超高頻寬帶圓極化rfid閱讀器天線的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于天線技術與無線通信領域，涉及一種超高頻寬帶圓極化RFID閱讀器天線。
【背景技術】
[0002]射頻識別即RFID(Rad1 Frequency Identificat1n)技術，可用于標識物品及跟蹤，是一種非接觸式的自動識別技術。由于探測距離長、閱讀速度快和數據傳輸效率高的優點，RFID技術在超高頻(UHF)頻段的應用很多，而各個國家和地區的UHF頻段都不相同，如中國的為840 ~ 845 MHz和920~ 925 MHz，歐州為866 ~ 869 MHz，澳大利亞為920 ~ 926MHz,新加坡的為866 ~ 869 MHz和869 ~ 925 MHz，美國的為902 ~ 928 MHz，日本的為952 ~ 955 MHz ο
[0003]RFID閱讀器天線作為RFID系統的重要組成部分，它的性能將極大地影響整個RFID系統的效率與質量。影響RFID閱讀器天線的主要因素包括天線的尺寸、工作頻段、帶寬、阻抗、增益及極化方式。
[0004]大多數現有的圓極化超高頻RFID閱讀器天線的工作頻段僅能滿足中國標準、美國標準、歐洲標準等標準中的一種，無法同時覆蓋所有標準的工作頻段。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種超高頻寬帶圓極化RFID閱讀器天線。
[0006]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:一種超高頻寬帶圓極化RFID閱讀器天線，包括基底，所述基底為正方形，在基底的上表面打印有第一銅貼片，所述第一銅貼片為正方形環狀結構，在第一銅貼片的四個頂角處，沿對角線方向向內分別延伸出四塊尺寸相同的矩形第二銅貼片；在基底的下表面打印矩形第三銅貼片和倒L型第四銅貼片，所述第三銅貼片的一端位于基底的一側邊的中點，另一端連接第四銅貼片。當第二銅貼片的長度變長時，天線的諧振頻率隨之降低，工作帶寬隨之減小。
[0007]進一步地，所述第一銅貼片的內邊長為80mm，第二銅貼片的長度為26.9mm ;倒1^型第四銅貼片沿第三銅貼片方向的長為20.9mm，寬為33.7mm，垂直于第三銅貼片方向的長為16.6mm,寬為 13.3mm。
[0008]本發明的有益效果是:本發明的RFID天線尺寸為10mmX 10mmX 1.5mm，可用于RFID閱讀器中。天線具有寬阻抗帶寬，其-10 dB阻抗帶寬為772-1166 MHz。天線具有寬軸比帶寬，其最大增益方向的3dB軸比帶寬為840-965 MHz，可以覆蓋美洲、歐洲、日本、中國、印度、韓國、新加坡、香港、臺灣、澳大利亞的超高頻RFID工作頻段。
【附圖說明】
[0009]圖1為天線的整體結構俯視圖； 圖2為天線的整體結構仰視圖；
圖3為天線的阻抗帶寬的仿真和測試結果圖；
圖4為天線最大增益方向軸比帶寬的仿真和測試結果圖；
圖5為天線左旋圓極化增益的仿真和測試結果圖；
圖中，基底1、第一銅貼片2、第二銅貼片3、第三銅貼片4、第四銅貼片5。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0011]如圖1、2所示，本發明一種超高頻寬帶圓極化RFID閱讀器天線，包括基底1，所述基底I為正方形，在基底I的上表面打印有第一銅貼片2，所述第一銅貼片2為正方形環狀結構，在第一銅貼片2的四個頂角處，沿對角線方向向內分別延伸出四塊尺寸相同的矩形第二銅貼片3 ;在基底I的下表面打印矩形第三銅貼片4和倒L型第四銅貼片5，所述第三銅貼片4的一端位于基底I的一側邊的中點，另一端連接第四銅貼片5。當第二銅貼片的長度變長時，天線的諧振頻率隨之降低，工作帶寬隨之減小。
實施例
[0012]RFID閱讀器天線尺寸為10mmX 10mmX 1.5mm ;第一銅貼片2的內邊長為80mm，第二銅貼片3的長度為26.9mm ;倒L型第四銅貼片5沿50 Ω微帶線第三銅貼片4方向的長為20.9mm，寬為33.7mm，垂直于第三銅貼片4方向的長為16.6mm，寬為13.3mm。
