一种UHF RFID阅读器天线及切换方法技术

本发明专利技术实施例提供一种UHF RFID阅读器天线及切换方法。所述天线包括：在印制电路板的正面均匀分布N条特性阻抗与天线输入阻抗相同的传输线，分别在印制电路板的正面设置M个相同的天线振子，在反面设置N‑M个天线振子，设置射频开关，正面的M个天线振子和M条传输线构成M个馈电网络，反面的N‑M个天线振子和N‑M条传输线构成N‑M个馈电网络，射频开关控制切换天线进入N个馈电网络模式中的其中一组馈电网络模式。本发明专利技术实施例在保持UHF RFID识读距离远的特点的同时，在不增加成本和系统复杂度的情况下，增大了近场区域的识读覆盖面积。

A UHF RFID Reader Antenna and Switching Method

【技术实现步骤摘要】
一种UHFRFID阅读器天线及切换方法
本专利技术实施例涉及天线
，具体涉及一种UHFRFID(超高频射频识别)阅读器天线及切换方法。
技术介绍
射频识别(RadioFrequencyIdentification，RFID)是一种通过射频信号自动识别目标对象，并快速地进行物品追踪和数据交换的自动识别技术。RFID技术无须人工干预，可工作于各种恶劣环境，可同时识别多个标签，操作快捷方便，被广泛应用于仓储物流、图书管理、工业生产、交通、服装等领域。图1为现有技术中RFID系统结构示意图，如图1所示，RFID系统主要由三部分组成：阅读器(Reader)、标签(Tag)和数据处理系统(Processor)，阅读器包括控制模块、射频模块和阅读器天线(ReaderAntenna)；标签包括标签天线和标签芯片。目前，RFID有四个工作频段，分别是：低频(LF：135KHz～134KHz)、高频(HF：13.56MHz)、超高频(UHF：860～960MHz)和微波波段(2.4GHz和5.8GHz)。UHFRFID技术具有同时读取多个标签、可多次读写、数据容量大、标签成本低、体积小、使用方便、可靠性和寿命高等特点，得到了广泛地应用。UHF频段的标签天线大多采用偶极子天线形式，极化方向是线极化，为了识读各个极化方向的标签，传统的UHF阅读器天线通常采用圆极化天线，如四臂螺旋圆极化天线和微带圆极化天线等，其具有增益高，识读距离远等特点，通常可达10米。但其在近场区域(30cm以内)能量分布集中或不均匀，导致识读覆盖区域小或存在识读盲区，使UHF频段在近场或近场、远场均存在的场景的RFID应用中受到限制。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术实施例提供了一种UHFRFID阅读器天线及切换方法。第一方面，本专利技术实施例提供一种UHFRFID阅读器天线，包括：N条传输线、N个相同的天线振子和射频开关；所述N条传输线分布在印制电路板正面，且每条传输线的特性阻抗与UHFRFID阅读器天线的输入阻抗相同，其中，N为大于1的整数；所述N个天线振子中的M个天线振子均匀分布在印制电路板正面，所述M个天线振子的馈电端与所述N条传输线中的M条传输线的一端相连接，所述M个天线振子的接地端与所述印制电路板正面的参考接地端相连接以形成M个馈电网络，其中M为小于N的整数；所述N个天线振子中的其余N-M个天线振子均匀分布在印制电路板反面，所述其余N-M个天线振子的馈电端与所述N条传输线中的其余N-M条传输线的一端相连接，所述其余N-M个天线振子的接地端与所述印制电路板正面的参考接地端相连接以形成另外N-M个馈电网络，其中，所述M个天线振子和所述其余N-M个天线振子交叉排列；所述射频开关分别与所述N条传输线的另一端和UHFRFID阅读器的控制模块相连接，所述射频开关在所述控制模块的控制下，将所述UHFRFID阅读器天线切换至N个馈电网络的中的其中一种馈电网络模式。如上述天线，可选地，所述射频开关包括：射频输入端口、N个射频输出端口和P个直流输入端口；所述射频输入端口与UHFRFID阅读器的射频模块相连接；所述N个射频输出端口分别与所述N个馈电网络相连接；所述P个直流输入端口分别与所述阅读器的直流电源和所述UHFRFID阅读器的控制模块相连接，所述P个直流输入端口在所述控制模块的控制下，通过直流信号将所述UHFRFID阅读器天线切换至N个馈电网络的中的其中一种馈电网络模式；其中，P＝roundup(log2N)，roundup为向上取整函数。如上述天线，可选地，所述射频开关中的P个直流输入端口通过供电与断电切换形成N个开关模式，所述N个开关模式在所述控制模块的控制下，将所述UHFRFID阅读器天线切换至N个馈电网络的中的其中一种馈电网络模式。如上述天线，可选地，所述P个直流输入端口均断电时，第一馈电网络连通；所述P个直流输入端口中的第一个直流输入端口供电且其余P-1个直流输入端口均断电时，第二馈电网络连通；所述P个直流输入端口均供电时，第N馈电网络连通。如上述天线，可选地，所述传输线为微带传输线。如上述天线，可选地，N＝2Q，Q为大于1的整数，且所述M个天线振子在所述印制电路板正面呈矩形排列，所述其余N-M个天线振子在所述印制电路板反面呈矩形排列。如上述天线，可选地，N＝8，M＝4。第二方面，本专利技术实施例提供一种UHFRFID阅读器天线切换方法，应用于如上所述的UHFRFID阅读器天线中，包括：当需要读取标签天线的数据时，按预设频率切换所述射频开关连接至所述N个馈电网络中的其中一个馈电网络以读取所述标签天线的数据。如上述方法，可选地，还包括：若已经读取到所述标签天线的所有数据，则停止切换。本专利技术实施例提供的UHFRFID阅读器天线及切换方法，在印制电路板的正面均匀分布N条特性阻抗与天线输入阻抗相同的传输线，分别在印制电路板的正面设置M个相同的天线振子，在反面设置N-M个天线振子，设置射频开关，正面的M个天线振子和M条传输线构成M个馈电网络，反面的N-M个天线振子和N-M条传输线构成N-M个馈电网络，射频开关控制切换天线进入N个馈电网络模式中的其中一组馈电网络模式。本专利技术实施例在保持UHFRFID识读距离远的特点的同时，在不增加成本和系统复杂度的情况下，增大了近场区域的识读覆盖面积。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中RFID系统结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的UHFRFID阅读器天线的PCB板正面结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的UHFRFID阅读器天线的PCB板反面结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的第一馈电网络的近场电场分布示意图；图5为本专利技术实施例提供的第二馈电网络的近场电场分布示意图；图6为本专利技术实施例提供的第三馈电网络的近场电场分布示意图；图7为本专利技术实施例提供的第四馈电网络的近场电场分布示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为了提高UHFRFID阅读器天线的近场覆盖面积，本专利技术实施例采取在印制电路板(PrintedCircuitBoard，PCB)的正面(Top)布置N条(N即可以为单数，也可以为双数)特性阻抗与阅读器天线输入阻抗相同的传输线，将N个相同的天线振子中的M个天线振子均匀分布在PCB的正面，将其余N-M个天线振子均匀分布在PCB的反面(Bot)，在PCB的正面或反面设置射频开关，正面的M个天线振子和M条传输线形成M个馈电网络，反面的N-M个天线振子和位于正面的N-M条传输线形成N-M个馈电网络，射频开关控制切换天线进入N个馈电网络中的其中一个馈电网络模式。由于N组馈电网络的近场覆盖区域各不相同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种UHF RFID阅读器天线，其特征在于，包括：N条传输线、N个相同的天线振子和射频开关；所述N条传输线分布在印制电路板正面，且每条传输线的特性阻抗与UHF RFID阅读器天线的输入阻抗相同，其中，N为大于1的整数；所述N个天线振子中的M个天线振子均匀分布在印制电路板正面，所述M个天线振子的馈电端与所述N条传输线中的M条传输线的一端相连接，所述M个天线振子的接地端与所述印制电路板正面的参考接地端相连接以形成M个馈电网络，其中M为小于N的整数；所述N个天线振子中的其余N‑M个天线振子均匀分布在印制电路板反面，所述其余N‑M个天线振子的馈电端与所述N条传输线中的其余N‑M条传输线的一端相连接，所述其余N‑M个天线振子的接地端与所述印制电路板正面的参考接地端相连接以形成另外N‑M个馈电网络，其中，所述M个天线振子和所述其余N‑M个天线振子交叉排列；所述射频开关分别与所述N条传输线的另一端和UHF RFID阅读器的控制模块相连接，所述射频开关在所述控制模块的控制下，将所述UHF RFID阅读器天线切换至N个馈电网络的中的其中一种馈电网络模式。

