用于无人收银平台的近场阅读器天线和天线组阵制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于无人收银平台的近场阅读器天线和天线组阵。其天线辐射结构包括天线微带辐射枝节、移相枝节；天线微带辐射枝节包括垂直方向设置的天线微带线和水平方向设置的天线微带线，形成蛇形结构，调节微带线水平和垂直的长度使局部垂直方向上电流流向相同，和局部水平方向上电流流向相同；天线微带线相同流向的局部中插入移相枝节，使同向电流的空间高度相同，并实现近场区域电场更多的极化方向，避免近场标签误读。本实用新型专利技术可以避免对远场标签的误读，同时也减少其他系统对无人RFID系统的干扰；可以读取线圈式的标签天线，也可以读取类偶极子的标签天线，天线更具灵活性。

Near field reader antenna and antenna array for unattended platform

The utility model discloses a near-field reader antenna and an antenna array for an unattended platform. Its antenna radiation structure includes antenna microstrip radiation branch and phase shifting branch; antenna microstrip radiation branch includes antenna microstrip line set in vertical direction and antenna microstrip line set in horizontal direction, forming snake-like structure, adjusting the horizontal and vertical length of microstrip line so that the local vertical current direction is the same as the local horizontal current direction. The direction of the current flow is the same; the antenna microstrip line with the same direction of the local insertion of phase-shifting branches, so that the space height of the same current is the same, and achieve more polarization direction of the electric field near the field, to avoid near-field tag misreading. The utility model can avoid misreading the far-field tag and reduce the interference of other systems to the unmanned RFID system; the coil-type tag antenna can be read, and the dipole-like tag antenna can be read, so the antenna is more flexible.

