一种Z形耦合馈电小型定向圆极化RFID阅读器天线的制作方法

本发明涉及无线通信技术领域，尤其是一种z形耦合馈电小型定向圆极化rfid阅读器天线。

背景技术：

随着“工业化与信息化融合”、“智慧地球”、“传感中国”等概念的提出，物联网作为战略型新兴产业的重要代表性领域，掀起了第三次信息技术浪潮。物联网就是通过射频识别（radiofrequencyidentification，rfid）、红外传感器、无线传感技术、激光扫描器、全球定位系统等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与internet连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。在这个网络中，其实质就是利用无线rfid技术，桶过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联和共享。

天线作为rfid系统的重要组成部分，处于rfid系统的最前端，是电磁波的出口和入口，电磁波的发射与接收都是依靠天线来完成的。阅读器天线是影响rfid系统可靠性等性能的关键因素之一，选择合适的天线使其满足系统所需的性能指标的要求是非常重要的。定向天线具有以下优点：1.具有较大的前向增益；2.能抑制后向信号。当前rfid阅读器天线背面的标签对它造成潜在的干扰是不可忽视的。由于标签天线多是线极化天线，为了保证良好的接收效果，rfid阅读器天线除了追求性能和品质的提升外，将朝着小型化及圆极化应用方面发展，在具体制作技术上将朝着小型化、圆极化的方向发展。因此对于小型化定向圆极化天线在rfid系统中的应用的研究十分必要。

技术实现要素：

本发明提出一种z形耦合馈电小型定向圆极化rfid阅读器天线，结构设计合理，而且覆盖rfid频段，实现圆极化辐射，截面面积小、性能良好，适合应用在rfid系统设备中。

本发明采用以下技术方案。

一种z形耦合馈电小型定向圆极化rfid阅读器天线，所述天线包括上下设置的第一介质基板（1）和接地面导体板（2）；所述第一介质基板的上表面设有环形辐射板（5），下表面设有用于对环形辐射板耦合馈电的馈电单元（4）；所述接地面导体板为边沿处设有折叠部位的折叠结构接地板，所述折叠结构接地板的折叠部位包括位于接地板角端处的第一折叠部和第二折叠部；所述第二折叠部位于第一介质基板上方。

所述第一介质基板（1）和接地面导体板（2）为相互平行的方形板。

所述折叠结构接地板的非折叠部分为方形金属板；第一折叠部包括竖向立于方形金属板四角端边处的均呈直角l形的第一组贴片（201）、第二组贴片（202）、第三组贴片（203）以及第四组贴片（204）；所述第二折叠部包括水平设于第一组贴片（201）顶端内侧处的第一方形贴片（205）、水平设于第二组贴片（202）顶端内侧处的第二方形贴片（206）、水平设于第三组贴片（203）顶端内侧处的第三方形贴片（207）、水平设于第四组贴片（204）顶端内侧处的第四方形贴片（208）。

所述环形辐射板为一矩形环；所述矩形环的四角端内侧分别贴设有第一辐射贴片（502）、第二辐射贴片（503）、第三辐射贴片（504）、第四辐射贴片（505）。

所述馈电单元的一端位于第一介质基板中部且该端处连有同轴电缆的内芯线；所述同轴电缆的外芯线与折叠结构接地板的中心位相连。

所述环形辐射板与折叠结构接地板之间设有介质层；所述介质层的厚度为10~15mm；所述介质层以绝缘材料成型。

所述环形辐射板、馈电单元均为以印刷工艺覆于第一介质基板表面的薄层。

所述馈电单元（4）为倒z形馈电单元；所述倒z形馈电单元包括第一矩形贴片（401）和与第一矩形贴片两侧相连的第二矩形贴片（402）、第三矩形贴片（403）。

以所述第一介质基板为原点，所述第一矩形贴片从原点沿+x方向设置，第二矩形贴片从第一矩形贴片的始端沿+y方向设置，第三矩形贴片从第一矩形贴片的终端沿-y方向设置。

所述天线的调整方法包括；

a、通过调整第一辐射贴片（502）、第二辐射贴片（503）、第三辐射贴片（504）、第四辐射贴片（505）来激励rfid的超高频频段；

b、通过调整折叠结构接地板第一折叠部的第一组贴片（201）、第二组贴片（202）、第三组贴片（203）、第四组贴片（204）的参数，以及第二折叠部的第一方形贴片（205）、第二方形贴片（206）、第三方形贴片（207）、第四方形贴片（208）的参数，来调节天线的定向辐射特征。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明不仅结构设计简单、合理，而且可以实现天线宽阻抗带宽，同时折叠结构接地板的设计，既减小了天线的截面尺寸，也保证了天线在物联网频段具有良好的定向辐射特性，适合应用在移动终端设备中。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：

