一種rfid天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種RFID天線，包括：環(huán)繞設(shè)置在RFID天線外周的多個倒F天線（1），用于輻射出無線電波；饋電網(wǎng)絡(luò)（2），其信號輸入端連接到天線接口5以輸入要發(fā)射的信號，其多個信號輸出端分別連接到所述多個倒F天線（1）；介質(zhì)板（3）；貼片電阻（4），用于對饋電網(wǎng)絡(luò)的輸入端進(jìn)行阻抗匹配；連接到饋電網(wǎng)絡(luò)的信號輸入端的天線接口（5）。本發(fā)明的RFID天線采用三個小型化耦合器級聯(lián)設(shè)計饋電網(wǎng)絡(luò)，采用多個倒F天線環(huán)繞饋電網(wǎng)絡(luò)排列，實現(xiàn)了饋電網(wǎng)絡(luò)和輻射結(jié)構(gòu)的小型化，結(jié)構(gòu)簡單、圓極化工作頻帶寬、增益穩(wěn)定。
【專利說明】—種RFID天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種RFID天線，屬于通信天線的【技術(shù)領(lǐng)域】。特別的，涉及一種可用于射頻識別的小型化、寬帶圓極化RFID讀寫器天線。
[0002]隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來,射頻識別(Radiofrequencyidentification, RFID)技術(shù)將在物流、倉儲、運輸?shù)确矫孢M(jìn)一步發(fā)揮作用。RFID技術(shù)中最重要的部件之一就是讀寫器天線，讀寫器天線直接影響RFID技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的成本。并且，讀寫器天線的性能、體積和成本三者之間的矛盾也是限制RFID技術(shù)爆發(fā)式增長的瓶頸所在。因此，設(shè)計實現(xiàn)低成本、小體積、圓極化性能好、增益高的RFID天線具有迫切的現(xiàn)實意義。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的RFID讀寫器天線存在尺寸大、帶寬窄以及成本高的缺點。例如，有的FRID讀寫器天線為了實現(xiàn)天線小型化，采用了高介電常數(shù)的厚板材，這種天線存在的缺陷是高介電常數(shù)材料本身成本高難獲取，以及使得板材厚度達(dá)到40_，大大增加了天線的體積。在另一種FRID讀寫器天線中，采用的是介電常數(shù)為10.2的微波板材，同樣屬于價格較高的材料。雖然為了減小體積而降低板材厚度，但是也導(dǎo)致了軸比小于3的圓極化帶寬非常窄，例如只有1.5%。因此，有必要改進(jìn)現(xiàn)有的RFID天線的結(jié)構(gòu)，使得可以采用低介電常數(shù)的板材，在保證圓極化、寬帶寬的情況下實現(xiàn)天線的小型化和低成本化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的 是提供一種RFID天線，能夠廣泛適用于RFID技術(shù)，該天線在實現(xiàn)圓極化的同時，還具有以下結(jié)構(gòu)簡單、造價低、尺寸小、工作頻帶寬、增益穩(wěn)定等優(yōu)點。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種RFID天線，包括:多個倒F天線1，環(huán)繞設(shè)置在RFID天線的外周，用于輻射出無線電波；饋電網(wǎng)絡(luò)2，設(shè)置在介質(zhì)板3上，具有一個信號輸入端和多個信號輸出端，該信號輸入端連接到天線接口 5以輸入要發(fā)射的信號，該多個信號輸出端分別連接到所述多個倒F天線I ;介質(zhì)板3，用于承載饋電網(wǎng)絡(luò)2和多個倒F天線I ;貼片電阻4，設(shè)置在饋電網(wǎng)絡(luò)2的其他輸入端，用于對饋電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗匹配；以及天線接口 5，連接到饋電網(wǎng)絡(luò)的信號輸入端，用于輸入信號給RFID天線。
