波束賦形超高頻射頻識(shí)別讀寫器天線線陣的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種發(fā)射和接收無線電信號(hào)的射頻識(shí)別讀寫器天線線陣，具體為波束 賦形超高頻射頻識(shí)別讀寫器天線線陣。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于一個(gè)RFID系統(tǒng)，讀寫器天線是其中的重要部分，它被用來發(fā)射和接受信號(hào)， 并擔(dān)負(fù)著向標(biāo)簽耦合能量的重要任務(wù)。良好的讀寫器天線可以使識(shí)別效果達(dá)到最佳狀態(tài)， 是整個(gè)RFID系統(tǒng)能否良好運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)之一。傳統(tǒng)的RFID讀寫器天線的輻射方向圖一 般具有對稱性，然而在某些特定條件下只希望對某區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別，如對傳送帶貨 物進(jìn)行識(shí)別，讀寫器天線輻射能量應(yīng)集中在傳送帶附近區(qū)域；而在傳送帶上方較遠(yuǎn)區(qū)域，輻 射能量所需較小，即輻射場型具有一定的指向性；通過組陣的方式可提高天線增益，增加天 線輻射方向圖的指向性，但天線采用等幅同相饋電，陣元數(shù)目越多，半功率束寬越窄，在主 波束與旁瓣之間的零點(diǎn)容易造成接收死角；此外，采用對數(shù)周期天線和加入背腔的螺旋天 線均可使輻射能量產(chǎn)生指向性，安裝時(shí)需要按照一定角度固定，使方向圖最大增益點(diǎn)對準(zhǔn) 標(biāo)簽讀取區(qū)域，安裝過程較為繁瑣，成本高且對指定要求的半功率束寬值無法精確實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種可以應(yīng)用于物流倉儲(chǔ)管理的超高頻 920-925MHZ射頻識(shí)別系統(tǒng)讀寫器天線線陣，該天線具有波束賦性的特性，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的 30°下傾角和25°半功率束寬要求，可針對對某個(gè)特定區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別。
[0004] 本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0005] 波束賦形超高頻射頻識(shí)別讀寫器天線線陣，包括輻射貼片基板、饋電網(wǎng)絡(luò)基板和 50歐姆SMA接頭；輻射貼片基板與饋電網(wǎng)絡(luò)基板通過支撐柱平行對稱連接，并且輻射貼片 基板與饋電網(wǎng)絡(luò)基板之間形成空氣層；輻射貼片基板的輻射單元為方形銅片；饋電網(wǎng)絡(luò)基 板下表面為一分五不等功率分配器，輸入端口連接50歐姆SMA接頭；饋電網(wǎng)絡(luò)基板的上表 面為地表面并蝕刻出五個(gè)啞鈴形槽，五個(gè)啞鈴形槽分別與上方輻射貼片基板的輻射單元位 置對應(yīng)。
[0006] 所述的一分五不等功率分配器，共由三級一分二不等功率威爾金森功分器構(gòu)成。
[0007] -分五不等功率分配器輸出端口采用終端斷路形式進(jìn)行耦合饋電。
[0008] 本發(fā)明提供的波束賦形超高頻射頻識(shí)別讀寫器天線線陣，實(shí)現(xiàn)了波束的指向性， 具有30°下傾角和25°度半功率束寬，可針對某個(gè)特定區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別，而區(qū)域外 的標(biāo)簽不被識(shí)別。并且該天線線陣有低剖面、結(jié)構(gòu)簡單、容易加工、成本低的優(yōu)點(diǎn)，功率分配 器輸出端便于集成相移芯片，以便進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)波束掃描。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010] 圖2為饋電網(wǎng)絡(luò)基板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011] 圖3為輻射貼片基板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖4為本發(fā)明的輸入反射系數(shù)實(shí)測仿真對比圖；
[0013] 圖5為本發(fā)明的陣元面二維輻射方向圖實(shí)測仿真對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 以下結(jié)合附圖對本
【發(fā)明內(nèi)容】
做進(jìn)一步說明。
[0015] 如圖1所示，波束賦形超高頻射頻識(shí)別讀寫器天線線陣，包括輻射貼片基板1、饋 電網(wǎng)絡(luò)基板3和50歐姆SMA接頭4 ;輻射貼片基板1與饋電網(wǎng)絡(luò)基板3通過支撐柱2平行 對稱連接，并且輻射貼片基板1與饋電網(wǎng)絡(luò)基板3之間形成空氣層5 ;輻射貼片基板1的輻 射單元為方形銅片；饋電網(wǎng)絡(luò)基板3下表面為一分五不等功率分配器，輸入端口連接50歐 姆SMA接頭4 ;饋電網(wǎng)絡(luò)基板3的上表面為地表面并蝕刻出五個(gè)啞鈴形槽，五個(gè)啞鈴形槽分 別與上方輻射貼片基板1的輻射單元位置對應(yīng)。