附图1是本发明的立体示意图；

附图2是本发明的侧向示意图；

附图3是馈电单元的示意图；

附图4是环形辐射板的示意图；

附图5是本发明的反射系数仿真结果图；

附图6是本发明的轴比仿真结果图；

附图7是本发明的在xoz面的辐射方向示意图；

附图8是本发明的增益仿真结果图；

图中：第一介质基板1；接地面导体板2；介质层3；馈电单元4；环形辐射板5；同轴电缆6；

第一组贴片201；第二组贴片202；第三组贴片20；第四组贴片204；

第一方形贴片205；第二方形贴片206；第三方形贴片207；第四方形贴片208；

第一矩形贴片401；第二矩形贴片402；第三矩形贴片403；

第一辐射贴片502；第二辐射贴片503；第三辐射贴片504；第四辐射贴片505。

具体实施方式

如图1-8所示，一种z形耦合馈电小型定向圆极化rfid阅读器天线，所述天线包括上下设置的第一介质基板1和接地面导体板2；所述第一介质基板的上表面设有环形辐射板5，下表面设有用于对环形辐射板耦合馈电的馈电单元4；所述接地面导体板为边沿处设有折叠部位的折叠结构接地板，所述折叠结构接地板的折叠部位包括位于接地板角端处的第一折叠部和第二折叠部；所述第二折叠部位于第一介质基板上方。

所述第一介质基板1和接地面导体板2为相互平行的方形板。

所述折叠结构接地板的非折叠部分为方形金属板；第一折叠部包括竖向立于方形金属板四角端边处的均呈直角l形的第一组贴片201、第二组贴片202、第三组贴片203以及第四组贴片204；所述第二折叠部包括水平设于第一组贴片201顶端内侧处的第一方形贴片205、水平设于第二组贴片202顶端内侧处的第二方形贴片206、水平设于第三组贴片203顶端内侧处的第三方形贴片207、水平设于第四组贴片204顶端内侧处的第四方形贴片208。

所述环形辐射板为一矩形环；所述矩形环的四角端内侧分别贴设有第一辐射贴片502、第二辐射贴片503、第三辐射贴片504、第四辐射贴片505。

所述馈电单元的一端位于第一介质基板中部且该端处连有同轴电缆6的内芯线；所述同轴电缆的外芯线与折叠结构接地板的中心位相连。

所述环形辐射板与折叠结构接地板之间设有介质层3；所述介质层的厚度为10~15mm；所述介质层以绝缘材料成型。

所述环形辐射板、馈电单元均为以印刷工艺覆于第一介质基板表面的薄层。

所述馈电单元4为倒z形馈电单元；所述倒z形馈电单元包括第一矩形贴片401和与第一矩形贴片两侧相连的第二矩形贴片402、第三矩形贴片403。

以所述第一介质基板为原点，所述第一矩形贴片从原点沿+x方向设置，第二矩形贴片从第一矩形贴片的始端沿+y方向设置，第三矩形贴片从第一矩形贴片的终端沿-y方向设置。

所述天线的调整方法包括；

a、通过调整第一辐射贴片502、第二辐射贴片503、第三辐射贴片504、第四辐射贴片505来激励rfid的超高频频段；

b、通过调整折叠结构接地板第一折叠部的第一组贴片201、第二组贴片202、第三组贴片203、第四组贴片204的参数，以及第二折叠部的第一方形贴片205、第二方形贴片206、第三方形贴片207、第四方形贴片208的参数，来调节天线的定向辐射特征。

本例中，第一辐射贴片502、第二辐射贴片503、第三辐射贴片504、第四辐射贴片505可以是矩形，也可以根据实际情况采有其它形状。

本例中，四组垂直贴片201、202、203、204的高度取值范围为12~18mm，根据实际情况而定，并不局限于此。

本例中，第一方形贴片205、第二方形贴片206、第三方形贴片207以及第四方形贴片208均为正方形贴片，边长选择范围为18~28mm，但根据实际情况而定，并不局限于此。