可扩展的总线制层架天线的制作方法

本实用新型涉及无人值守智能售货设备的天线技术领域，尤其是涉及一种可扩展的总线制层架天线。

背景技术：

无人值守值守智能售货设备采用的高频电子标签识别系统由高频电子标签读写器、放置于智能售货设备内的多块层架天线和多根天线馈线组成，层架天线内有多个射频天线。目前层架天线内每个射频天线会引出一只天线接头，每只天线接头与一根天线馈线的一端相连，天线馈线的另一头与高频电子标签读写器相连。因智能售货设备内有多块层架天线结构（设为M只），每块层架天线结构内嵌多个射频天线（设为N个），采取这种连接方式，高频电子标签读写器与每块层架天线结构之间需要N根天线馈线相连，整个高频电子标签识别系统总共需要M×N根天线馈线，采取这种连接方式，如果增加一块层架天线，则高频电子标签读写器与层架天线之间要用N根天线馈线，安装时要扩孔、穿线等，这样很不方便。

技术实现要素：

为了克服上述问题，本实用新型提供一种使用一根天线馈线、安装方便和可以根据需要增加或减少层架天线结构数量的可扩展的总线制层架天线。

本实用新型的技术方案是：提供一种可扩展的总线制层架天线，包括一根天线馈线、多根连接线和多块设置在一起的层架天线结构，在每一块所述层架天线结构中设置有一控制模块和多个射频天线，多个所述射频天线分别与所述控制模块电性连接；在多块所述层架天线结构中，所述天线馈线的一端与位于外侧的其中一块所述层架天线结构的所述控制模块的馈线开关电性连接，所述连接线的两端分别与相邻的两块所述层架天线结构的所述控制模块的所述馈线开关电性连接。

作为对本实用新型的改进，还包括多个第一电连接器和多个第二电连接器，多个所述第一电连接器分别与所述天线馈线电性连接，相邻的两个所述第一电连接器间隔预定距离，多个所述第二电连接器分别与多块所述层架天线结构的所述控制模块电性连接。

作为对本实用新型的改进，所述控制模块包括所述馈线开关、信号收发电路、控制器、电源电路和多路射频开关电路，所述电源电路分别给所述信号收发电路、所述控制器和多路所述射频开关电路提供电能，所述信号收发电路与所述控制器电性连接，所述控制器与多路所述射频开关电路电性连接并控制其中一路所述射频开关电路的导通，多路所述射频开关电路分别与多个所述射频天线电性连接，所述馈线开关与所述控制器电性连接。

作为对本实用新型的改进，所述电源电路包括低压稳压器、第一电容、第二电容和第一二极管，所述低压稳压器的输出端通过所述第二电容接地，所述低压稳压器的输入端分别与所述第一二极管的负极和所述第一电容的一端电性连接，所述第一电容的另一端接地，所述第一二极管的正极与高频电子标签读写器的所述信号收发电路电性连接。

作为对本实用新型的改进，所述信号收发电路包括第一电感、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第六电阻、第七电阻、晶振和信号处理模块，所述天线馈线与所述第一电感的一端电性连接，所述第一电感的另一端分别与所述第五电容的一端、所述第六电容的一端和所述第一二极管的正极电性连接，所述第五电容的另一端与所述第一电阻的一端电性连接，所述第一电阻的另一端与所述第四电阻的一端电性连接，所述第四电阻的另一端接地，所述第六电容的另一端通过所述第二电阻分别与所述信号处理模块的二号脚和所述第三电阻的一端电性连接，所述第三电阻的另一端与所述信号处理模块的二号脚电性连接，所述信号处理模块的一号脚通过所述第六电阻与其四号脚电性连接，所述信号处理模块的五号脚接地，所述信号处理模块的六号脚分别与所述第八电容的一端和所述晶振的一端电性连接，所述第八电容的另一端接地，所述晶振的另一端分别与所述第九电容的一端和所述信号处理模块的八号脚电性连接，所述第九电容的另一端接地，所述信号处理模块的二十号脚分别与电源信号和所述第七电容的一端电性连接，所述第七电容的另一端分别与所述信号处理模块的十九号脚和所述第七电阻的一端电性连接，所述第七电阻的另一端与所述信号处理模块的十八号脚电性连接。