[0006]其中，所述饋電網(wǎng)絡(luò)2包括彼此級聯(lián)連接的3個耦合器A、B、C，每個所述耦合器具有第一輸入端口、第二輸入端口、第一輸出端口和第二輸出端口，其中，I禹合器A的兩個輸出端口分別連接到耦合器B和耦合器C的第一輸入端口以形成級聯(lián)結(jié)構(gòu)。
[0007]優(yōu)選的，每個所述耦合器都形成為寬度遠(yuǎn)小于其長度的扁平狀耦合器結(jié)構(gòu)。
[0008]其中，第一輸入端口與第二輸入端口之間的耦合線形成為長度為L的直線狀耦合線，第一輸出端口與第二輸出端口之間的I禹合線形成為長度為L的直線狀I(lǐng)禹合線；第一輸入端口與第一輸出端口之間的耦合線形成為寬度遠(yuǎn)小于L的彎折狀耦合線，第二輸入端口與第二輸出端口之間的耦合線形成為寬度遠(yuǎn)小于L的彎折狀耦合線。
[0009]優(yōu)選的，所述彎折狀耦合線的水平部分長度為a和C，豎直部分長度為b，a、b、c滿足以下關(guān)系:L/2.5〈a=c ^ L/2 ;且b遠(yuǎn)小于L。[0010]優(yōu)選的，所述兩條直線狀耦合線之間的間隙s在0.1-6mm的長度范圍內(nèi)。
[0011]其中，耦合器A的第一輸入端口 al構(gòu)成饋電網(wǎng)絡(luò)2的信號輸入端，其連接到天線接口 5以輸入要發(fā)射的信號；耦合器B、C的四個輸出端口 b3、b4、c3、c4構(gòu)成饋電網(wǎng)絡(luò)的信號輸出端，其分別連接到一個倒F天線；以及耦合器A、B、C的第二輸入端口 a2、b2、c2分別連接到貼片電阻以進(jìn)行阻抗匹配。
[0012]優(yōu)選的，所述耦合器B、C的四個輸出端口 b3、b4、c3、c4與對應(yīng)的倒F天線之間的連接線的延伸長度相等。
[0013]其中，耦合器A的第一輸出端口 a3與第二輸出端口 a4之間具有90°相位差；耦合器B的第一輸出端口 b3與第二輸出端口 b4之間具有90°相位差；|禹合器C的第一輸出端口 c3與第二輸出端口 c4之間具有90°相位差；以及耦合器A的第二輸出端口 a4與耦合器C的第一輸入端口 cl之間具有90°相位差。
[0014]其中，每個所述倒F天線包括饋電管腳101、短路管腳102和輻射臂103，饋電管腳101和短路管腳102設(shè)置在輻射臂103的一端部，其中:饋電管腳101連接到饋電網(wǎng)絡(luò)的輸出端口 ；短路管腳102電連接到介質(zhì)板3背面的接地板；輻射臂103構(gòu)成倒F天線I的輻射部，用于輻射出無線電波。
[0015]優(yōu)選的，每個所述倒F天線I的輻射臂103的長度為RFID天線工作頻率對應(yīng)波長的四分之一左右。
[0016]其中，所述介質(zhì)板3的一個表面印刷有饋電網(wǎng)絡(luò)2，另一個表面為接地板。
[0017]如上所述，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)新穎、簡單、實用的RFID天線，其饋電網(wǎng)絡(luò)采用三個耦合器級聯(lián)而成，采用耦合線結(jié)構(gòu)設(shè)計耦合器，實現(xiàn)整個饋電網(wǎng)絡(luò)的小型化，饋電網(wǎng)絡(luò)的四個輸出端口分別連接四個倒F天線，這種四饋電天線具有更優(yōu)秀的圓極化特性和寬帶性能。四個倒F天線長度約為工作頻段對應(yīng)波長的四分之一，因此相比于傳統(tǒng)半波長微帶天線結(jié)構(gòu)，具有更小的尺寸。此外，饋電網(wǎng)絡(luò)通過印刷電路板工藝實現(xiàn)，采用普通射頻微波板材即可，無需價格高昂的高介電常數(shù)板材。
