本發(fā)明涉及的是一種用于天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及RFID應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的一種緊湊的對稱饋電網(wǎng)絡(luò)。

背景技術(shù)：

RFID(Radio Frequency Identification)——射頻識別技術(shù)，是一種利用射頻通信實現(xiàn)的非接觸式自動識別技術(shù)。隨著RFID核心技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，應(yīng)用領(lǐng)域日益擴大，已經(jīng)越來越多的應(yīng)用在包括軍事、航空、倉儲物流、商品零售、工業(yè)制造、資產(chǎn)管理、交通運輸、防偽防盜、衛(wèi)浴等不同的領(lǐng)域。射頻識別系統(tǒng)的硬件部分一般由電子標(biāo)簽，閱讀器和天線構(gòu)成。為了能夠保證電子標(biāo)簽擺放的任意性，一般要求天線輻射圓極化電磁波。天線圓極化的實現(xiàn)方式一般有三種：單饋法、雙饋法和多元法，這些方式都具有相應(yīng)的電氣和結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點。

其中多元法的優(yōu)點在于，天線單元結(jié)構(gòu)較為簡單，容易實現(xiàn)圓極化，軸比較為容易控制，帶寬較寬。其中，實現(xiàn)對天線的寬帶4點圓極化饋電網(wǎng)絡(luò)是天線的一個關(guān)鍵技術(shù)。為了實現(xiàn)輸出端口四等分，且相位實現(xiàn)依次滯后90°的特性，通常需要設(shè)置一個主功分器，兩個次級功分器及一些微帶線以實現(xiàn)移相功能。在饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時，必須要避免微帶線之間的強耦合以免信號發(fā)生嚴(yán)重的衰減，同時還要避免天線與饋線之間的耦合以保證天線輻射性能的一致性。目前普遍存在的問題是：饋電網(wǎng)絡(luò)過于復(fù)雜，布線折彎過多，存在信號的衰減和耦合現(xiàn)象嚴(yán)重，難以保證各天線單元饋電處的幅度的一致性。

檢索的現(xiàn)有技術(shù)，專利申請?zhí)?01120534603.1，專利名稱為四點圓極化饋電網(wǎng)絡(luò)，專利公開號CN 202564548U，該饋電網(wǎng)絡(luò)采用功分器和寬帶相移器串聯(lián)和并聯(lián)連接，其中，90°寬帶移相器和180°移相器的微帶線走線太過接近，容易產(chǎn)生強耦合，使得信號容易發(fā)生嚴(yán)重的衰減。另一方面，整個饋電網(wǎng)絡(luò)局限在直徑不超過180mm的圓面，使得該饋電網(wǎng)絡(luò)占用空間較大，有違目前天線小型化設(shè)計的趨勢。

因此，在設(shè)計基于多元陣列圓極化天線時，有必要先合理的設(shè)計饋電網(wǎng)絡(luò)上的微帶線布局。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷提供一種緊湊的對稱饋電網(wǎng)絡(luò)，該饋電網(wǎng)絡(luò)布局具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、小型化等特點，且能夠減少微帶線之間的耦合，保證輸出端信號幅度一致。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種緊湊的對稱饋電網(wǎng)絡(luò)，包括：絕緣介質(zhì)板、位于絕緣介質(zhì)板正面的微帶饋電網(wǎng)絡(luò)、位于絕緣介質(zhì)板背面的金屬底板；

所述微帶饋電網(wǎng)絡(luò)包括三個功分器：第一功分器、第二功分器和第三功分器、和左微帶線、右微帶線、移相連接微帶線、移相微帶線；所述第一功分器一個輸出端通過右微帶線連接到第二功分器的輸入端；所述第一功分器的另一個輸出端依次通過移相連接微帶線、移相微帶線、左微帶線串聯(lián)連接到第三功分器的輸入端；

