本發(fā)明涉及一種可重構(gòu)雙頻圓極化天線，具體涉及一種基于正交縫隙技術(shù)的rfid閱讀器天線。

背景技術(shù)：

近年來，rfid技術(shù)發(fā)展的越來越快，逐漸應(yīng)用于倉庫管理和零售系統(tǒng)等。uhf(超高頻0.9ghz)和wlan(無線城域網(wǎng)2.45ghz)頻段的rfid(射頻識(shí)別)系統(tǒng)由于具有探測(cè)距離遠(yuǎn)、閱讀速度快和數(shù)據(jù)傳輸速率高等優(yōu)點(diǎn)，在很多實(shí)際應(yīng)用中展現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。各個(gè)國(guó)家分配的uhf頻段并不統(tǒng)一，因此天線需要覆蓋0.84-0.96ghz的通用uhf頻段。典型的rfid系統(tǒng)有閱讀器天線和標(biāo)簽天線組成，其中標(biāo)簽天線通常是線極化的。由于標(biāo)簽天線的極化具有隨意性，因此要求閱讀器天線具有圓極化特性從而避免閱讀器天線和標(biāo)簽天線之間嚴(yán)重的極化失配。

目前設(shè)計(jì)rfid圓極化閱讀器天線的挑戰(zhàn)在于保持小尺寸的同時(shí)覆蓋通用uhf頻段(0.84-0.96ghz)和wlan頻段(2.4-2.48ghz)。常見的圓極化技術(shù)有以下幾種：對(duì)輻射貼片切角，在方形縫隙中引入微擾單元，交叉偶極子天線，采用90°相位差的饋電網(wǎng)絡(luò)等。然而這些方法具有尺寸大和帶寬窄的缺點(diǎn)?？p隙天線具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低剖面、易于阻抗匹配、帶寬款和高輻射效率。因此利用縫隙設(shè)計(jì)圓極化天線可以在達(dá)到寬帶的同時(shí)保持小的尺寸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明提供一種基于正交縫隙技術(shù)的rfid閱讀器天線，該閱讀器天線具有寬頻帶、小尺寸、制作容易、工作頻段可重構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于正交縫隙技術(shù)的rfid閱讀器天線，包括介質(zhì)基板，所述介質(zhì)基板背面印制z形饋線，所述介質(zhì)基板正面印刷第一、第二、第三、第四及第五縫隙，所述第一縫隙、第二縫隙及第五縫隙均關(guān)于介質(zhì)基板對(duì)角線對(duì)稱，所述第三縫隙與第四縫隙關(guān)于介質(zhì)基板對(duì)角線對(duì)稱；

還包括三只pin二極管，分別設(shè)置在第二縫隙的起始段、中間段及結(jié)尾段，所述三只pin二極管的工作狀態(tài)相同。

所述第一縫隙由兩個(gè)l型分支構(gòu)成，所述兩個(gè)l型分支的長(zhǎng)邊正交連接，且關(guān)于介質(zhì)基板的對(duì)角線對(duì)稱，所述兩個(gè)l型分支的短邊均設(shè)有開口。

所述第二縫隙由兩個(gè)正交的l型分支構(gòu)成，所述第二縫隙位于第一縫隙的兩個(gè)l型分支圍成的區(qū)域內(nèi)。

所述第三及第四縫隙均為矩形。

所述第五縫隙由兩個(gè)相互正交的矩形分支構(gòu)成。

位于第二縫隙中間段的pin二極管，具體設(shè)置在z形饋線中頂端分支相對(duì)應(yīng)的介質(zhì)基板正面的位置上。

本發(fā)明的有益效果：

(1)與已有應(yīng)用rfid圓極化閱讀器天線設(shè)計(jì)相比較，本發(fā)明提出的彎折、開口、正交縫隙可以有效地縮減天線的尺寸；

(2)本發(fā)明中通過蝕刻關(guān)于天線對(duì)角線對(duì)稱的縫隙有效增加圓極化帶寬，得以覆蓋通用uhf頻段(0.84-0.96ghz)和wlan頻段(2.4-2.48ghz)；

(3)本發(fā)明中兩個(gè)工作頻段可以獨(dú)立調(diào)節(jié)，不會(huì)互相影響；

(4)本發(fā)明中可以通過控制3個(gè)pin二極管的狀態(tài)，切換工作頻段。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的尺寸示意圖；

圖3為圖1中天線安裝后實(shí)施實(shí)例仿真的回波損耗圖；

圖4為圖1中天線安裝后實(shí)施實(shí)例仿真的軸比圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例

如圖1及圖2所示，一種基于正交縫隙技術(shù)的rfid閱讀器天線，包括介質(zhì)基板，所述介質(zhì)基板背面印制z形饋線6，所述介質(zhì)基板8正面印刷第一、第二、第三、第四及第五縫隙1、2、3、4、5，所述第一縫隙1、第二縫隙2及第五縫隙5均關(guān)于介質(zhì)基板對(duì)角線對(duì)稱，所述第三縫隙3與第四縫隙4關(guān)于介質(zhì)基板對(duì)角線對(duì)稱，所述介質(zhì)基板對(duì)角線為同一條，本實(shí)施例中介質(zhì)基板對(duì)角線為介質(zhì)基板中與水平面正方向夾角為鈍角的對(duì)角線，有效增加了天線圓極化帶寬。

