈电点开口处的另一端通过所述两个导电通孔连接。
2.如权利要求书I所述的UHF频段近场RFID读写天线，其特征在于，所述第二单元的电流臂数量和第一单元的电流臂数量之差为I。
3.如权利要求书I或2所述的UHF频段近场RFID读写天线，其特征在于，所述馈电网络向第一单元和第二单元等幅异相地馈电，馈电相位差为90ο。
【文档编号】H01Q7/00GK204189949SQ201420635127
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】唐万春, 沈来伟, 张鹏, 庄伟 , 王橙, 施永荣, 刘升, 黄承, 朱建平 申请人:南京师范大学