[0018]本發(fā)明的RFID天線的主要優(yōu)點是成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、重量輕、圓極化工作頻帶寬、增益穩(wěn)定，具有良好的推廣應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)的RFID天線中耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2顯示了本發(fā)明RFID天線的耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3顯示了本發(fā)明的RFID天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4顯示了本發(fā)明的RFID天線的原理示意圖；
[0023]圖5顯示了本發(fā)明RFID天線的回波損耗實驗結(jié)果；
[0024]圖6顯示了本發(fā)明RFID天線的軸比特性圖；
[0025]圖7顯示了本發(fā)明RFID天線的增益特性圖。
【具體實施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。[0027]圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)的RFID天線中耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的RFID天線的定向耦合器設(shè)置有四個端口，包括兩個輸入端口( I端口 portl和2端口 port2),兩個輸出端口(3端口 port3和4端口 port4)。當(dāng)I端口輸入，2端口阻抗匹配時(例如，通常采用50歐姆電阻進(jìn)行阻抗匹配)，3端口和4端口可以實現(xiàn)等功率輸出，并且具有90°相位差。
[0029]參見圖1，現(xiàn)有技術(shù)的RFID天線的定向耦合器通常采用正方形結(jié)構(gòu)，正方形的四個邊的邊長相等，例如均為長度L。這種結(jié)構(gòu)的耦合器的主要缺陷是占用面積大，使得采用這種結(jié)構(gòu)耦合器組成的饋電網(wǎng)絡(luò)尺寸很大，不能實現(xiàn)器件的小型化。
[0030]圖2顯示了本發(fā)明RFID天線的耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031 ] 如圖2所示，本發(fā)明RFID天線的耦合器形成為寬度遠(yuǎn)小于其長度的扁平狀耦合器結(jié)構(gòu)。稱合器具有第一輸入端口 portl、第二輸入端口 port2,第一輸出端口 port3和第二輸出端口 port4。當(dāng)portl端口輸入，port2端口匹配阻抗時，port3端口和port4端口可以實現(xiàn)等功率輸出，并且具有90°相位差，從而實現(xiàn)將信號能量以幅度等分且相位差90度的方式分配到兩個輸出端口。
[0032]參見圖2，第一輸入端口與第二輸入端口之間的耦合線形成為長度為L的直線狀耦合線，第一輸出端口與第二輸出端口之間的耦合線形成為長度為L的直線狀耦合線。特別的，第一輸入端口與第一輸出端口之間的耦合線形成為寬度遠(yuǎn)小于長度L的彎折狀耦合線“a-b-c”，第二輸入端口與第二輸出端口之間的耦合線形成為寬度遠(yuǎn)小于長度L的彎折狀耦合線“a-b-c”。
[0033]如上所述，本發(fā)明的耦合器左右兩邊的耦合線設(shè)計為扁平狀的彎折結(jié)構(gòu)，例如“[”形狀，使得耦合器上下兩邊耦合線的距離盡量靠近，從而在整體上大大縮小了耦合器的尺寸和占用面積。
[0034]在圖2所示的優(yōu)選實施例中，耦合器左右兩邊彎折狀耦合線的長度為a和C，寬度為b，a與c之間以及耦合器上下兩邊直線狀耦合線之間的間隙距離為S，滿足L/2.5〈a=c<L/2關(guān)系。b的長度即為彎折狀耦合線的寬度，該寬度遠(yuǎn)小于長度L。優(yōu)選的，b的長度設(shè)計為在制作工藝允許的情況下盡量的小，使得間隙s在工藝上可以實現(xiàn)在