其特征在于：所述三個功分器、移相微帶線的形狀為六邊形，所述三個功分器和移相微帶線呈幾何中心對稱分布于微帶饋電網(wǎng)絡(luò)上。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述功分器、移相微帶線的六邊形由一條長邊和長度相等的五條短邊組成，其中，任意兩短邊夾角為135°，長邊與短邊的夾角為90°。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述功分器、移相微帶線呈幾何中心對稱向中心聚攏分布且為六邊形的短邊向內(nèi)聚攏；第一功分器的六邊形長邊為水平狀，第二功分器、第三功分器的長邊為垂直狀分布，移相微帶線的長邊為水平狀分布。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述移相連接微帶線微帶線、移相微帶線串聯(lián)構(gòu)成180°移相器，左微帶線和右微帶線的長度相等呈中心對稱分布。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述微帶饋電網(wǎng)絡(luò)還包括一主微帶線、一饋電輸入端、四個饋電輸出端和四個輸出鏈接微帶線；所述饋電輸入端通過主微帶線連接到第一功分器的輸入端；所述四個饋電輸出端分別通過四個輸出鏈接微帶線連接到第二功分器和第三功分器的輸出端；所述四個饋電輸出端沿順時針或逆時針分布，所述四個饋電輸出端的相位依次相差90°。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，金屬底板上刻蝕一槽縫，所述槽縫位于第二功分器的輸入端處。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述每個功分器中各設(shè)置一隔離電阻，其電阻值為100歐姆。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述每個功分器為微帶功分器，所述功分器通過功分器的輸出端將能量二等分，所述功分器的輸出端通過微帶線與下一級功分器的輸入端相連接。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述絕緣介質(zhì)板為聚四氟乙烯板或FR-4絕緣板，所述絕緣介質(zhì)板的邊長長度不超過100mm的方形。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述金屬底板為覆銅層，連接到地。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種緊湊的對稱饋電網(wǎng)絡(luò)，不僅能將輸入端的信號轉(zhuǎn)化為四路依次滯后90°的信號，而且還具有以下優(yōu)點：

1.饋電網(wǎng)絡(luò)使用的微帶線彎折較少且彎折處均為非銳角連接，其中一微帶線和功分器都成六邊形形狀設(shè)計，且短邊向內(nèi)聚攏狀，使得饋電網(wǎng)絡(luò)整體布局緊湊、合理、對稱和小型化，保證了饋電網(wǎng)絡(luò)的小型化設(shè)計和周圍部件的弱耦合特性；

2.整個微帶饋電網(wǎng)絡(luò)包括功分器和微帶線都呈對稱形式，即使存在耦合也是相同的耦合，減小了相互之間的差異，避免饋電網(wǎng)絡(luò)與天線發(fā)生強干擾或者不一致的干擾，保證輸出端信號的電流幅度一致；

3.通過在位于絕緣介質(zhì)板背面的金屬板上刻蝕一槽縫，有意識的使右路信號通過槽縫可以泄露一部分信號出去，主動泄露電磁能量，進(jìn)一步有效保證四個輸出端的電流幅度一致性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的整體示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例中的微帶饋電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例中的功分器的六邊形結(jié)構(gòu)形狀示意圖。

圖4是本發(fā)明實施例中的槽縫A部的放大圖。

附圖標(biāo)記：

絕緣介質(zhì)板1 微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2 金屬底板3

饋電輸入端22 第一功分器23 第二功分器24

第三功分器25 第一饋電輸出端26 第二饋電輸出端27

第三饋電輸出端28 第四饋電輸出端29 絕緣電阻10

槽縫30 折彎部微帶線40 主微帶線201

右微帶線202 移相連接微帶線2031 移相微帶線2032

左微帶線204

第一輸出鏈接微帶線205 第二輸出鏈接微帶線206

第三輸出鏈接微帶線207 第四輸出鏈接微帶線208

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1~ 3所示，一種緊湊的對稱饋電網(wǎng)絡(luò)，包括：絕緣介質(zhì)板1、位于絕緣介質(zhì)板正面的微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2、位于絕緣介質(zhì)板背面的金屬底板3；所述微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2包括三個功分器：第一功分器23、第二功分器24和第三功分器25、和左微帶線204、右微帶線202、移相連接微帶線2031、移相微帶線2032；所述第一功分器23一個輸出端通過右微帶線202連接到第二功分器的輸入端；所述第一功分器的另一個輸出端依次通過移相連接微帶線2031、移相微帶線2032、左微帶線204串聯(lián)連接到第三功分器24的輸入端；