【技术实现步骤摘要】
用于无人收银平台的近场阅读器天线和天线组阵
本技术涉及一种RFID(RadioFrequencyIdentification，射频识别)系统
，特别是涉及一种用于无人收银平台的RFID近场阅读器天线和天线组阵。
技术介绍
射频识别(RadioFrequencyIdentification，简称RFID)技术是利用射频信号通过反向散射或电磁场耦合实现自动识别和无线数据传输的技术。阅读器天线是RFID系统中不可或缺的组成部分，天线的性能好坏直接影响到整个系统的的性能。RFID技术是物联网中不可或缺的重要组成部分，广泛应用于图书馆，门禁系统，食品安全溯源等各领域。更进一步的，RFID系统与手机等移动终端的集成，可以实现移动支付、物品防伪与追踪等移动互联网应用，具有较高的商业价值。RFID技术在无人零售行业的应用，如无人收银等是RFID系统与手机等移动终端融合的体现。无人收银主要使用近场RFID系统，目前，大多数的无人收银系统采用的是13.56MHz的高频RFID系统，采用磁场耦合的近场RFID系统，在近距离识别具有较好的稳定性能，但是磁场耦合的线圈标签的成本较高，不适合低利润的零售行业。而UHF(UltraHighFrequency，300-3000MHz超高频)频段的RFID系统标签成本较高频标签成本更低，更适合应用于零售行业。对于UHF频段近场RFID系统，磁场耦合的近场读取距离过短，而电场耦合的近场读取距离较远，所以对于UHF频段的近场RFID系统来说，更加适合采用电场耦合的近场漏波RFID天线。在无人收银平台上，要求必须能读到近场区的所有目标物标签，而且排除远场区中的非目标物标签的干扰，避免标签误读。因此，近场读写器天线的设计是实现无人超市以及无人收银平台关键的环节。另一方面，由于商家为节约成本，贴在物体上的标签一般都为单极化的天线，需要检测处的物品上的标签，标签天线的极化方向需要与阅读器天线的极化匹配。对于客户购买商品付款时，在付款平台上物品的摆放位置是不固定的，标签天线趋向于不同方向。如果阅读器天线是单一极化方向，那么标签将会发生漏读。因此设计近场天线必须具有电场多极化。其次近场能够满足均匀的较强的电场分布，也是近场天线有一个重要因数。传统的基于远场散射原理的UHF频段RFID读写器天线远不能满足开放空间收银平台RFID读卡器天线的设计要求，必须基于近场工作原理，实现在一定阅读区间内保证标签的准确读取的近场RFID天线。
技术实现思路
1、技术目的。为了解决现有技术中磁场耦合的近场读取距离过短的问题而提出了一种用于无人收银平台的近场阅读器天线和天线组阵，提高近场的识别距离和精确度、排除干扰、降低成本。2、本技术所采用的技术方案。用于无人收银平台的近场RFID阅读器天线，应用于860MHz～960MHz频段内，具有较强近场电场和较低远场增益。本技术提出的一种用于无人收银平台的近场阅读器天线，其天线辐射结构包括天线微带辐射枝节、移相枝节；天线微带辐射枝节包括垂直方向设置的天线微带线和水平方向设置的天线微带线，形成蛇形结构，调节微带线水平和垂直的长度使局部垂直方向上电流流向相同，局部水平方向上电流流向相同；天线微带线相同流向的局部中插入移相枝节，使同向电流的空间高度相同，并实现近场区域电场更多的极化方向，避免近场标签误读。更进一步具体实施方式中，所述的蛇形结构的拐角为圆弧或直角的微带蛇形结构。更进一步具体实施方式中，所述天线辐射结构由两段移相枝节结构和四段天线微带线蛇形结构组成；所述四段天线微带线蛇形结构中两段微带蛇形结构采用两侧对称的形式，在垂直方向上电流流向相同；另外两条微带线蛇形结构采用近似两侧镜像形式，电流方向在水平方向上流向相同，并且四段微带线的路径长度相同，四段蛇形微带结构末端均采用开路状态，两段移相结构分别位于两侧对称微带的微线上和两侧镜像式微带的微线上，实现相同电流方向的空间高度相同，并实现近场区域电场更多的极化方向，避免近场标签误读。更进一步具体实施方式中，所述两段移相枝节结构均采用U型结构，第一段U型移相结构中，两侧臂较长，第二段U型结构中的两侧臂较短，增强天线微带线同向电流，使近场电场产生更多的极化方向。更进一步具体实施方式中，所述的U型移相枝节结构为垂直形状或水平形状。更进一步具体实施方式中，还包括SMA接头，馈电端口、天线匹配枝节、功率分配枝节；天线馈电口采用一个SMA接头直接与馈电端口一端连接，另一端与天线匹配枝节相连；天线匹配枝节与天线的功率分配器相连，天线功率分配器与天线微带辐射枝节相连。更进一步具体实施方式中，所述的馈电端口为50欧姆微带线。更进一步具体实施方式中，所述的天线一共有三层，顶层设有所述的天线辐射结构，中间层为介质层，底层为地面层；顶层为导电性高的材料；所述的介质层为环氧树脂玻璃纤维板或PCB介质基板。本技术提出的一种用于无人收银平台的近场阅读器天线组阵，将多个所述的阅读器天线，平行排列在同一个平面上且方向相同形成天线组阵。空间结构的底面、顶面和侧壁任一或选择几面分别安装多个平行排列的阅读器天线组阵。读取时，以一定频率和顺序切换工作的RFID阅读器天线，使阅读范围覆盖整个空间。3、本技术所产生的技术效果。(1)天线为平面结构，结构简单，易于加工，可采用普通FR4作为基板，制作成本低。(2)天线尺寸较大，具有阅读范围覆盖面大，厚度薄，质量轻的特点，特别适合用于要求阅读面积大的无人收费平台RFID系统中。(3)天线采用电磁波在微带线传输过程中的漏波效应，基于电场耦合的原理，阅读器天线既可以读取线圈式的标签天线，也可以读取类偶极子的标签天线，天线更具灵活性。(4)天线采用蛇形结构，使得电流在空间上是属于同向叠加，消除电流反向削弱电场的效应。因此近场区域内电场强度强，利用较低的功率也可得到较大的读取距离，可用于各种低功耗的UHF近场RFID系统中，特别适用于需要一定阅读距离的无人收银平台。(5)天线远场增益较低，可以避免对远场标签的误读，同时也减少其他系统对无人RFID系统的干扰。天线远场增益较低，这是因为天线介质基板较薄，电磁波被尽量束缚在天线地和微带线之间。天线地与微带线的电流方向相反，导致远场的电磁场相互抵消，远场增益变低。(6)天线电场极化方式近场区域采用多极化，在近场区域内可以避免由于标签天线趋向于不同方向而造成的漏读。(7)本技术可应用在UHF频段，工作频段为：900MHz～918MHz频段内，是一款具有较强近场电场强度和较低远场增益的近场RFID读写器天线。附图说明图1是UHF近场RFID读写器天线的顶层平面结构示意图；图2是UHF近场RFID读写器天线的侧面示意图；图3是电磁波在微带线传播形式示意图；图4直线振子天线的坐标关系图；图5是实施例1中天线当激励电流相位为0度时的表面电流分布图；图6是实施例1中天线的反射系数曲线图；图7是实施例1中，距离天线表面高度z＝200mm时电场的极化方向图；图8是实施例1中，天线远场增益曲线图；图9是在无人收银平台天线组阵的具体位置图；图10是用于无人零售冰箱的RFID近场天线组阵以及冰箱侧视示意图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本技术作进一步详细的描述，但本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于无人收银平台的近场阅读器天线，其特征在于：其天线辐射结构包括天线微带辐射枝节、移相枝节；天线微带辐射枝节包括垂直方向设置的天线微带线和水平方向设置的天线微带线，形成蛇形结构，调节微带线水平和垂直的长度使局部垂直方向上电流流向相同，局部水平方向上电流流向相同；天线微带线相同流向的局部中插入移相枝节，使同向电流的空间高度相同。

【技术特征摘要】
1.一种用于无人收银平台的近场阅读器天线，其特征在于：其天线辐射结构包括天线微带辐射枝节、移相枝节；天线微带辐射枝节包括垂直方向设置的天线微带线和水平方向设置的天线微带线，形成蛇形结构，调节微带线水平和垂直的长度使局部垂直方向上电流流向相同，局部水平方向上电流流向相同；天线微带线相同流向的局部中插入移相枝节，使同向电流的空间高度相同。2.根据权利要求1所述的用于无人收银平台的近场阅读器天线，其特征在于：所述的蛇形结构的拐角为圆弧或直角的微带蛇形结构。3.根据权利要求1所述的用于无人收银平台的近场阅读器天线，其特征在于：所述天线辐射结构由两段移相枝节结构和四段天线微带线蛇形结构组成；所述四段天线微带线蛇形结构中两段微带蛇形结构采用两侧对称的形式，在垂直方向上电流流向相同；另外两条微带线蛇形结构采用近似两侧镜像形式，电流方向在水平方向上流向相同，并且四段微带线的路径长度相同，四段蛇形微带结构末端均采用开路状态，两段移相结构分别位于两侧对称微带的微线上和两侧镜像式微带的微线上，实现相同电流方向的空间高度相同。4.根据权利要求3所述的用于无人收银平台的近场阅读器天线，其特征在于：所述两段移相枝节结构均采用U型结构，第一段U型移相结构中，两侧臂较长，第二段U型结构中的两侧臂...

【专利技术属性】
技术研发人员：何赛灵，李俊龙，刘辉，
申请(专利权)人：苏州优函信息科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32