0.1-6_的長度范圍內(nèi)，更優(yōu)選的，使得s在0.1-2_的長度范圍內(nèi)，這樣確保耦合器的占用面積盡量的小，從而實現(xiàn)饋電網(wǎng)絡(luò)的尺寸小型化。
[0035]本發(fā)明中，直線狀耦合線的長度L值為天線工作頻率對應(yīng)波長的四分之一左右。
[0036]進(jìn)一步，在b的長度設(shè)計為盡量小的情況下，間隙s的距離相對于a、c的長度來說可以忽略不計，優(yōu)選的，彎折狀耦合線的橫向長度(即圖2中的a或c的長度)盡量接近上下兩邊直線狀耦合線的長度L的一半(L/2)。
[0037]本發(fā)明的上述扁平狀耦合器結(jié)構(gòu)具有以下技術(shù)效果。
[0038](I)將耦合器上下兩邊耦合線的距離盡量拉近，顯著的減小耦合器的占用面積，實現(xiàn)饋電網(wǎng)絡(luò)的尺寸小型化，使得RFID天線整體電路中間空余的電路板得到充分利用，達(dá)到小型化的目的。
[0039](2)通過將耦合器左右兩邊的耦合線形成為彎折狀耦合結(jié)構(gòu)，使得左右兩邊彎折結(jié)構(gòu)的耦合線電長度減小到傳統(tǒng)傳輸線電長度的一半(即電長度減少50%左右)。
[0040](3)通過拉近耦合器上下兩邊耦合線的距離，使得原來沒有電磁影響的上下兩邊耦合線由于靠的很近，變成了有電磁影響的耦合線結(jié)構(gòu)；同時，通過左右兩邊彎折狀耦合線的緊密連接，引入了一個新的自由參數(shù)(即耦合線的耦合系數(shù))，該參數(shù)可以自由控制耦合器的縫隙寬度和線寬，有效的優(yōu)選出帶寬增強(qiáng)的耦合器，提高了耦合器設(shè)計的靈活度。
[0041]圖3顯示了本發(fā)明的RFID天線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]參見圖3，本發(fā)明的RFID天線包括以下部分:多個倒F天線1、饋電網(wǎng)絡(luò)2、介質(zhì)板
3、貼片電阻4以及天線接口 5。
[0043]多個倒F天線I環(huán)繞設(shè)置在RFID天線的外周，用于輻射出無線電波，構(gòu)成RFID天線的輻射部。如圖3所示，在本發(fā)明中，多個倒F天線I環(huán)繞設(shè)置在饋電網(wǎng)絡(luò)2的周圍，沿著饋電網(wǎng)絡(luò)環(huán)繞排列以形成環(huán)形陣列，實現(xiàn)天線的寬帶圓極化特性。
[0044]具體的，每個倒F天線包括饋電管腳101、短路管腳102和輻射臂103。其中，饋電管腳101和短路管腳102設(shè)置在輻射臂103的一端部，并從該端部伸出。饋電管腳101連接到饋電網(wǎng)絡(luò)的輸出端口，具體來說是通過從饋電網(wǎng)絡(luò)輸出端口延伸出來的微帶線連接到饋電網(wǎng)絡(luò)的輸出端口。短路管腳102電連接到介質(zhì)板3背面的接地板。饋電管腳101和短路管腳102均通過金屬螺絲固定到介質(zhì)板3的金屬過孔上，從而實現(xiàn)上述的電氣連接。輻射臂103構(gòu)成倒F天線I的輻射部，用于輻射出無線電波，發(fā)出或接收無線信息，輻射臂103例如形成為金屬臂，通過鈑金或模具等金屬成型手段加工。
[0045]在圖3所示的優(yōu)選實施例中，示例性的設(shè)置有4個倒F天線1，沿著饋電網(wǎng)絡(luò)正方形環(huán)繞排列，但是本發(fā)明不限制于此，也可以根據(jù)實際應(yīng)用情況設(shè)置2個或更多個倒F天線1，以合適的方式環(huán)繞排列在饋電網(wǎng)絡(luò)周圍，例如三角形環(huán)繞、四邊形環(huán)繞、圓形環(huán)繞等。
[0046]輻射臂103的長度根據(jù)天線的實際制造尺寸適當(dāng)調(diào)整，通常使得該長度在天線的整體尺寸范圍內(nèi)盡量長，優(yōu)選的，輻射臂103的長度保持為天線工作頻率對應(yīng)波長的1/4左右。另外，饋電管腳101或短路管腳102構(gòu)成倒F天線I的高度，通常高度約在8?20mm的范圍內(nèi)。
