一种窄波束RFID圆极化天线系统技术方案

本发明专利技术涉及一种窄波束RFID圆极化天线系统，属于射频识别技术和天线技术领域。所述天线系统包括两个收发天线阵元、可调节角度的天线支架、阅读器和逻辑控制报警电路。所述天线系统利用两天线阵元波束间的逻辑关系来控制实用波束，阅读器轮询两个收发天线阵元，并将读取标签的信息上传给逻辑控制报警电路，逻辑控制报警电路对获取到的信息进行逻辑判断，只有判断出标签是来自于阅读器的两端口时认为该标签有效，即两天线阵元辐射波束的交集为实用波束，通过调节两天线阵元的辐射角度来控制天线系统的实用波束。本发明专利技术非常适合于RFID门禁系统，既可以调控RFID天线系统的实用波束，又增强了标签识别的准确度，减少RFID门禁系统的误判。

【技术实现步骤摘要】
一种窄波束RFID圆极化天线系统
本专利技术属于射频识别技术与天线
，尤其涉及RFID窄波束控制的天线系统。
技术介绍
RFID技术已经被用于各种追踪和识别目的，例如库存控制、商品追踪、防盗门禁和货物盘点等场景。在RFID的实际应用中，不同的应用场景对识别区域有着特定的需求。阅读器天线是RFID系统的重要组成部分，其对RFID的发展和应用有着重要的意义。防盗门禁系统是RFID技术的一个典型的应用，然而门禁系统的应用中面临严峻的问题是：物品还未进入实用报警区域就被误读并报警，比如，当商场在出口附近设置货架时，其商品上的RFID标签会被门禁系统的天线读取而误判。为消除误判现象需提供一种窄波束门禁天线，传统的方法是采用天线组阵来压缩波束，天线阵元数越多，波束越窄，但该方案设计出的天线往往有着复杂的馈电网络、较大的天线尺寸和昂贵的成本。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种窄波束RFID圆极化天线系统，其能够减小天线系统的波束，且波束宽度可控，同时，又能降低天线的尺寸、复杂程度、降低成本。为此，本专利技术的实施采用如下技术方案:窄波束RFID圆极化天线系统，其特征在于：它包括两个或三个以上的多个收发天线阵元、可调节收发天线阵元角度的天线支架、阅读器和逻辑控制报警电路；不同收发天线阵元与大地之间的夹角不同，不同收发天线阵元波束的交集为实用波束，阅读器的不同输出端口与不同收发天线阵元连接，阅读器和逻辑控制报警电路连接；阅读器轮询不同的收发天线阵元，并将读取标签的信息上传至逻辑控制报警电路，逻辑控制报警电路对获取到的标签信息进行逻辑判断，只有判断出同一标签信息是来自于阅读器的不同端口时认为该标签读取有效。进一步地，所述天线系统设有两个收发天线阵元，阅读器设有两个端口，分别接第一收发天线阵元和第二收发天线阵元。进一步地，所述的收发天线阵元包括两个辐射贴片、特氟龙填充板和馈电网络，所述辐射贴片和馈电网络设置在绝缘材料上然后连接在特氟龙填充板上。使用特氟龙填充板替代传统空气填充可以减小天线阵元的剖面及尺寸。进一步地，所述两个辐射贴片相同，间距为电磁波在介质中传输的工作波长的一半。进一步地，所述的馈电网络由Wilkinson功分器和3dB电桥相结合以产生等幅正交的信号，其与辐射贴片相连以产生圆极化辐射特性。本专利技术具有以下优点：结构简单，结合天线的波束控制技术和RFID技术，既实现了波束可控的窄波束RFID天线特性，又增强了标签识别的准确度，减少RFID系统的误判，是一种结构简单的基于RFID标签的门禁系统。附图说明图1是本专利技术的结构原理示意图；图2a是本专利技术天线阵元结构的主视图；图2b是本专利技术天线阵元结构的侧视图；图3是本专利技术两个天线阵元和天线支架的方位示意图；图4是本专利技术的电路方框图；图5是本专利技术的逻辑控制流程图；图6a是本专利技术中的第一天线阵元与大地的夹角θ＝0°时的波束区域(报警区域)示意图。图6b是本专利技术中的第一天线阵元与大地的夹角θ＝15°时的波束区域(报警区域)示意图。图6c是本专利技术中的第一天线阵元与大地的夹角θ＝30°时的波束区域(报警区域)示意图。图7是本专利技术所提供的实施例的系统性能测试方案示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施作详细说明：本实施例在以本专利技术为前提下进行实施，给出了具体的实施方式，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。参照附图。本专利技术窄波束RFID圆极化天线系统包括两个收发天线阵元101、102、可调节收发天线阵元角度的天线支架103、阅读器和逻辑控制报警电路；不同收发天线阵元与大地之间的夹角不同，也即天线阵元的辐射角度不同，不同收发天线阵元波束的交集为实用波束，阅读器的不同输出端口与不同收发天线阵元连接，阅读器和逻辑控制报警电路连接；天线支架103的实施方式可采用不同的结构，只要能够调节天线阵元的角度，使不同天线阵元与大地之间的夹角不同，不同的天线阵元可以由不同的天线支架，也可将各天线支架集成在一个安装支架上。