圆极化高增益超高频RFID阅读器天线

本发明涉及天线，尤其是圆极化高增益超高频rfid阅读器天线。

背景技术：

1、射频识别技术(radio frequency identification, rfid)主要由三部分构成：第一部分是应答器：一般来说是标签，标签根据使用场景的不同有针对性的设计。第二部分是阅读器：用来向标签读取和写入信息的设备。第三部分是应用软件系统 ：根据不同场景将收集到的数据进一步处理并为人们所使用。至今，rfid系统已广泛应用在诸多领域，如：物流管理、生产制造、图书管理、身份识别、道路自动收费等领域。

2、天线的种类有很多，不同的应用场景需要不同的天线。rfid阅读器的发展越来越倾向小型化、便携化。超高频频段的rfid系统工作频率在915 mhz左右，传统形式的天线对于手持rfid系统来说太大，阅读器天线在阅读器的尺寸中占据越来越大的比例。在保持天线性能的前提下，阅读器天线的尺寸缩减难度远远大于阅读器电路，因此，天线尺寸的小型化，成为目前rfid阅读器天线研究的趋势。

3、工作带宽越宽意味着可以工作于更宽的频段，即阅读器天线可以在更多国家的超高频rfid系统中得到应用。

4、增益高意味着在其他同等条件下传输距离可以更远，所以近年来，越来越多学者致力研究高增益的rfid阅读器天线，可能使用损耗小的昂贵板材或者尺寸很大。但是在小功率、短距离的rfid系统中，需要一个尺寸小、成本低的天线。

技术实现思路

1、本发明提出圆极化高增益超高频rfid阅读器天线，其使用频率被所有国家超高频rfid标签天线的应用频段覆盖，天线的增益高，拥有很好的定向性，尺寸小，成本低。

2、本发明采用以下技术方案。

3、圆极化高增益超高频rfid阅读器天线，所述天线包括上下平行设置并以绝缘柱相连的第一介质板（7）、第二介质板（8）；第一介质板顶面覆有带镂空结构的第一金属贴片（1）；所述镂空结构内设有贴于第一介质板顶面的方形金属贴片a（3）、方形金属贴片b（4）、方形金属贴片c（5）、方形金属贴片d（6）；

4、所述第二介质板底面覆有矩形的第二金属贴片（2）；第二金属贴片四边分别设有竖向立于第二介质板周沿处的金属片a（17）、金属片b（18）、金属片c（19）、金属片d（20）；第二金属贴片表面竖置设有分别与方形金属贴片a、方形金属贴片b、方形金属贴片c、方形金属贴片d相连的金属探针a（9）、金属探针b（10）、金属探针c（11）、金属探针d（12），还竖向设置与第一金属贴片相连的金属探针e（12）、金属探针f（13）、金属探针g（14）、金属探针h（15）；第二金属贴片以同轴线（25）与第一金属贴片相连。

5、所述的第一金属贴片的镂空结构，为一个与第一介质板大小相适应的矩形片减去两个矩形、四个方形、一个哑铃形而成的平面结构，包括两侧处的左矩形缺口、右矩形缺口以及中部的四个方形镂空位和一个哑铃形镂空位；方形金属贴片a、方形金属贴片b、方形金属贴片c、方形金属贴片d分别设于四个方形镂空位内；

6、所述绝缘柱包括设于左矩形缺口内的绝缘柱a（21）、绝缘柱b（22），还包括设于右矩形缺口内的绝缘柱c（23）、绝缘柱d（24）。

7、所述第二金属贴片为一个规则形状的金属面。

8、所述第二金属贴片为一个与第二介质板大小相匹配的矩形。

9、所述方形金属贴片a、方形金属贴片b、方形金属贴片c、方形金属贴片d与第一金属贴片设于同一个平面，四个方形金属贴片以天线中心为对称中心，在第一介质板处两两对称设置。

10、所述金属片a、金属片b、金属片c、金属片d均为厚度相同、材质相同的矩形片，其长度为第一介质板长度的一半。

11、所述天线通过同轴线馈电，同轴线包括外芯和内芯，所述外芯套设在内芯外，所述内芯上端向上穿过第一介质板与第一金属贴片相连，所述外芯下端向下穿过第二介质板与第二金属贴片相连。