[0047]饋電網(wǎng)絡(luò)2設(shè)置在介質(zhì)板3上，用于對多個倒F天線I提供信號。具體來說，饋電網(wǎng)絡(luò)2用于將輸入的射頻信號執(zhí)行能量等分(等功率輸出)并以順序相位差90度的方式從四個輸出端口輸出。本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，饋電網(wǎng)絡(luò)2包括彼此級聯(lián)連接的3個耦合器。具體來說，參見圖3，饋電網(wǎng)絡(luò)2包括3個耦合器A、B、C，耦合器A具有第一輸入端口 al、第二輸入端口 a2、第一輸出端口 a3和第二輸出端口 a4, f禹合器B具有第一輸入端口 bl、第二輸入端口 b2、第一輸出端口 b3和第二輸出端口 b4,f禹合器C具有第一輸入端口 Cl、第二輸入端口 c2、第一輸出端口 c3和第二輸出端口 c4。耦合器A的第一輸出端口 a3連接到耦合器B的第一輸入端口 bI,稱合器A的第二輸出端口 a4連接到稱合器C的第一輸入端口 cl,由此構(gòu)成級聯(lián)結(jié)構(gòu)，共同形成饋電網(wǎng)絡(luò)。
[0048]耦合器A的第一輸入端口 al構(gòu)成饋電網(wǎng)絡(luò)的信號輸入端，其連接到天線接口 5以輸入要發(fā)射的信號。I禹合器B、c的輸出端口 b3、b4、c3、c4構(gòu)成饋電網(wǎng)絡(luò)的信號輸出端,其分別連接到一個倒F天線，從而通過倒F天線將饋電網(wǎng)絡(luò)輸出的信號發(fā)射出去。耦合器A、B、C的第二輸入端口 a2、b2、c2分別連接到貼片電阻以進(jìn)行阻抗匹配。
[0049]優(yōu)選的，耦合器B、C的輸出端口 b3、b4、c3、c4與對應(yīng)的倒F天線之間連接線的延伸長度相等，該長度優(yōu)選的設(shè)置為在RFID天線整體尺寸允許的情況下盡量的短。
[0050]介質(zhì)板3用于承載饋電網(wǎng)絡(luò)2和倒F天線I。介質(zhì)板3的一個表面印刷有饋電網(wǎng)絡(luò)2，另一個表面為接地板，例如接地的金屬板。本發(fā)明中介質(zhì)板3可以采用介電常數(shù)為2.2、
2.55、2.6、3.48、4.4、10.2等的介質(zhì)板。通常，介電常數(shù)為10.2的介質(zhì)板屬于價格高、原料少的材料，大量使用會導(dǎo)致天線成本增加；介電常數(shù)為4.4?4.6的介質(zhì)板穩(wěn)定性表現(xiàn)不理想。介電常數(shù)為2.2的介質(zhì)板價格便宜、原料充足，穩(wěn)定性可靠。本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，介質(zhì)板3采用介電常數(shù)2.2的射頻板材上,尺寸優(yōu)選為106mmX 106mm,但是不限制于此。
[0051]貼片電阻4，設(shè)置在饋電網(wǎng)絡(luò)中各耦合器的第二輸入端口，用于對饋電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗匹配。在圖3的示例中，貼片電阻4采用50歐姆的貼片電阻，分別設(shè)置在耦合器A的2端口 a2、耦合器B的2端口 b2以及耦合器C的2端口 c2，用于對這些耦合器的輸入進(jìn)行阻抗匹配。
[0052]天線接口 5連接到饋電網(wǎng)絡(luò)的輸入端，用于輸入信號給RFID天線。具體的，天線接口 5連接到耦合器A的輸入端al，RFID天線通過天線接口 5連接到RFID讀寫器上，將RFID讀寫器發(fā)出的信號輸送給RFID天線并發(fā)射出去。圖3中，天線接口 5示例性的設(shè)置在RFID天線的中間位置，但不限制于此，而是可以根據(jù)實際需要設(shè)置在RFID天線中間或者邊緣。本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，天線接口 5實施為SMA (Sub-Miniature-A)接口模式的無線電天線接口。