所述三個功分器、移相微帶線2032的形狀為六邊形，所述三個功分器和移相微帶線2032呈幾何中心對稱分布于微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2上。所述功分器23、24、25、移相微帶線2032的六邊形由一條長邊和長度相等的五條短邊組成，其中，任意兩短邊夾角為135°，長邊與短邊的夾角為90°。

所述功分器23、24、25、移相微帶線2032呈幾何中心對稱向中心聚攏分布且為六邊形的短邊向內(nèi)聚攏；第一功分器23的六邊形長邊為水平狀，第二功分器24、第三功分器25的長邊為垂直狀分布，移相微帶線2032的長邊為水平狀分布。

所述移相連接微帶線微帶線2031、移相微帶線2032串聯(lián)構(gòu)成180°移相器，左微帶線204和右微帶線202的長度相等呈中心對稱分布。

所述微帶饋電網(wǎng)絡(luò)還包括一主微帶線201、一饋電輸入端22、四個饋電輸出端26、27、28、29和四個輸出鏈接微帶線205、206、207、208；所述饋電輸入端22通過主微帶線201連接到第一功分器23的輸入端；所述四個饋電輸出端26、27、28、29分別通過四個輸出鏈接微帶線205、206、207、208連接到第二功分器24和第三功分器25的輸出端；所述四個饋電輸出端26、27、28、29沿順時針或逆時針分布，所述四個饋電輸出端26、27、28、29的相位依次相差90°。

最優(yōu)設(shè)計時，各功分器六邊形的布線長度等于電磁波在介質(zhì)中的半波長長度，移相連接微帶線2031和移相微帶線2032的微帶線總長度也為半波長長度。此六邊形結(jié)構(gòu)設(shè)計一方面使得微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2的微帶線折彎減少，另一方面，使得微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2的微帶線都是六邊形短邊向內(nèi)緊湊分布，且是對稱分布，保證天線設(shè)計的小型化。

所述絕緣介質(zhì)板1為聚四氟乙烯板或FR-4絕緣板，因微帶線六邊形的緊湊布局設(shè)計，絕緣介質(zhì)板1的大小可做到邊長長度不超過100mm的方形。

所述金屬底板3為覆銅層，連接到地。金屬底板3是在絕緣介質(zhì)板1的背面全部鋪銅形成的，并設(shè)有饋電焊盤，能夠使得微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2呈共面波導(dǎo)的傳輸特性，可以增加信號的穩(wěn)定性。

具體地，所述的每個功分器通過功率等分端口將能量二等分，每個功率等分端口通過微帶線20與下一級功分器的輸入端相連接。每個功分器之間的距離都充分考慮了微帶線之間的耦合，使得每個端口都形成相同或者相似的耦合形態(tài)，這樣可以在保證結(jié)構(gòu)簡單緊湊的前提下，天線的輸出端口的信號幅度的一致性。

每個功分器中各設(shè)置一隔離電阻10，其電阻值為100歐姆。能夠有效阻礙分支端口反射信號對其他端口的影響，提高了功分器的穩(wěn)定性，并且合理的微帶線分布和長度設(shè)置也保證了天線整體結(jié)構(gòu)的小型化使饋電線結(jié)構(gòu)更加緊湊。

