本發(fā)明涉及RFID標簽天線，尤其涉及一種用于RFID系統(tǒng)的超薄高增益讀寫器天線陣。

背景技術：

RFID(Radio Frequency Identification)——射頻識別技術，是一種利用射頻通信實現(xiàn)的非接觸式自動識別技術，它包括電子標簽、讀寫器兩個主要部分，附有編碼的標簽和讀寫器通過天線進行無接觸數(shù)據(jù)傳輸，以完成一定距離的自動識別過程。作為快速、實時、準確采集與處理信息的高新技術和消息標準化的基礎，已經(jīng)被世界公認為本世紀十大重要技術之一。為了在較長的工作距離上快速讀取標簽上的信息，高頻段的系統(tǒng)正備受關注，而RFID標簽天線是RFID系統(tǒng)中最易變的部分，如何通過減小天線的厚度來實現(xiàn)天線的信號增益以及設計上的小型化，共形化、低成本、低損耗的實際要求都是現(xiàn)有技術中的難點，所以優(yōu)化設計RFID標簽天線在整個RFID系統(tǒng)中占有重要地位。

為解決上述存在的問題，本發(fā)明使用將微電線進行彎折的饋電方式來使天線小型化，使用圓形貼片的貼片形式來增強其輻射能力，最后結(jié)合基片的性質(zhì)實現(xiàn)對天線陣的增益，從整體上增強了天線的隱蔽性和穩(wěn)定性，同時天線厚度大大減小，實現(xiàn)了超薄高增益天線陣。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點，提供一種用于RFID系統(tǒng)的超薄高增益讀寫器天線陣。

為解決上述一種用于RFID系統(tǒng)的超薄高增益讀寫器天線陣設計上的高增益、小型化、低成本和低損耗的技術問題。

本發(fā)明采用了以下技術措施：

一種用于RFID系統(tǒng)的超薄高增益讀寫器天線陣，天線主體為PCB板；所述PCB板包括天線系統(tǒng)、基片和附著在基片下層作為天線接地板的銅片箔；所述天線系統(tǒng)包括相互連接的饋電線部分、接地板和若干個微帶貼片天線，所述饋電線部分包括功分器和與之連接的微帶線，所述微帶線與微帶貼片天線連接形成兩個輸入端；所述饋電線線路部分至少含有兩級功分結(jié)構，與第一級功分結(jié)構相連接的微帶線呈彎折分布，最后一級功分結(jié)構中形成所述兩個輸入端的微帶線呈90°垂直分布且微帶線的饋電長度分布使兩個輸入端的相位差為90°。

作為進一步改進，所述饋電線含有三級功分結(jié)構，所述的天線通過一個總端口輸入能量，所述三級功分結(jié)構最終將輸入能量八等分。

作為進一步改進，所述功分器為微帶線功分器，所述每個功分器通過功率等分端口將能量二等分，所述每個功率等分端口通過微帶線與下一級功分器的輸入端相連接。

作為進一步改進，定義每級所述功分結(jié)構微帶線的垂直長度為d，其中d為15mm～25mm，定義所述第一級功分結(jié)構中的輸出微帶線水平延伸部分總長度為L1，其中L₁的長度為自由空間的半波長，定義所述第二級功分器結(jié)構中的輸出微帶線水平延伸部分總長度為L2，其中L₂的長度為自由空間的四分之一波長。

作為進一步改進，所述功分器的左輸出端口的微帶線向左水平延伸后垂直向上彎折形成所述圓形貼片左端口的信號輸入，所述功分器的右輸出端口的微帶線水平向右延伸后垂直向上彎折再水平向左延伸進而形成所述圓形貼片右端口的信號輸入，調(diào)整右端口第一次水平延伸的長度使兩個輸入端的相位差為90°。

作為進一步改進，所述的每個功分器中附帶隔離電阻，其電阻值為100歐。

作為進一步改進，所述的基片介電常數(shù)為4.3，損耗正切角為0.0035，厚度為3.05mm，材料為銅。

作為進一步改進，：所述的微帶貼片天線為圓形貼片，所述圓形貼片將輸入的電流轉(zhuǎn)化為電磁波，定義圓形貼片的半徑為r，其中r的范圍為45mm～48mm，所述圓形貼片工作模式是TM11模式。

作為進一步改進，所述微帶線可分為第一微帶線和第二微帶線，所述第一微帶線的特性阻抗為50Ω，定義所述第一微帶線的寬度為w₁，其中w₁的范圍為5.8mm～6.3mm；所述第二微帶線的特性阻抗為70.71Ω，其中w₂的范圍為2.8mm～3.4mm。與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1、饋電方式上微帶線采用適度向下彎折的方式使天線的饋電部分結(jié)構緊湊，保證了天線整體結(jié)構的小型化。

2、采用的微帶貼片天線其輻射特性依賴于縫隙，故采用圓形貼片可以提高輻射效率，增加帶寬，同時又可以增加輻射能力。

3、選用的基片其具有較高的介電常數(shù)，同時具有低損耗的特性，以此作為天線的制成是的導波信號波長縮減達50％以上。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明用于RFID系統(tǒng)的超薄高增益讀寫器天線陣的整體示意圖；

附圖2是本發(fā)明用于RFID系統(tǒng)的超薄高增益讀寫器天線陣的天線示意圖；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述。