作为对本实用新型的改进，所述射频开关电路包括第一场效应管、第五电阻、第三电容、第四电容、第三二极管、第二电感和第三电感，所述第一场效应管的源极与所述低压稳压器的输出电性连接，所述第一场效应管的漏极与所述第五电阻的一端电性连接，所述第五电阻的另一端与所述第二电感的一端电性连接，所述第三电容的一端与所述天线馈线电性连接，所述第二电感的另一端、所述第三电容的另一端分别与所述第三二极管的正极电性连接，所述第三二极管的负极分别与所述第四电容的一端和第三电感的一端电性连接，所述第三电感的另一端接地，所述第四电容的另一端与所述射频天线的一端电性连接。

作为对本实用新型的改进，所述第一场效应管的栅极与所述控制器的控制信号输出脚电性连接，所述控制器的二号脚、三号脚、四号脚、五号脚、六号脚、七号脚、八号脚分别与所述信号处理模块的十四号脚、十五号脚、十六号脚、十七号脚、九号脚、十号脚、十一号脚电性连接。

作为对本实用新型的改进，所述馈线开关是第二场效应管，所述第二场效应管的栅极与所述控制器的九号脚电性连接；在相邻设置的两块所述层架天线结构中，一个所述第二场效应管的漏极通过所述连接线与另一个所述第二场效应管的源极电性连接。

作为对本实用新型的改进，多块所述层架天线结构在竖直方向上相互间隔预定距离层叠设置；或者多块所述层架天线结构在水平方向上依次并列设置。

本实用新型由于采用了一根天线馈线、多根连接线和多块层架天线结构，高频电子标签读写器通过一根天线馈线与位于外侧的其中一块层架天线结构的馈线开关电性连接，需要增加层架天线结构的数量时，只需要将增加的层架天线结构的馈线开关与相邻的另一块层架天线结构的馈线开关通过连接线电性连接即可，也就是说，其它层架天线结构相互之间也只通过连接线串联起来，这样整个高频电子标签识别系统需要的天线馈线总数为1根，天线馈线数量减少几倍；而且方便增加或减少层架天线结构数量，具有天线馈线少、安装方便、成本低、减少了安装工作量等优点。

附图说明

图1是本实用新型的原理方框示意图。

图2是图1中层架天线结构的电路原理结构示意图。

其中：1、控制模块；11、电源电路；12、控制器；13、多路射频开关电路；14、信号收发电路；15、馈线开关；2、天线馈线；21、连接线；3、射频天线；4、层架天线结构。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组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实用新型的限制。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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型的具体含义。

请参见图1，图1所揭示的是一种可扩展的总线制层架天线的原理方框示意图，包括一根天线馈线2、多根连接线21和多块设置在一起的层架天线结构4，在每一块所述层架天线结构4中设置有一控制模块1和多个射频天线3，多个所述射频天线3分别与所述控制模块1电性连接；在多块所述层架天线结构4中，所述天线馈线2的一端与位于外侧的其中一块所述层架天线结构4的所述控制模块1的馈线开关15电性连接，所述连接线21的两端分别与相邻的两块所述层架天线结构4的所述控制模块1的所述馈线开关15电性连接。

本实施例中，多块所述层架天线结构4在竖直方向上相互间隔预定距离层叠设置；或者多块所述层架天线结构4在水平方向上依次并列设置。用户可以实际使用要求按照不同的方式设置多块所述层架天线结构4，上述多块所述层架天线结构4的设置方式只是举例说明，本实用新型不限于此。

需要说明的是，所述天线馈线2的一端与位于外侧的其中一块所述层架天线结构4的所述控制模块1的馈线开关15电性连接，当多块所述层架天线结构4在竖直方向上相互间隔预定距离层叠设置时，那么这里所说的外侧是指，位于上部或底部位置的所述层架天线结构4。当多块所述层架天线结构4在水平方向上依次并列设置，那么这里所说的外侧是指，位于左侧或右侧位置的所述层架天线结构4。

