一种用于RFID系统的超薄高增益读写器天线阵技术方案

本发明专利技术是一种用于RFID系统的超薄高增益读写器天线阵，其特征在于：天线主体为PCB板；所述PCB板包括天线系统、基片和附着在基片下层作为天线接地板的铜片箔；所述天线系统包括相互连接的馈电线部分、接地板和若干个微带贴片天线，所述馈电线部分包括功分器和与之连接的微带线，所述微带线与微带贴片天线连接形成两个输入端；所述馈电线线路部分至少含有两级功分结构，与第一级功分结构相连接的微带线呈弯折分布，最后一级功分结构中形成所述两个输入端的微带线呈90°垂直分布且微带线的馈电长度分布使两个输入端的相位差为90°。本发明专利技术使用合理的馈电方式和贴片形式，进一步利用基片的性质来实现天线阵的相关电气性能，增强了天线的隐蔽性和稳定性，同时天线厚度大大减小，实现了超薄高增益天线阵。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及RFID标签天线，尤其涉及一种用于RFID系统的超薄高增益读写器天线阵。
技术介绍
RFID(Radio Frequency Identification)——射频识别技术，是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术，它包括电子标签、读写器两个主要部分，附有编码的标签和读写器通过天线进行无接触数据传输，以完成一定距离的自动识别过程。作为快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术和消息标准化的基础，已经被世界公认为本世纪十大重要技术之一。为了在较长的工作距离上快速读取标签上的信息，高频段的系统正备受关注，而RFID标签天线是RFID系统中最易变的部分，如何通过减小天线的厚度来实现天线的信号增益以及设计上的小型化，共形化、低成本、低损耗的实际要求都是现有技术中的难点，所以优化设计RFID标签天线在整个RFID系统中占有重要地位。为解决上述存在的问题，本专利技术使用将微电线进行弯折的馈电方式来使天线小型化，使用圆形贴片的贴片形式来增强其辐射能力，最后结合基片的性质实现对天线阵的增益，从整体上增强了天线的隐蔽性和稳定性，同时天线厚度大大减小，实现了超薄高增益天线阵。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种用于RFID系统的超薄高增益读写器天线阵。为解决上述一种用于RFID系统的超薄高增益读写器天线阵设计上的高增益、小型化、低成本和低损耗的技术问题。本专利技术采用了以下技术措施：一种用于RFID系统的超薄高增益读写器天线阵，天线主体为PCB板；所述PCB板包括天线系统、基片和附着在基片下层作为天线接地板的铜片箔；所述天线系统包括相互连接的馈电线部分、接地板和若干个微带贴片天线，所述馈电线部分包括功分器和与之连接的微带线，所述微带线与微带贴片天线连接形成两个输入端；所述馈电线线路部分至少含有两级功分结构，与第一级功分结构相连接的微带线呈弯折分布，最后一级功分结构中形成所述两个输入端的微带线呈90°垂直分布且微带线的馈电长度分布使两个输入端的相位差为90°。作为进一步改进，所述馈电线含有三级功分结构，所述的天线通过一个总端口输入能量，所述三级功分结构最终将输入能量八等分。作为进一步改进，所述功分器为微带线功分器，所述每个功分器通过功率等分端口将能量二等分，所述每个功率等分端口通过微带线与下一级功分器的输入端相连接。作为进一步改进，定义每级所述功分结构微带线的垂直长度为d，其中d为15mm～25mm，定义所述第一级功分结构中的输出微带线水平延伸部分总长度为L1，其中L1的长度为自由空间的半波长，定义所述第二级功分器结构中的输出微带线水平延伸部分总长度为L2，其中L2的长度为自由空间的四分之一波长。作为进一步改进，所述功分器的左输出端口的微带线向左水平延伸后垂直向上弯折形成所述圆形贴片左端口的信号输入，所述功分器的右输出端口的微带线水平向右延伸后垂直向上弯折再水平向左延伸进而形成所述圆形贴片右端口的信号输入，调整右端口第一次水平延伸的长度使两个输入端的相位差为90°。作为进一步改进，所述的每个功分器中附带隔离电阻，其电阻值为100欧。作为进一步改进，所述的基片介电常数为4.3，损耗正切角为0.0035，厚度为3.05mm，材料为铜。作为进一步改进，：所述的微带贴片天线为圆形贴片，所述圆形贴片将输入的电流转化为电磁波，定义圆形贴片的半径为r，其中r的范围为45mm～48mm，所述圆形贴片工作模式是TM11模式。作为进一步改进，所述微带线可分为第一微带线和第二微带线，所述第一微带线的特性阻抗为50Ω，定义所述第一微带线的宽度为w1，其中w1的范围为5.8mm～6.3mm；所述第二微带线的特性阻抗为70.71Ω，其中w2的范围为2.8mm～3.4mm。与现有技术相比较，本专利技术具有以下优点：1、馈电方式上微带线采用适度向下弯折的方式使天线的馈电部分结构紧凑，保证了天线整体结构的小型化。2、采用的微带贴片天线其辐射特性依赖于缝隙，故采用圆形贴片可以提高辐射效率，增加带宽，同时又可以增加辐射能力。3、选用的基片其具有较高的介电常数，同时具有低损耗的特性，以此作为天线的制成是的导波信号波长缩减达50％以上。