一種用于RFID系統(tǒng)的超薄高增益讀寫器天線陣，天線主體為PCB板；所述PCB板包括天線系統(tǒng)10、基片20和附著在基片下層作為天線接地板的銅片箔30；所述天線系統(tǒng)10包括相互連接的饋電線部分12、接地板30和若干個微帶貼片天線11，所述饋電線部分包括功分器和與之連接的微帶線121，所述微帶線121與微帶貼片天線11連接形成兩個輸入端；所述饋電線12至少含有兩級功分結(jié)構，與第一級功分結(jié)構相連接的微帶線呈彎折分布，最后一級功分結(jié)構中形成所述兩個輸入端的微帶線呈90°垂直分布且輸入微帶線的饋電長度分布使兩個輸入端的相位差為90°。

一種用于RFID系統(tǒng)的超薄高增益讀寫器天線陣，包括天線10、基片20以及接地板30，所述天線10和接地板30與基片20的上下表面固定連接，所述天線10包括饋電線12和若干個微帶貼片天線11，所述饋電線12包括功分器和與之連接的微帶線121，所述微帶線121與微帶貼片天線11連接形成兩個輸入端；所述饋電線12至少含有兩級功分結(jié)構，第一級功分結(jié)構的微帶線呈彎折分布，最后一級功分結(jié)構中形成所述兩個輸入端的微帶線121呈90°分布且微帶線121的分布使兩個輸入端的相位差為90°。

請參考圖1和圖2，實施例中，所述饋電線12含有三級功分結(jié)構，所述的天線10通過一個總端口輸入能量，所述三級功分結(jié)構最終將輸入能量八等分。所述功分器為微帶線功分器，所述每個功分器通過功率等分端口將能量二等分，所述每個功率等分端口通過微帶線121與下一級功分器的輸入端相連接。所述的功分器中附帶隔離電阻，所述隔離電阻的阻值為100歐，所述的功分器對稱分布。實施例中，工作頻率的范圍為902～928MHz，優(yōu)選的，工作頻率選用915MHz，當工作頻率為915MHz時，定義每級所述功分結(jié)構微帶線121的垂直長度為d，其中d為15mm～25mm，優(yōu)選的，d為20mm。定義所述第一級功分結(jié)構40中的功分器41的輸出微帶線121水平延伸部分總長度為L₁，其中L₁為160mm～165mm，優(yōu)選的，L₁為164mm，其長度約為自由空間波長的二分之一，定義所述第二級功分器結(jié)構50中的功分器51的輸出微帶線121水平延伸部分總長度為L₂，其中L₂為80mm～85mm，優(yōu)選的，L₂為82mm，其長度約為自由空間波長的四分之一。所述第一級功分結(jié)構40中的微帶線121部分向輸入端方向彎折，所述第二級功分結(jié)構50中的微帶線121部分只包括單個水平部分和單個垂直部分。通過功分器的能量等分實現(xiàn)天線輻射的增益，加入隔離電阻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置也保證了天線整體結(jié)構的小型化使饋電線結(jié)構更加緊湊。

請參考圖1和圖2，實施例中，所述功分器61的左輸出端口的微帶線121向左水平延伸后垂直向上彎折延伸形成所述圓形貼片左端口的信號輸入，所述功分器61的右輸出端口的微帶線121水平向右延伸后垂直向上彎折延伸再水平向左延伸進而形成所述圓形貼片11右端口的信號輸入，左右端口的微帶線121環(huán)繞部分形成“正方形”的部分形狀，調(diào)整右端的微帶線121路程與左端的微帶線121路程之差為右端口第一次水平延伸長度的兩倍來使兩個端口的相位差為90°進而形成圓極化輻射，定義右端口第一次水平延伸的長度為S，結(jié)合頻率進行微調(diào)最后得出當S＝13.7mm時左右端口的相位差為90°，此時S的兩倍即27.4mm等于相對于介質(zhì)中波長的四分之一長度。通過與第三級功分器結(jié)構后的微帶線長度和形狀結(jié)合頻率的數(shù)值來進行調(diào)試來保證天線左右端口信號的相位差的穩(wěn)定。

請參考圖1，實施例中，所述的基片20介電常數(shù)較高，介電常數(shù)為4.3，損耗正切角為0.0035，厚度為3.05mm，材料為銅，所述基片厚度極薄，以此作為天線的支撐使得導波信號波長縮減達50％以上，并且損耗較小。

請參考圖1和圖2，實施例中，所述的微帶貼片天線11為圓形貼片或者方形貼片，優(yōu)選的，選用圓形貼片，所述圓形貼片11將輸入的電流轉(zhuǎn)化為電磁波，定義圓形貼片11的半徑為r，其中r的范圍為45mm～48mm，優(yōu)選的，r為45.5mm，所述圓形貼片11工作于TM11模式，其輻射效率約為94％，增益約為7.1dB，帶寬大于1％。所述微帶線可分為第一微帶線和第二微帶線，所述第一微帶線的特性阻抗為50Ω，定義所述第一微帶線的寬度為w₁，其中w₁的范圍為5.8mm～6.3mm，優(yōu)選的，w₁為6.2mm；所述第二微帶線的特性阻抗為70.71Ω，所述第二微帶線用于連接功分器部分。采用圓形貼片的形式相對于其他形式的微帶天線有更大的表面積似的縫隙的周長更大，大大提升了輻射能力。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，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、改進等，均應包含在本發(fā)明保護的范圍之內(nèi)。