本实施例中，所述控制模块1包括所述馈线开关15、控制器12、信号收发电路14、电源电路11和多路射频开关电路13，所述电源电路11分别给所述控制器12、所述信号收发电路14和多路所述射频开关电路13提供电能，所述信号收发电路14与所述控制器12电性连接，所述控制器12与多路所述射频开关电路13电性连接并控制其中一路所述射频开关电路13的导通，多路所述射频开关电路13分别与多个所述射频天线3电性连接，所述馈线开关15与所述控制器12电性连接。

本实施例中，所述馈线开关15有所述控制器12控制，当所述馈线开关15接通时，高频电子标签读写器便于下一块所述层架天线结构4接通。

工作时，所述天线馈线2与其中一块所述层架天线结构4的其中一根所述射频天线3信号连通。也就是说，当需要其中一块所述层架天线结构4的其中一个所述射频天线3工作时，那么所述馈线开关15就会接通，使得所述天线馈线2与该块所述层架天线结构4中的其中一个所述射频天线3信号连通，其它的所述射频天线3分别与所述天线馈线2不信号连通。需要说明的是，所述射频天线3的数量可以是多个，例如两个、三个、四个或者更多个；所述层架天线结构4的数量可以是多个，例如两个、三个、四个或者更多个。

将智能售货设备的高频电子标签读写器（简称读写器）和多块所述层架天线结构4安装好，多块所述层架天线结构4按序号依次排列，例如序号1的所述层架天线结构4、序号2的所述层架天线结构4、序号3的所述层架天线结构4、序号4的所述层架天线结构4。高频电子标签读写器与序号1的所述层架天线结构4的输入端通过一根所述天线馈线2电性连接，序号2的所述层架天线结构4的输入端通过一根所述连接线21与序号1的所述层架天线结构4的输出端电性连接，以此类推，将多个所述层架天线结构4通过所述连接线21串联起来。

假设无人值守智能售货设备内安装了4块所述层架天线结构4，每块所述层架天线结构4内嵌4个所述射频天线3。将高频电子标签读写器通电，让其开始初始化工作。

高频电子标签读写器先发送即插即用指令，高频电子标签读写器先发送地址1的信息，序号1的所述层架天线结构4收到指令后返回应答（包括内置射频天线个数）给高频电子标签读写器，将地址1保存，并打开所述馈线开关15，接通序号2的所述层架天线结构4。高频电子标签读写器再发送地址2的信息，序号2的所述层架天线结构4收到指令后返回应答（包括内置射频天线个数）给高频电子标签读写器，将地址2保存，并打开所述馈线开关15，接通序号3的所述层架天线结构4。以此类推，序号4的所述层架天线结构4将地址4保存，这样高频电子标签读写器得到了所有所述层架天线结构4及内置所述射频天线3的数量和地址信息，见下表1，无人值守智能售货设备的高频电子标签识别系统初始化完成。高频电子标签读写器开始工作，可以依次按初始化后的射频天线地址发送天线切换指令，读取高频电子标签信息。

表1

请参见图2，图2所揭示的是层架天线结构的电路原理图，所述电源电路11包括低压稳压器U1、第一电容C1、第二电容C2和第一二极管D1，所述低压稳压器U1的输出端VOUT通过所述第二电容C2接地，所述低压稳压器U1的输入端VIN分别与所述第一二极管D1的负极和所述第一电容C1的一端电性连接，所述第一电容C1的另一端接地，所述第一二极管D1的正极与高频电子标签读写器的所述信号收发电路14电性连接。需要说明的是，所述低压稳压器U1可以采用SGM2019、XC6206等等，在这里不再一一对其进行举例说明，本实用新型不限于此。