附图说明附图1是本专利技术用于RFID系统的超薄高增益读写器天线阵的整体示意图；附图2是本专利技术用于RFID系统的超薄高增益读写器天线阵的天线示意图；具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。一种用于RFID系统的超薄高增益读写器天线阵，天线主体为PCB板；所述PCB板包括天线系统10、基片20和附着在基片下层作为天线接地板的铜片箔30；所述天线系统10包括相互连接的馈电线部分12、接地板30和若干个微带贴片天线11，所述馈电线部分包括功分器和与之连接的微带线121，所述微带线121与微带贴片天线11连接形成两个输入端；所述馈电线12至少含有两级功分结构，与第一级功分结构相连接的微带线呈弯折分布，最后一级功分结构中形成所述两个输入端的微带线呈90°垂直分布且输入微带线的馈电长度分布使两个输入端的相位差为90°。一种用于RFID系统的超薄高增益读写器天线阵，包括天线10、基片20以及接地板30，所述天线10和接地板30与基片20的上下表面固定连接，所述天线10包括馈电线12和若干个微带贴片天线11，所述馈电线12包括功分器和与之连接的微带线121，所述微带线121与微带贴片天线11连接形成两个输入端；所述馈电线12至少含有两级功分结构，第一级功分结构的微带线呈弯折分布，最后一级功分结构中形成所述两个输入端的微带线121呈90°分布且微带线121的分布使两个输入端的相位差为90°。请参考图1和图2，实施例中，所述馈电线12含有三级功分结构，所述的天线10通过一个总端口输入能量，所述三级功分结构最终将输入能量八等分。所述功分器为微带线功分器，所述每个功分器通过功率等分端口将能量二等分，所述每个功率等分端口通过微带线121与下一级功分器的输入端相连接。所述的功分器中附带隔离电阻，所述隔离电阻的阻值为100欧，所述的功分器对称分布。实施例中，工作频率的范围为902～928MHz，优选的，工作频率选用915MHz，当工作频率为915MHz时，定义每级所述功分结构微带线121的垂直长度为d，其中d为15mm～25mm，优选的，d为20mm。定义所述第一级功分结构40中的功分器41的输出微带线121水平延伸部分总长度为L1，其中L1为160mm～165mm，优选的，L1为164mm，其长度约为自由空间波长的二分之一，定义所述第二级功分器结构50中的功分器51的输出微带线121水平延伸部分总长度为L2，其中L2为80mm～85mm，优选的，L2为82mm，其长度约为自由空间波长的四分之一。所述第一级功分结构40中的微带线121部分向输入端方向弯折，所述第二级功分结构50中的微带线121部分只包括单个水平部分和单个垂直部分。通过功分器的能量等分实现天线辐射的增益，加入隔离电阻能够有效阻碍分支端口反射信号对其他端口的影响，提高了功分器的稳定性，并且合理的微带线分布和长度设置也保证了天线整体结构的小型化使馈电线结构更加紧凑。请参考图1和图2，实施例中，所述功分器61的左输出端口的微带线121向左水平延伸后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于RFID系统的超薄高增益读写器天线阵，其特征在于：天线主体为PCB板；所述PCB板包括天线系统、基片和附着在基片下层作为天线接地板的铜片箔；所述天线系统包括相互连接的馈电线部分、接地板和若干个微带贴片天线，所述馈电线部分包括功分器和与之连接的微带线，所述微带线与微带贴片天线连接形成两个输入端；所述馈电线线路部分至少含有两级功分结构，与第一级功分结构相连接的微带线呈弯折分布，最后一级功分结构中形成所述两个输入端的微带线呈90°垂直分布且微带线的馈电长度分布使两个输入端的相位差为90°。

【技术特征摘要】
1.一种用于RFID系统的超薄高增益读写器天线阵，其特征在于：天线主体为PCB板；所述PCB板包括天线系统、基片和附着在基片下层作为天线接地板的铜片箔；所述天线系统包括相互连接的馈电线部分、接地板和若干个微带贴片天线，所述馈电线部分包括功分器和与之连接的微带线，所述微带线与微带贴片天线连接形成两个输入端；所述馈电线线路部分至少含有两级功分结构，与第一级功分结构相连接的微带线呈弯折分布，最后一级功分结构中形成所述两个输入端的微带线呈90°垂直分布且微带线的馈电长度分布使两个输入端的相位差为90°。2.根据权利要求1所述的用于RFID系统的超薄高增益读写器天线阵，其特征在于：所述馈电线含有三级功分结构，所述的天线通过一个总端口输入能量，所述三级功分结构最终将输入能量八等分。3.根据权利要求2所述的用于RFID系统的超薄高增益读写器天线阵，其特征在于：所述功分器为微带线功分器，所述每个功分器通过功率等分端口将能量二等分，所述每个功率等分端口通过微带线与下一级功分器的输入端相连接。4.根据权利要求3所述的用于RFID系统的超薄高增益读写器天线阵，其特征在于：定义每级所述功分结构微带线的垂直长度为d，其中d为15mm～25mm，定义所述第一级功分结构中的输出微带线水平延伸部分总长度为L1，其中L1的长度为自由空间的半波长，定义所述第二级功分器结构中的输出微带线水平延伸部分总长度为L2，其中L2的长度...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤炜，孙铃武，余珍珍，袁良昊，林和瑞，
申请(专利权)人：厦门致联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35