[0013]本發明的工作過程如下:本發明是一種槽天線。基底I上表面的無覆銅區構成一槽狀輻射體。引入第二銅貼片3，可以大幅度增加無覆銅區的周長，從而降低槽天線的諧振頻率，進而減小天線的尺寸。基底下表面的第三銅貼片4為一 50 Ω微帶線，第四銅貼片5為倒L型饋電結構。外接的50 Ω微帶線的微帶部分或50 Ω SMA接頭的內導體從側面連接第三銅貼片4。外接的50 Ω微帶線的金屬地部分或50 Ω SMA接頭的外導體從側面連接第一銅貼片2。射頻信號經由外接的50 Ω微帶線或50 Ω SMA接頭饋送至第三銅貼片4。第三銅貼片4將信號進一步傳輸至第四銅貼片5。第四銅貼片5通過耦合饋電，將信號的能量饋送至基底上表面。能量在上表面的無覆銅區內產生諧振，向外輻射信號。由于第四銅貼片5為倒L型結構，能夠產生兩個方向相互垂直的電流，進而使得天線輻射場具有正交的電場分量。適當地調節第四銅貼片5兩個臂的長和寬，可以使輻射的電場具有相同的振幅和90°相位差，從而產生圓極化輻射。
[0014]本發明的RFID閱讀器天線的優點包括:
(I)成本低且尺寸最小。天線只采用FR4和銅兩種天線加工最基礎的材料。由于引入了第二銅貼片3，天線尺寸大幅度減小，整個天線尺寸為10mmX 10mmX 1.5mm，與其他可覆蓋所有國家標準的圓極化RFID閱讀器天線相比尺寸較小。
[0015](2)因為槽的尺寸較傳統細槽天線尺寸而言較大，天線的帶寬比傳統的細槽天線寬，工作頻段能夠同時滿足所有超高頻RFID頻段。
[0016](3)840.5-955MHZ頻段工作良好。反射系數均小于_10dB、最大增益方向的軸比帶寬均小于3dB，左旋圓極化增益大于2.2 dBic。
[0017]該天線的測試輸入阻抗如圖3所示，所測得阻抗在772-1166MHZ均與50 Ω阻抗傳輸線匹配良好。天線在最大增益方向的軸比帶寬測試結果如圖4所示，在840-955MHZ時，軸比均小于3dB。天線左旋圓極化增益如圖5所示，在840-955MHz時，左旋圓極化增益均大于 2.2 dBic。
[0018]上述實施例是提供給本領域普通技術人員來實現或使用本發明的，本領域普通技術人員可在不脫離本發明的發明思想的情況下，對上述實施例做出種種修改或變化，因而本發明的保護范圍并不被上述實施例所限，而應該是符合權利要求書提到的創新性特征的最大范圍。
【主權項】
1.一種超高頻寬帶圓極化RFID閱讀器天線，其特征在于，包括基底(I)，所述基底(I)為正方形，在基底(I)的上表面打印有第一銅貼片(2)，所述第一銅貼片(2)為正方形環狀結構，在第一銅貼片(2)的四個頂角處，沿對角線方向向內分別延伸出四塊尺寸相同的矩形第二銅貼片(3);在基底(I)的下表面打印矩形第三銅貼片(4)和倒L型第四銅貼片(5)，所述第三銅貼片(4)的一端位于基底(I)的一側邊的中點，另一端連接第四銅貼片(5);當第二銅貼片(3)的長度變長時，天線的諧振頻率隨之降低，工作帶寬隨之減小。2.根據權利要求1所述一種超高頻寬帶圓極化RFID閱讀器天線，其特征在于，所述第一銅貼片(2)的內邊長為80mm，第二銅貼片(3)的長度為26.9mm ;倒L型第四銅貼片(5)沿第三銅貼片(4)方向的長為20.9mm，寬為33.7mm，垂直于第三銅貼片(4)方向的長為.16.6mm，寬為 13.3mm。
【專利摘要】本發明公開了一種超高頻寬帶圓極化RFID閱讀器天線，包括基底，所述基底為正方形，在基底的上表面打印有第一銅貼片，第一銅貼片為正方形環狀結構，在第一銅貼片的四個頂角處，沿對角線方向向內分別延伸出四塊尺寸相同的矩形第二銅貼片；在基底的下表面打印矩形第三銅貼片和倒L型第四銅貼片，第三銅貼片的一端位于基底的一側邊的中點，另一端連接第四銅貼片。本發明天線具有寬阻抗帶寬，其-10dB阻抗帶寬為772-1166MHz；天線具有寬軸比帶寬，其最大增益方向的3dB軸比帶寬為840-965MHz，可以覆蓋美洲、歐洲、日本、中國、印度、韓國、新加坡、香港、臺灣、澳大利亞的超高頻RFID工作頻段。
【IPC分類】H01Q1/38, H01Q13/08, H01Q13/10
【公開號】CN104916908
【申請號】CN201510272027
【發明人】徐博, 劉玉沙, 胡駿, 何賽靈
【申請人】浙江大學
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年5月26日