如图3所述，其包括总的安装支架1030，各天线支架103固定在安装支架1030上，天线支架103设置铰链和定位结构以调节天线角度和固定天线。所述阅读器可以是基于ThingMagic的M6e读写模块开发的，其具有4个天线输出端口，输出功率为5-31.5dBm可调，接收灵敏度达到-75dBm。设置阅读器两个连接端口即端口1和端口2，能分别接第一收发天线阵元和第二收发天线阵元。逻辑控制报警电路可采用常规的MCU控制模块并连接报警模块和电源模块，其逻辑控制流程见图5。所述的收发天线阵元包括两个辐射贴片106、特氟龙填充板107和馈电网络105，所述辐射贴片106和馈电网络105设置在绝缘材料108上然后连接在特氟龙填充板107上。所述两个辐射贴片相同，间距为电磁波在介质中传输的工作波长的一半。阅读器的射频信号通过馈线104与天线阵元的馈电网络105的馈电点A相连接。所述的馈电网络105中，Wilkinson功分器的两输出端分别接3dB电桥的输入端，3dB电桥另一端口通过50Ω负载电阻与地相连，3dB电桥的两输出端口提供等幅正交的信号激励辐射贴片以产生圆极化特性。本专利技术的方案实施例的示意图如图2所示。阅读器的端口1和端口2通过馈线与收发天线阵元101、102的馈电网络馈电点相连接，分别轮询控制收发天线阵元101和收发天线阵元102，并将读取到标签200的信息上传至逻辑控制报警电路，当标签只落在收发天线阵元101的识别区1010或收发天线阵元102的识别区1020时，逻辑控制报警电路只接受到阅读器端口1或端口2上传的标签信息，逻辑控制报警电路做出不报警响应。当阅读器端口1和端口2都有标签信息上传时（同时落入识别区1010和识别区1020，其交集为报警区1000），逻辑控制报警电路对两端口所收到标签的EPC进行比对，只有判断出两端口所收到标签的EPC数据相同时，逻辑控制报警电路发出报警命令。根据需要，可以通过调节天线支架103来调节各天线阵元的辐射波束方向，以使两天线阵元辐射波束的交集区域发生变化，即天线系统的实用波束可调。为了证实本专利技术的实际效果，如图7所示，选取天线系统下方1.8m处的平面作为实验面，选取服装标签为实验标签，改变天线阵元与大地之间的夹角θ在实验面上移动标签，通过绘制报警区域来验证天线系统的实用波束区域。图4给出不同θ（θ=0°、θ=15°、θ=30°）时天线系统的报警区域，可以看出，随着θ角的增加，天线系统的实用波束变窄，报警区1000变小，由此，可以根据对天线角度的调节，来改变报警区的大小、位置，满足商场对门禁防盗的的特殊需求。以上所述仅为本专利技术的具体实施例，但本专利技术的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本专利技术的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本专利技术的保护范围之中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
窄波束RFID圆极化天线系统，其特征在于：它包括两个或三个以上的多个收发天线阵元、可调节收发天线阵元角度的天线支架、阅读器和逻辑控制报警电路；不同收发天线阵元与大地之间的夹角不同，不同收发天线阵元波束的交集为实用波束，阅读器的不同输出端口与不同收发天线阵元连接，阅读器和逻辑控制报警电路连接；阅读器轮询不同的收发天线阵元，并将读取标签的信息上传至逻辑控制报警电路，逻辑控制报警电路对获取到的标签信息进行逻辑判断，只有判断出同一标签信息是来自于阅读器的不同端口时认为该标签读取有效。

【技术特征摘要】
1.窄波束RFID圆极化天线系统，其特征在于：它包括两个或三个以上的多个收发天线阵元、可调节收发天线阵元角度的天线支架、阅读器和逻辑控制报警电路；不同收发天线阵元与大地之间的夹角不同，不同收发天线阵元波束的交集为实用波束，阅读器的不同输出端口与不同收发天线阵元连接，阅读器和逻辑控制报警电路连接；阅读器轮询不同的收发天线阵元，并将读取标签的信息上传至逻辑控制报警电路，逻辑控制报警电路对获取到的标签信息进行逻辑判断，只有判断出同一标签信息是来自于阅读器的不同端口时认为该标签读取有效。2.如权利要求1所述的窄波束RFID圆极化天线系统，其特征在于：所述天线系统设有两个收...

【专利技术属性】
技术研发人员：马建，邱慎产，李笑宇，王俊杰，朱爱芬，卢雷，吴夏冰，
申请(专利权)人：杭州思创汇联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33