所述信号收发电路14包括第一电感L1、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第六电阻R6、第七电阻R7、晶振X1和信号处理模块U3，所述天线馈线与所述第一电感L1的一端电性连接，所述第一电感L1的另一端分别与所述第五电容C5的一端、所述第六电容C6的一端和所述第一二极管的正极电性连接，所述第五电容C5的另一端与所述第一电阻R1的一端电性连接，所述第一电阻R1的另一端与所述第四电阻R4的一端电性连接，所述第四电阻R4的另一端接地，所述第六电容C6的另一端通过所述第二电阻R2与所述信号处理模块U3的二号脚电性连接，所述第六电容C6的另一端通过所述第二电阻R2分别与所述信号处理模块U3的二号脚和所述第三电阻R3的一端电性连接，所述第三电阻R3的另一端与所述信号处理模块U3的二号脚电性连接，所述信号处理模块U3的一号脚通过所述第六电阻R6与其四号脚电性连接，所述信号处理模块U3的五号脚接地，所述信号处理模块U3的六号脚分别与所述第八电容C8的一端和所述晶振X1的一端电性连接，所述第八电容C8的另一端接地，所述晶振X1的另一端分别与所述第九电容C9的一端和所述信号处理模块U3的八号脚电性连接，所述第九电容C9的另一端接地，所述信号处理模块U3的二十号脚分别与电源信号和所述第七电容C7的一端电性连接，所述第七电容C7的另一端分别与所述信号处理模块U3的十九号脚和所述第七电阻R7的一端电性连接，所述第七电阻R7的另一端与所述信号处理模块U3的十八号脚电性连接。需要说明的是，所述信号收发电路14可以采用DTMF信号收发电路、FSK电路等等，上述结构只是众多结构中的一种，只是举例说明，本实用新型不限于此。

所述射频开关电路13包括第一场效应管Q3、第五电阻R5、第三电容C3、第四电容C4、第三二极管D3、第二电感L2和第三电感L3，所述第一场效应管Q3的源极与所述低压稳压器U1的输出VOUT电性连接，所述第一场效应管Q3的漏极与所述第五电阻R5的一端电性连接，所述第五电阻R5的另一端与所述第二电感L2的一端电性连接，所述第三电容C3的一端与所述天线馈线2电性连接，所述第二电感L2的另一端、所述第三电容C3的另一端分别与所述第三二极管D3的正极电性连接，所述第三二极管D3的负极分别与所述第四电容C4的一端和第三电感L3的一端电性连接，所述第三电感L3的另一端接地，所述第四电容C4的另一端与所述射频天线2的一端电性连接。

需要说明的是，图2中只画了一路所述射频开关电路13，可以根据需要使用多路所述射频开关电路13，也就是说，当需要控制多个所述射频天线3时，那么就需要使用多路所述射频开关电路13。

所述第一场效应管Q3的栅极与所述控制器U2的控制信号输出脚(十三号脚)电性连接，所述第一场效应管Q3的栅极还可以与所述控制器U2的十号脚、十一号脚或十二号脚电性连接，所述控制器U2的十号脚、十一号脚、十二号脚和十三号脚都是控制信号输出脚。也就是说，所述控制器12的输出端的信号控制脚有好几个，这样所述控制器12可以控制多路所述射频开关电路13的工作。所述控制器U2的二号脚、三号脚、四号脚、五号脚、六号脚、七号脚、八号脚分别与所述信号处理模块U1的十四号脚、十五号脚、十六号脚、十七号脚、九号脚、十号脚、十一号脚电性连接。所述控制器12可以采用ATtiny20等等，上述只是举例说明，本发明不限于此。

本实施例中，所述馈线开关15是第二场效应管Q4，所述第二场效应管Q4的栅极与所述控制器U2的九号脚电性连接，所述第二场效应管Q4的源极与所述天线馈线2电性连接，所述第二场效应管Q4的漏极与所述连接线21电性连接。也就是说，在相邻设置的两块所述层架天线结构中，一个所述第二场效应管Q4的漏极通过所述连接线21与另一个所述第二场效应管的源极电性连接（未画图）。

本实用新型由于采用了一根所述天线馈线、多根所述连接线和多块所述层架天线结构，高频电子标签读写器通过一根所述天线馈线与位于外侧的其中一块所述层架天线结构的所述馈线开关电性连接，需要增加所述层架天线结构的数量时，只需要将增加的所述层架天线结构的所述馈线开关与相邻的另一块所述层架天线结构的所述馈线开关通过所述连接线电性连接即可，也就是说，其它所述层架天线结构相互之间也只通过所述连接线串联起来，这样整个高频电子标签识别系统需要的所述天线馈线总数为1根，所述天线馈线数量减少几倍；而且方便增加或减少层架天线结构数量，具有天线馈线少、安装方便、成本低、减少了安装工作量等优点。

需要说明的是，针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本实用新型进行解释，以便于能够更好地解释本实用新型，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本实用新型的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。