【技术特征摘要】
1.一种UHFRFID阅读器天线，其特征在于，包括：N条传输线、N个相同的天线振子和射频开关；所述N条传输线分布在印制电路板正面，且每条传输线的特性阻抗与UHFRFID阅读器天线的输入阻抗相同，其中，N为大于1的整数；所述N个天线振子中的M个天线振子均匀分布在印制电路板正面，所述M个天线振子的馈电端与所述N条传输线中的M条传输线的一端相连接，所述M个天线振子的接地端与所述印制电路板正面的参考接地端相连接以形成M个馈电网络，其中M为小于N的整数；所述N个天线振子中的其余N-M个天线振子均匀分布在印制电路板反面，所述其余N-M个天线振子的馈电端与所述N条传输线中的其余N-M条传输线的一端相连接，所述其余N-M个天线振子的接地端与所述印制电路板正面的参考接地端相连接以形成另外N-M个馈电网络，其中，所述M个天线振子和所述其余N-M个天线振子交叉排列；所述射频开关分别与所述N条传输线的另一端和UHFRFID阅读器的控制模块相连接，所述射频开关在所述控制模块的控制下，将所述UHFRFID阅读器天线切换至N个馈电网络的中的其中一种馈电网络模式。2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述射频开关包括：射频输入端口、N个射频输出端口和P个直流输入端口；所述射频输入端口与UHFRFID阅读器的射频模块相连接；所述N个射频输出端口分别与所述N个馈电网络相连接；所述P个直流输入端口分别与所述阅读器的直流电源和所述UHFRFID阅读器的控制模块相连接，所述P个直流输入端口在所述控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡岳挺，权威，
申请(专利权)人：北京星网锐捷网络技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11