專利名稱：Rfid雙折合振子天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及通信天線，特別涉及一種RFID雙折合振子天線。
背景技術(shù)：
目前，隨著無線射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)的發(fā)展和日趨成熟，無線射頻識(shí)別的應(yīng)用越 來越廣泛，特別是讀寫器技術(shù)，日趨完善，已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活不可或缺的組成部 分。但作為數(shù)據(jù)采集前端的系統(tǒng)天線卻依舊沿用移動(dòng)通信領(lǐng)域傳統(tǒng)的天線技術(shù)。每一種技 術(shù)都有它的局限性，說移動(dòng)通信領(lǐng)域所采用的天線技術(shù)和天線形式，僅僅適合移動(dòng)通信領(lǐng) 域。RFID技術(shù)有其自身的特點(diǎn)和要求，特別是UHF頻段，自身特點(diǎn)更突出，有些需求甚至與 移動(dòng)通信相矛盾和沖突。因此，設(shè)計(jì)出符合RFID自身特點(diǎn)的天線，是勢在必行的，也是提高 RFID系統(tǒng)性能和可靠性，使之更為實(shí)用的重要課題。 此外，傳統(tǒng)雙折合振子外形如圖2所示。長度約A/2， A為天線工作頻率的電磁 波波長，是由一個(gè)波長的金屬管彎成，參數(shù)D比較任意，一般由加工方便、外形勻稱來確定， 粗細(xì)由結(jié)構(gòu)強(qiáng)度確定。傳統(tǒng)雙折合振子的方向性較差，與半波振子相同，而輸入阻抗較高， 約300Q ，增益也比較小。因此，傳統(tǒng)的雙折合振子天線還不能滿足要求。

實(shí)用新型內(nèi)容為滿足上述需要，本實(shí)用新型提供一種方向性好，頻帶寬，增益高，成本低的RFID 雙折合振子天線。 本實(shí)用新型提供的RFID雙折合振子天線，包括基本振子單元、副振子和與基本振 子單元相連的饋電電纜，基本振子單元為高頻輻射振子，其長度為入。/2，副振子為低頻輻 射振子，其長度為A 。/2，還包括有公共臂和雙線短截線，公共臂設(shè)置在基本振子單元和副 振子之間，公共臂的長度為A。/2，與基本振子單元和副振子并聯(lián)在一起，其中，A。為天線 工作頻段中心頻點(diǎn)的電磁波波長。 本實(shí)用新型RFID雙折合振子天線，其中所述基本振子單元在其中部設(shè)置輸出口
并與饋電電纜相連，雙線短截線相互并聯(lián)后連接在饋電電纜的芯線與地線之間。 本實(shí)用新型RFID雙折合振子天線，其中所述基本振子單元、副振子和公共臂均為
帶狀振子，采用金屬基板制成折合振子。 本實(shí)用新型RFID雙折合振子天線，其中所述基本振子單元、副振子和公共臂均為 帶狀振子，采用蝕刻電路板制成微帶天線。 本實(shí)用新型RFID雙折合振子天線，其中所述微帶天線包括輻射振子層和介質(zhì)基 板，輻射振子層包括所述基本振子單元、副振子和公共臂，介質(zhì)基板采用介電常數(shù)e不小 于38的介質(zhì)材料。 本實(shí)用新型RFID雙折合振子天線的優(yōu)點(diǎn)是由于在基本振子單元和副振子之間 加入一段長度為A。/2的公共臂，相對于傳統(tǒng)的雙折合振子天線，展寬了工作帶寬，可實(shí)現(xiàn)2 倍頻的帶寬，其方向性較好，且在相同尺寸下的增益提高了 2-3dBi。由于雙線短截線相互并聯(lián)后連接在饋電電纜的芯線與接地之間構(gòu)成巴倫平衡結(jié)構(gòu)，有效解決了平衡饋電的問題， 實(shí)現(xiàn)了靜電及雷電保護(hù)功能。 另外，采用高介電常數(shù)覆銅板蝕刻的微帶天線，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效 率，也改善了產(chǎn)品生產(chǎn)的一致性。

圖1是本實(shí)用新型RFID雙折合振子天線的俯視圖； 圖2是本實(shí)用新型RFID雙折合振子天線的側(cè)視圖； 圖3是傳統(tǒng)雙折合振子天線的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本實(shí)用新型RFID雙折合振子天線的共模、差模等效電路圖； 圖5a和圖5b是本實(shí)用新型RFID雙折合振子天線的饋電等效電路圖。