[0053]圖4顯示了本發(fā)明的RFID天線的原理示意圖。
[0054]下面，參照圖3和圖4描述本發(fā)明的RFID天線的原理。
[0055]如圖3和圖4所不，輸入信號從I禹合器A的第一輸入端口 al輸入,第二輸入端口a2接負(fù)載阻抗(例如50歐姆貼片電阻)，第一輸出端口 a3連接到耦合器B的第一輸入端口bl，第二輸出端口 a4通過連接線連接到耦合器C的第一輸入端口 Cl。這里，耦合器A的第一輸出端口 a3與第二輸出端口 a4之間設(shè)置成具有90°相位差。
[0056]I禹合器B的第一輸出端口 b3與第二輸出端口 b4之間設(shè)置成具有90°相位差,分別與倒F天線I和倒F天線2連接。
[0057]I禹合器C的第一輸出端口 c3與第二輸出端口 c4之間設(shè)置成具有90°相位差,分別與倒F天線3和倒F天線4連接。
[0058]進(jìn)一步，將耦合器A和C之間的連接線設(shè)置成具有移相功能，使得相位變化90°，從而使得稱合器A的第二輸出端口 a4與稱合器C的第一輸入端口 cl之間具有90°相位差。
[0059]通過采用上述饋電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)耦合器C的c I端口與耦合器B的b I端口之間具有180°相位差。另外，耦合器B的b3與b4之間具有90°相位差，耦合器C的c3與c4端口之間具有90°相位差。結(jié)果，使得倒F天線1、倒F天線2、倒F天線3、倒F天線4依次具有90°相位差，即四個天線的接口相對相位分別是O°、90°、180°、270°，由此實現(xiàn)饋電網(wǎng)絡(luò)的功能。
[0060]如上所述，本發(fā)明提出了一種耦合線的新型耦合器結(jié)構(gòu)，大大減小了耦合器的尺寸和占用面積。進(jìn)一步，本發(fā)明提出通過3級耦合器級聯(lián)形成具有4端口輸出的饋電網(wǎng)絡(luò)，4個輸出端口輸出信號的幅度相等，相對相位分別0°、90°、180°和270°，從而實現(xiàn)饋電網(wǎng)絡(luò)功能。進(jìn)一步，本發(fā)明采用四個倒F天線配合饋電網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)小型化、寬帶圓極化的RFID天線。
[0061]實際使用過程中，將信號源連接到RFID天線的天線接口，激勵信號通過饋電網(wǎng)絡(luò)為四個倒F輻射單元饋電，四個倒F天線共同作用將電磁波的能量輻射出去，完成無線通信的功能。
[0062]下面介紹本發(fā)明RFID天線的一個優(yōu)選實施例。
[0063]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，RFID天線的工作頻率設(shè)置在915MHz，采用介電常數(shù)2.65、厚度為Imm的介質(zhì)板,介質(zhì)板的整體尺寸為106mmX 106mm。
[0064]每個倒F天線的輻射臂103的長度為75臟，輻射臂103的寬度為2mm，厚度為1mm。倒F天線的饋電管腳101和短路管腳102的高度為10mm，寬度為3mm，厚度為1mm。
[0065]耦合器A、B、C中，直線狀耦合線的長度L值優(yōu)選為55mm，彎折狀耦合線的長度a=c=24mm,彎折狀稱合線的寬度b=7mm,此時,上下兩邊直線狀稱合線之間的間隙s=lmm。
[0066]以上各個部件的參數(shù)取值僅表示本發(fā)明RFID天線的一個優(yōu)選實施例，不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。
[0067]下面介紹本發(fā)明的RFID天線進(jìn)行試驗和仿真試驗的結(jié)果。
[0068]圖5顯示了本發(fā)明RFID天線的回波損耗實驗結(jié)果。