還包括三只pin二極管，分別設(shè)置在第二縫隙的起始段7a、中間段7b及結(jié)尾段7c，所述三只pin二極管的工作狀態(tài)相同，同時(shí)為閉合或同時(shí)開路，分別對(duì)應(yīng)uhf頻段和wlan頻段工作模式，從而對(duì)達(dá)到工作頻段的可重構(gòu)。

所述第一縫隙1由兩個(gè)l型分支構(gòu)成，所述兩個(gè)l型分支的長(zhǎng)邊正交連接，且關(guān)于介質(zhì)基板的對(duì)角線對(duì)稱，所述兩個(gè)l型分支的短邊均設(shè)有開口。

所述第二縫隙2由兩個(gè)正交的l型分支構(gòu)成，所述第二縫隙位于第一縫隙的兩個(gè)l型分支圍成的區(qū)域內(nèi)，所述第二縫隙的兩個(gè)l型分支的兩條邊垂直連接形成類似m形結(jié)構(gòu)，所述m形結(jié)構(gòu)中相鄰邊夾角為90度，所述三只pin二極管分別位于第二縫隙的起始段、中間段及結(jié)尾段，所述起始段為水平方向，所述結(jié)尾段為豎直方向，第二縫隙關(guān)于介質(zhì)基板對(duì)角線對(duì)稱。

所述第三縫隙4及第四縫隙3均為矩形，兩個(gè)縫隙關(guān)于介質(zhì)基板對(duì)角線對(duì)稱，第三縫隙為水平方向設(shè)置，與介質(zhì)基板左側(cè)邊緣連接，所述第四縫隙為豎直方向設(shè)置，與介質(zhì)基板上側(cè)邊緣連接。

所述第五縫隙由兩個(gè)相互正交的矩形分支構(gòu)成，所述第五縫隙位于介質(zhì)基板對(duì)角線的尾部。

所述z形饋線6由三個(gè)依次垂直的分支構(gòu)成，其頂端分支相對(duì)應(yīng)的介質(zhì)基板正面位置與第二縫隙中間段的重合處設(shè)置pin二極管，從而產(chǎn)生寬帶的圓極化帶寬和阻抗帶寬，本實(shí)施例中頂端分支為水平方向設(shè)置。

本發(fā)明的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)過程如下：

首先是實(shí)現(xiàn)覆蓋通用uhf頻段的圓極化特性。在介質(zhì)基板正面印刷一個(gè)開口、彎折、正交的第一縫隙，形成uhf頻段圓極化輻射的主體，在介質(zhì)基板背面印刷z形饋線，饋線經(jīng)過第一縫隙中心附近，在第一縫隙正交的兩臂上的電流形成90°相位差，從而實(shí)現(xiàn)圓極化。然后在介質(zhì)基板正面印刷關(guān)于天線對(duì)角線對(duì)稱并正交的第三縫隙、第四縫隙及第五縫隙，使圓極化帶寬覆蓋通用uhf頻段。

其次是實(shí)現(xiàn)wlan頻段的圓極化特性，印刷一個(gè)開口、彎折、正交的第二縫隙，成wlan頻段圓極化輻射的主體，使z形饋線經(jīng)過第二縫隙中心附近，從而在wlan頻段實(shí)現(xiàn)圓極化特性。

最后實(shí)現(xiàn)工作頻段的可重構(gòu)。在介質(zhì)基板正面的三個(gè)pin二極管分別位于第二縫隙的兩端和微帶線上方，三個(gè)pin二極管的狀態(tài)同時(shí)為閉合或同時(shí)開路，分別對(duì)應(yīng)uhf頻段和wlan頻段工作模式，從而對(duì)達(dá)到工作頻段的可重構(gòu)。

為了驗(yàn)證本方案的有效性，下面給出具體實(shí)例進(jìn)行說明。

在本實(shí)例中，選用相對(duì)介電常數(shù)為4.4，損耗角正切為0.02，厚度為0.8mm的fr4介質(zhì)基板，介質(zhì)基板的平面尺寸為l×l，其中l(wèi)＝98mm。第一縫隙的頂點(diǎn)到基板左邊的距離為l1＝59mm，第三和第四縫隙的長(zhǎng)度為l2＝43.5mm，第五縫隙的一邊長(zhǎng)度為l3＝42mm。第一縫隙的最寬為w1＝11mm，第二、第三和第四縫隙的寬度分別為w2＝5mm，w3＝8mm，w4＝10mm。在實(shí)際實(shí)施中，用50歐姆的同軸線直接饋電，同軸線的內(nèi)導(dǎo)體與微帶饋線相連接，外導(dǎo)體與輻射貼片相連接。

以上述圖2所示尺寸制作的rfid閱讀器天線仿真的回波損耗和軸比結(jié)果分別如圖3和圖4。由圖可知，該rfid閱讀器天線在0.75-1.1ghz和2.36-2.7ghz內(nèi)，回波損耗小于-10db，軸比小于3db，覆蓋了通用uhf頻段(0.84-0.96ghz)和wlan頻段(2.4-2.48ghz)。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。