初始信號通過饋電輸入端22接入到微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2，經(jīng)過主微帶線201連接到第一功分器23。第一功分器23的一個輸出端通過右微帶線202連接到第二功分器24的輸入端；另一個輸出端通過移相連接微帶線2031、移相微帶線2032和左微帶線204連接到第三功分器25的輸入端；

移相連接微帶線2031和移相微帶線2032串聯(lián)成一180°移相器。左微帶線204和右微帶線202的長度相等。第一功分器23連接到第三功分器25所走的微帶線長度多于第一功分器23連接到第二功分器24所走的微帶線長度，多余的長度大小為移相連接微帶線2031和移相微帶線2032的總和。所以第二功分器24的輸入端的信號與第三功分器25的輸入端的信號相位相差180°。

第二功分器24的一個輸出端通過第一輸出鏈接微帶線205連接到微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2的第一饋電輸出端26，將第一饋電輸出端26輸出的信號電流設(shè)定為0°；另一個輸出端通過第二輸出鏈接微帶線206連接到微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2的第二饋電輸出端27，可通過調(diào)節(jié)第二輸出鏈接微帶線206的微帶線折彎部40使第二饋電輸出端27的信號比第一饋電輸出端26的信號滯后90°相位差，即第二饋電輸出端27輸出的信號電流相位為-90°。

第三功分器25的一個輸出端通過第三輸出鏈接微帶線207連接到微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2的第三饋電輸出端28；另一個輸出端通過第四輸出鏈接微帶線208連接到微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2的第四饋電輸出端29，可通過調(diào)節(jié)第四輸出鏈接微帶線208的微帶線折彎部40使第四饋電輸出端29的信號比第一饋電輸出端28的信號滯后90°相位差。

其中，第一輸出鏈接微帶線205的長度與第三輸出鏈接微帶線207長度相同，第二輸出鏈接微帶線206的長度與第四輸出鏈接微帶線208的長度相同。第一饋電輸出端26與第三饋電輸出端28的相位差等于第二功分器24的輸入端與第三功分器25的輸入端的信號相位差為180°。所以，第三饋電輸出端28輸出的信號電流相位為-180°，同理，第四饋電輸出端29輸出的信號電流相位為-270°。

更進(jìn)一步的優(yōu)化，如圖4所示，所述金屬底板3上刻蝕一槽縫30，所述槽縫30位于第二功分器24的輸入端241處。槽縫30的大小可通過軟件仿真，或者試驗的方法計算出來。槽縫優(yōu)選為長方形，沿信號流向的方向的長度，范圍2~4mm，優(yōu)選3mm。垂直信號流向的長度大小不作要求。增設(shè)槽縫30的作用是可以使右側(cè)的信號幅度減小。其原因在于，一般由于介質(zhì)總是存在損耗，左側(cè)的信號由于180°相位差微帶線長度，因此，信號幅度存在衰減，使得進(jìn)入第二功分器4處的信號幅度偏大。為了保證四個輸出端口的信號幅度一致，通過開設(shè)一槽縫30，使得流向右側(cè)饋電輸出端26、27的信號泄露一部分以期達(dá)到四個輸出端的信號幅度一致。

最終，微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2的第一至第四饋電輸出端26、27、28、29可輸出幅度值相等，相位角分別為0°、-90°、-180°、-270°的四路信號。

整個微帶饋電網(wǎng)絡(luò)通過功分器和微帶線的六邊形結(jié)構(gòu)設(shè)計布局，一方面微帶線彎折較少，六邊形短邊向內(nèi)聚攏狀設(shè)計大大縮小了微帶饋電網(wǎng)絡(luò)的布局，有利于天線的小型化；另一方面，微帶線的走線布局使得天線與微帶線之間的耦合大體一致，相互干擾一致性，同時在絕緣底板上有意識的增加槽縫，都是為了保證四個端口的信號幅度一致。該緊湊對稱饋電網(wǎng)絡(luò)的布局設(shè)計有利于圓極化天線的小型化設(shè)計。

以上所述的實施例僅為本發(fā)明的一個較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。