12、所述第一介质板与第二介质板之间设有预定高度的空气层，所述第一介质板与第二介质板通过分布在两者之间的若干绝缘柱来固定。

13、在第一金属贴片镂空结构成形过程中，减去的左矩形缺口与右矩形缺口关于第一金属贴片中心对称。

14、所述同轴线内芯与第一金属贴片相连部位，位于哑铃形镂空位处的第一金属贴片的垂直对称轴处。

15、所述天线的总体尺寸为120mm×120mm×19.6mm。

16、所述天线为定向天线，其在-10dbi的频带为864mhz-955mhz，轴比在3db以下的频带为901mhz-925mhz，实际增益达到7dbi。

17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：圆极化高增益超高频rfid阅读器天线，该天线带宽宽，可以应用于全球的超高频rfid系统中，增益高，拥有很好的定向性，且设计合理，尺寸小。该天线结构简单，且用的是常见的介质板材，制造成本低，适合应用在物联网智能识别系统中。

技术特征：

1.圆极化高增益超高频rfid阅读器天线，其特征在于：所述天线包括上下平行设置并以绝缘柱相连的第一介质板（7）、第二介质板（8）；第一介质板顶面覆有带镂空结构的第一金属贴片（1）；所述镂空结构内设有贴于第一介质板顶面的方形金属贴片a（3）、方形金属贴片b（4）、方形金属贴片c（5）、方形金属贴片d（6）；

2.根据权利要求1所述的圆极化高增益超高频rfid阅读器天线，其特征在于：所述的第一金属贴片的镂空结构，为一个与第一介质板大小相适应的矩形片减去两个矩形、四个方形、一个哑铃形而成的平面结构，包括两侧处的左矩形缺口、右矩形缺口以及中部的四个方形镂空位和一个哑铃形镂空位；方形金属贴片a、方形金属贴片b、方形金属贴片c、方形金属贴片d分别设于四个方形镂空位内；

3.根据权利要求1所述的圆极化高增益超高频rfid阅读器天线，其特征在于：所述第二金属贴片为一个规则形状的金属面。

4.根据权利要求1所述的圆极化高增益超高频rfid阅读器天线，其特征在于：所述方形金属贴片a、方形金属贴片b、方形金属贴片c、方形金属贴片d与第一金属贴片设于同一个平面，四个方形金属贴片以天线中心为对称中心，在第一介质板处两两对称设置。

5.根据权利要求1所述的圆极化高增益超高频rfid阅读器天线，其特征在于：所述金属片a、金属片b、金属片c、金属片d均为厚度相同、材质相同的矩形片，其长度为第一介质板长度的一半。

6.根据权利要求2所述的圆极化高增益超高频rfid阅读器天线，其特征在于：所述天线通过同轴线馈电，同轴线包括外芯和内芯，所述外芯套设在内芯外，所述内芯上端向上穿过第一介质板与第一金属贴片相连，所述外芯下端向下穿过第二介质板与第二金属贴片相连。

7.根据权利要求1所述的圆极化高增益超高频rfid阅读器天线，其特征在于：所述第一介质板与第二介质板之间设有预定高度的空气层，所述第一介质板与第二介质板通过分布在两者之间的若干绝缘柱来固定。

8.根据权利要求2所述的圆极化高增益超高频rfid阅读器天线，其特征在于：在第一金属贴片镂空结构成形过程中，减去的左矩形缺口与右矩形缺口关于第一金属贴片中心对称。

9.根据权利要求6所述的圆极化高增益超高频rfid阅读器天线，其特征在于：所述同轴线内芯与第一金属贴片相连部位，位于哑铃形镂空位处的第一金属贴片的垂直对称轴处。

技术总结
本发明提出圆极化高增益超高频RFID阅读器天线，包括第一介质板、第二介质板、第一金属贴片、第二金属贴片、四个方形金属贴片、同轴线、四个金属片、八个金属探针和若干绝缘柱，第一金属贴片和四个方形金属贴片贴附在第一介质板的正上方，第二金属贴片贴附在第二介质板的正下方，四个金属片连接在第二金属贴片四周部并竖向上立在第二介质板四周，同轴线两端分别穿过第一介质板、第二介质板与第一金属贴片、第二金属贴片相连，金属探针下端均与第二金属贴片相连，其中四个金属探针上端与第一金属贴片相连，四个金属探针上端与四个方形金属贴片相连，若干绝缘柱上、下两端分别与第一介质板、第二介质板相连；本发明天线尺寸小，成本低，具有良好性能。

技术研发人员：袁家德,张侦锐
受保护的技术使用者：福州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15