具體實(shí)施方式為進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型RFID雙折合振子天線，下面結(jié)合實(shí)施例做更詳盡的說 明。 參照圖1和圖2，本實(shí)用新型RFID雙折合振子天線，包括基本振子單元a、副振子 c、公共臂b和饋電電纜d?；菊褡訂卧猘為高頻輻射振子，其長度為入。/2，副振子c為低 頻輻射振子，其長度為A。/2，在基本振子單元a和副振子c之間加入一段長度為A。/2的 公共臂b，公共臂b與基本振子單元a和副振子c并聯(lián)在一起，其中，A 。為天線工作頻段中 心頻點(diǎn)的電磁波波長。 這樣，本實(shí)用新型RFID雙折合振子天線從1、2端兩端視入，其阻抗近似為兩個(gè)長 度為入。/4的短路線串聯(lián)，在低頻段阻抗較低，可近似地把振子看成是中央短路的；而在高 頻段阻抗較高，可看成中央開路。 本實(shí)用新型RFID雙折合振子天線相當(dāng)于具有公共臂的兩個(gè)普通折合振子的并 聯(lián)，可以用50Q電纜直接饋電，由于各臂導(dǎo)通狀況一致，所以可保證在雙折合帶狀振子上 各臂電流方向相同；并且因?yàn)楦鞅鄣奈锢斫Y(jié)構(gòu)一致，所以形成的LC振蕩電路不存在相位 差，即可保證在雙折合帶狀振子上各臂電流相位一致。 根據(jù)天線的方向性公式
4兀 其中函數(shù)sin9積分的上下限用0到Ji者，適用于Z軸旋轉(zhuǎn)對稱的波瓣，入針狀或
全向類。此時(shí)，天線的增益為6= nD，其中n為天線的輻射效率。由于本實(shí)用新型RFID
雙折合振子天線結(jié)構(gòu)簡單，基本沒有結(jié)構(gòu)上導(dǎo)致的效率損耗，因此其增益可看作G = D，大
約為2. 5-3dBi，即本實(shí)用新型RFID雙折合振子天線的增益可以提高2-3dBi。 在本實(shí)用新型RFID雙折合振子天線中，基本振子單元a在其中部的A 。/4處設(shè)置
輸出口 1、2并與饋電電纜d相連，雙線短截線g相互并聯(lián)后連接在饋電電纜d的芯線與接
地之間構(gòu)成自然巴倫。 本實(shí)用新型RFID雙折合振子天線構(gòu)成的自然巴倫實(shí)現(xiàn)了饋電的不平衡_平衡轉(zhuǎn) 換，其理論推導(dǎo)如下[0026] 首先引入電路分析中的差模與共模概念，對于RFID雙折合振子天線，我們先只看 一個(gè)截面上，例如A、B與地的情況。參照圖4，用等效電路來表示A、B兩點(diǎn)的電壓關(guān)系，即 <formula>formula see original document page 5</formula>[0031] 式中，Vd即差模電壓，Vc即共模電壓。 參照圖5a和圖5b，本實(shí)用新型RFID雙折合振子天線饋電的等效電路如圖5a和圖 5b所示。對A、 B兩點(diǎn)分別列E I = 0的聯(lián)立方程
<formula>formula see original document page 5</formula> 式中，zd為差模特性阻抗。兩式相加即得 <formula>formula see original document page 5</formula>[0037] 這就說明 l)Va+Vb = 0，即Vc = O，不存在共模電壓。 2)Is = O，因?yàn)镮s = Vc/Zs。 3) Va = -Vb，只有差模電壓。 這種巴倫結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了平衡饋電，并實(shí)現(xiàn)了大電流直流接地，從而解決了靜電防護(hù) 和雷電保護(hù)問題。 本實(shí)用新型RFID雙折合振子天線的輻射振子全部采用帶狀振子，便于進(jìn)一步提 高天線的增益。輻射振子可采用金屬基板加工制成折合振子，也可采用蝕刻電路板形式，制 成微帶天線。 參照圖2，微帶天線包括輻射振子層e和介質(zhì)基板f，輻射振子層e包括基本振子 單元a、副振子c和公共臂b，介質(zhì)基板f采用介電常數(shù)e不小于38的介質(zhì)材料。普通折 合振子通常介電常數(shù)不超過14。