[0016] 所述的一分五不等功率分配器，共由三級一分二不等功率威爾金森功分器構(gòu)成。
[0017] -分五不等功率分配器輸出端口采用終端斷路形式進(jìn)行耦合饋電。
[0018] 預(yù)設(shè)計(jì)過程中采用伍德沃德-勞森的方向圖綜合技術(shù)可靈活實(shí)現(xiàn)對預(yù)期方向圖 的擬合并計(jì)算出各陣元激勵(lì)的幅度和相位，用于指導(dǎo)不等功率、相位分配器的設(shè)計(jì)，且不單 單僅局限于30°下傾角和25°度半功率束寬，也可實(shí)現(xiàn)其它期望的下傾角和半功率束寬 數(shù)值。
[0019] 該波束賦形超高頻射頻識(shí)別讀寫器天線線陣采用雙層孔縫耦合結(jié)構(gòu)，饋電網(wǎng)絡(luò)基 板3開有啞鈴形槽的地表面將上層的輻射貼片基板和下層功率分配器有效隔離，降低了輻 射貼片與功率分配器之間的能量耦合，因此提高了功率分配器功率分配比、相位分配比的 精度，同時(shí)也提高了輻射方向圖主波束的賦形精度。
[0020] 饋電網(wǎng)絡(luò)基板3通過支臂寬比控制激勵(lì)幅度分配，而相位分配由50歐姆傳輸 線的長度控制，如圖2所示，饋電網(wǎng)絡(luò)基板3選取FR4材料，相對介電常數(shù)為4. 4,損耗角 正切為0. 025,厚度為1. 6mm。其一面的功率分配器由參數(shù)W、L、Wp W2、W3、W4、W5、W6、W 7、 W8、W9、W1Q、Lpl、L p2、Lp3、Lp4、Lp5、Lp6、L p7和 Lp8所決定，這 20 個(gè)參數(shù)值分別為 150mm、806mm、 3. 17mm、2. 25mm、L 00m、3. 58mm、2. 55mm、L 45mm、3. 65mm、0? 38mm、4. 80mm、L 85mm、48. 25mm、 44. 56mm、42. 26mm、48. 00mm、52. 60mm、49. 80mm、45. 37mm、43. 55mm ;另一面的開有啞鈴形縫 隙槽地表面，其啞鈴槽尺寸參數(shù)為Lp9、LpldP Lpl(l，這3個(gè)參數(shù)值分別為57mm、20. 5mm、18mm。
[0021] 饋電網(wǎng)絡(luò)基板3由三級一分二不等功率分配器串聯(lián)而成一分五不等功率、 相位分配器，各陣元激勵(lì)幅度之比為：〇. 44 : 0.75 : 1 : 0.75 : 0.44;相位比為： 175° : 89° : 0° : -89° : -175°。該值是在主波束下傾角為30°，半功率束寬為25° 預(yù)期方向圖下，利用伍德沃德-勞森方向圖綜合技術(shù)得到，其計(jì)算公式如下：
[0022] 擬合陣因子f (cos 9 )由各階f(x) = sin (nx)/n sin x函數(shù)構(gòu)成：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 波束賦形超高頻射頻識(shí)別讀寫器天線線陣，其特征在于：包括輻射貼片基板（I)、饋 電網(wǎng)絡(luò)基板（3)和50歐姆SM接頭（4);輻射貼片基板（1)與饋電網(wǎng)絡(luò)基板（3)通過支撐 柱（2)平行對稱連接，并且輻射貼片基板（1)與饋電網(wǎng)絡(luò)基板（3)之間形成空氣層（5);輻 射貼片基板（1)的輻射單元為方形銅片；饋電網(wǎng)絡(luò)基板（3)下表面為一分五不等功率分配 器，輸入端口連接50歐姆SMA接頭（4);饋電網(wǎng)絡(luò)基板（3)的上表面為地表面并蝕刻出五 個(gè)啞鈴形槽，五個(gè)啞鈴形槽分別與上方輻射貼片基板（1)的輻射單元位置對應(yīng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的波束賦形超高頻射頻識(shí)別讀寫器天線線陣，其特征在于：所 述的一分五不等功率分配器，共由三級一分二不等功率威爾金森功分器構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的波束賦形超高頻射頻識(shí)別讀寫器天線線陣，其特征在于：一 分五不等功率分配器輸出端口采用終端斷路形式進(jìn)行耦合饋電。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種發(fā)射和接收無線電信號(hào)的射頻識(shí)別讀寫器天線線陣，具體為波束賦形超高頻射頻識(shí)別讀寫器天線線陣，輻射貼片基板與饋電網(wǎng)絡(luò)基板通過支撐柱平行對稱連接，并且輻射貼片基板與饋電網(wǎng)絡(luò)基板之間形成空氣層；輻射貼片基板的輻射單元為方形銅片；饋電網(wǎng)絡(luò)基板下表面為一分五不等功率分配器，輸入端口連接50歐姆SMA接頭；饋電網(wǎng)絡(luò)基板的上表面為地表面并蝕刻出五個(gè)啞鈴形槽，五個(gè)啞鈴形槽分別與上方輻射貼片基板的輻射單元位置對應(yīng)。本發(fā)明提供的波束賦形超高頻射頻識(shí)別讀寫器天線線陣，實(shí)現(xiàn)了波束的指向性，具有30°下傾角和25°度半功率束寬，可針對某個(gè)特定區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別，而區(qū)域外的標(biāo)簽不被識(shí)別。
【IPC分類】H01Q23-00, H01Q21-00, H01Q1-22, H01Q3-08, H01Q1-38, H01Q1-36
【公開號(hào)】CN104836027
【申請?zhí)枴緾N201510272199
【發(fā)明人】張昕, 李子巍
【申請人】五邑大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年5月24日