[0069]參見圖5，圖中的橫坐標(biāo)為頻率分量，單位為MHz，縱坐標(biāo)為幅度分量，單位為dB。采用本發(fā)明的RFID天線進(jìn)行信號輻射，工作頻段設(shè)置在850?1025MHz范圍內(nèi)，通過實驗測量RFID天線的回波損耗情況。通過圖5可以看出，本發(fā)明RFID天線在工作頻帶內(nèi)的回波損耗小于_15dB，具有優(yōu)異的頻率特性。
[0070]圖6顯示了本發(fā)明RFID天線的軸比特性圖。
[0071]參見圖6，圖中橫坐標(biāo)為頻率分量，單位為MHz，縱坐標(biāo)為幅度分量，單位為dB。采用本發(fā)明的RFID天線進(jìn)行信號輻射，工作頻段設(shè)置在720?1000MHz范圍內(nèi)，通過實驗測量RFID天線的軸比特性。通過圖6可以看出，本發(fā)明RFID天線在工作頻帶內(nèi)的軸比小于3dB，具有優(yōu)異的軸比特性。
[0072]圖7顯示了本發(fā)明RFID天線的增益特性圖。
[0073]參見圖7，圖中橫坐標(biāo)為頻率分量，單位為MHz，縱坐標(biāo)為幅度分量，單位為dB。采用本發(fā)明的RFID天線進(jìn)行信號輻射，工作頻段分別設(shè)置在850?1025MHz和720?1000MHz范圍內(nèi)，通過實驗測量RFID天線的增益特性。通過圖7可以看出，本發(fā)明RFID天線在上述兩個帶寬的公共帶寬內(nèi)增益平滑穩(wěn)定，具有良好的增益穩(wěn)定性。
[0074]綜上所述，本發(fā)明提供了一種小型寬帶圓極化的RFID天線，其利用耦合線結(jié)構(gòu)設(shè)計小型化耦合器，通過三個小型化耦合器級聯(lián)形成饋電網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)饋電網(wǎng)絡(luò)的小型化。進(jìn)一步，采用多個倒F天線實現(xiàn)輻射結(jié)構(gòu)的小型化，從而實現(xiàn)RFID天線整體尺寸的小型化。同時，通過饋電網(wǎng)絡(luò)和多個倒F天線環(huán)形組陣，實現(xiàn)了寬帶圓極化特性。
[0075]此外，本發(fā)明RFID天線中饋電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)適合采用印刷電路板工藝(PCB)和金屬成型，相比于芯片形式的饋電網(wǎng)絡(luò)來說，具有本發(fā)明結(jié)構(gòu)特性的饋電網(wǎng)絡(luò)可以大大降低生產(chǎn)成本。
[0076]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的上述【具體實施方式】僅僅用于示例性說明或解釋本發(fā)明的原理，而不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。因此，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內(nèi)的全部變化和修改例。
【權(quán)利要求】
1.一種RFID天線，包括: 多個倒F天線(1)，環(huán)繞設(shè)置在RFID天線的外周，用于輻射出無線電波； 饋電網(wǎng)絡(luò)(2)，設(shè)置在介質(zhì)板(3)上，具有一個信號輸入端和多個信號輸出端，該信號輸入端連接到天線接口(5)以輸入要發(fā)射的信號，該多個信號輸出端分別連接到所述多個倒F天線(I); 介質(zhì)板(3 )，用于承載饋電網(wǎng)絡(luò)(2 )和多個倒F天線(I); 貼片電阻(4)，設(shè)置在饋電網(wǎng)絡(luò)(2)的其他輸入端，用于對饋電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗匹配；以及 天線接口( 5 )，連接到饋電網(wǎng)絡(luò)的信號輸入端，用于輸入信號給RFID天線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，所述饋電網(wǎng)絡(luò)(2)包括彼此級聯(lián)連接的3個耦合器A、B、C,每個所述f禹合器具有第一輸入端口、第二輸入端口、第一輸出端口和第二輸出端口，其中，耦合器A的兩個輸出端口分別連接到耦合器B和耦合器C的第一輸入端口以形成級聯(lián)結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線，每個所述耦合器都形成為寬度遠(yuǎn)小于其長度的扁平狀率禹合器結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線，其中， 第一輸入端口與第二輸入端口之間`的稱合線形成為長度為L的直線狀稱合線,第一輸出端口與第二輸出端口之間的耦合線形成為長度為L的直線狀耦合線； 第一輸入端口與第一輸出端口之間的稱合線形成為寬度遠(yuǎn)小于長度L的彎折狀f禹合線，第二輸入端口與第二輸出端口之間的耦合線形成為寬度遠(yuǎn)小于長度L的彎折狀耦合線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天線，所述彎折狀耦合線的長度為a和C，寬度為b，a、b、c滿足以下關(guān)系:
L/2.5<a=c < L/2 ;且
b遠(yuǎn)小于L0
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的天線，所述兩條直線狀耦合線之間的間隙s在0.1-6mm的長度范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線，其中， 耦合器A的第一輸入端口(al)構(gòu)成饋電網(wǎng)絡(luò)(2)的信號輸入端，其連接到天線接口( 5)以輸入要發(fā)射的信號； 耦合器匕(:的四個輸出端口6344、(33、(34)構(gòu)成饋電網(wǎng)絡(luò)的信號輸出端，其分別連接到一個倒F天線；以及 耦合器A、B、C的第二輸入端口(a2、b2、c2)分別連接到貼片電阻以進(jìn)行阻抗匹配。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線，所述耦合器B、C的四個輸出端口(b3、b4、c3、c4)與對應(yīng)的倒F天線之間的連接線的延伸長度相等。
9.根據(jù)權(quán)利要求2-8中任一項所述的天線，其中， 率禹合器A的第一輸出端口(a3)與第二輸出端口(a4)之間具有90°相位差； 耦合器B的第一輸出端口(b3)與第二輸出端口(b4)之間具有90°相位差； 耦合器C的第一輸出端口(c3)與第二輸出端口(c4)之間具有90°相位差；以及率禹合器A的第二輸出端口(a4)與稱合器C的第一輸入端口(cl)之間具有90°相位差。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的天線，每個所述倒F天線包括饋電管腳(101)、短路管腳(102)和輻射臂(103)，饋電管腳(101)和短路管腳(102)設(shè)置在輻射臂(103)的一端部，其中: 饋電管腳(101)連接到饋電網(wǎng)絡(luò)的輸出端口 ； 短路管腳(102)電連接到介質(zhì)板(3)背面的接地板； 輻射臂(103)構(gòu)成倒F天線(I)的輻射部，用于輻射出無線電波。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的天線，每個所述倒F天線(I)的輻射臂(103)的長度為RFID天線工作頻率對應(yīng)波長的四分之一左右。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的天線，所述介質(zhì)板(3)的一個表面印刷有饋電網(wǎng)絡(luò)(2)，另一個表面為接地板。
【文檔編號】H01Q1/50GK103515700SQ201310447493
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】吳永樂, 張大印, 劉元安, 蘇明, 黎淑蘭, 于翠屏 申請人:北京郵電大學(xué)