在減小尺寸的同時(shí)，進(jìn)一步增加了帶寬，可以實(shí)現(xiàn)2倍頻 的帶寬。并且增加電抗以扼制共模電流，減少了雙線平衡器的旁路作用。在解決寬帶匹配 中，這使2倍頻內(nèi)駐波小于1.4成為可能。同時(shí)，采用高介電常數(shù)覆銅板蝕刻，降低了生產(chǎn) 成本，提高生產(chǎn)效率，并提高產(chǎn)品生產(chǎn)的一致性。 上面所述的實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本實(shí)用 新型的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定。在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域普通人員對 本實(shí)用新型的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入到本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，本實(shí) 用新型請求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求一種RFID雙折合振子天線，包括基本振子單元(a)、副振子(c)和與基本振子單元(a)相連的饋電電纜(d)，基本振子單元(a)為高頻輻射振子，其長度為λ0/2，副振子(c)為低頻輻射振子，其長度為λ0/2，其特征在于還包括有公共臂(b)和雙線短截線(g)，公共臂(b)設(shè)置在基本振子單元(a)和副振子(c)之間，公共臂(b)的長度為λ0/2，與基本振子單元(a)和副振子(c)并聯(lián)在一起，其中，λ0為天線工作頻段中心頻點(diǎn)的電磁波波長。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID雙折合振子天線，其特征在于其中所述基本振子單元 (a)在其中部設(shè)置輸出口 (1、2)并與饋電電纜(d)相連，所述雙線短截線(g)相互并聯(lián)后連 接在所述饋電電纜(d)的芯線與地線之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的RFID雙折合振子天線，其特征在于其中所述基本振子 單元(a)、副振子(c)和公共臂(b)均為帶狀振子，采用金屬基板制成折合振子。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的RFID雙折合振子天線，其特征在于其中所述基本振子 單元(a)、副振子(c)和公共臂(b)均為帶狀振子，采用蝕刻電路板制成微帶天線。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的RFID雙折合振子天線，其特征在于其中所述微帶天線包括 輻射振子層(e)和介質(zhì)基板(f)，輻射振子層(e)包括所述基本振子單元(a)、副振子(c) 和公共臂(b)，介質(zhì)基板(f)采用介電常數(shù)e不小于38的介質(zhì)材料。
專利摘要本實(shí)用新型RFID雙折合振子天線，包括基本振子單元、副振子、公共臂、雙線短截線和饋電電纜?；菊褡訂卧獮楦哳l輻射振子，副振子為低頻輻射振子，公共臂設(shè)置在基本振子單元和副振子之間，長度為λ0/2，與基本振子單元和副振子并聯(lián)在一起。其中λ0為天線工作頻段中心頻點(diǎn)的電磁波波長?；菊褡訂卧谄渲胁吭O(shè)置輸出口并與饋電電纜相連，雙線短截線相互并聯(lián)后連接在饋電電纜的芯線與地線之間。RFID雙折合振子天線的優(yōu)點(diǎn)是展寬了工作帶寬，可實(shí)現(xiàn)2倍頻的帶寬，其方向性較好，尺寸小，增益高，在相同尺寸下的增益提高了2-3dBi，并有效解決了平衡饋電的問題，實(shí)現(xiàn)了靜電及雷電保護(hù)的功能。所制成的微帶天線，成本低，產(chǎn)品的一致性好。
文檔編號(hào)H01Q9/16GK201503913SQ20092010856
公開日2010年6月9日 申請日期2009年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月4日
發(fā)明者張振宇 申請人:宏霸數(shù)碼科技(北京)有限公司