一种用于RFID射频识别的可切换的组合天线制造技术

本实用新型专利技术公开一种用于RFID射频识别的可切换的组合天线，其包括PCB板、PIFA天线阵列和双圆极化微带天线；双圆极化微带天线设于PCB板中部上方，PIFA天线阵列包括三个以上分布于PCB板侧边的PIFA天线单元，PCB板上表面设有3dB耦合电桥和天线选通电路，3dB耦合电桥具有两个输入口和两个输出口，3dB耦合电桥用于实现双圆极化微带天线的左旋和右旋双圆极化，3dB耦合电桥对应双圆极化微带天线设于PCB板中部，双圆极化微带天线通过两个馈电探针分别连接3dB耦合电桥的两个输入口，天线选通电路具有一信号输出口以及不少于PIFA天线单元个数加2的选通接口，天线选通电路用于切换接收天线，天线选通电路的信号输出口连接输出匹配网络。本实用新型专利技术增益稳定，宽阻抗带宽。

A Switchable Composite Antenna for RFID Radio Frequency Identification

The utility model discloses a switchable combined antenna for RFID, which comprises a PCB board, a PIFA antenna array and a dual circularly polarized microstrip antenna. The dual circularly polarized microstrip antenna is located above the central part of the PCB board, and the PIFA antenna array comprises more than three PIFA antenna units distributed on the side of the PCB board. The surface of the PCB board is provided with a 3dB coupling bridge and an antenna gating circuit, and a 3dB coupling bridge tool. There are two input ports and two output ports. The 3dB coupling bridge is used to realize the dual circular polarization of the dual circular polarization microstrip antenna. The 3dB coupling bridge corresponds to the dual circular polarization microstrip antenna located in the middle of the PCB plate. The dual circular polarization microstrip antenna connects the two input ports of the 3dB coupling Bridge through two feed probes. The antenna gating circuit has a signal output port and no less than PIFA days. The antenna gating circuit is used to switch the receiving antenna, and the signal output port of the antenna gating circuit is connected to the output matching network. The utility model has stable gain and wide impedance bandwidth.

【技术实现步骤摘要】
一种用于RFID射频识别的可切换的组合天线
本技术涉及天线
，尤其涉及一种用于RFID射频识别的可切换的组合天线。
技术介绍
RFID(RadioFrequencyIdentification)，即射频识别技术，是一种非接触式的自动识别技术。RFID技术将微芯片嵌入到产品当中，微芯片会向扫描器自动发出产品的序列号等信息，而这个过程不需要像条形码技术那样进行人工扫描，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。随着技术理论的不断发展，RFID在身份识别、交通运输、物资追踪等领域有着广泛的应用。射频识别技术中，阅读器和标签间的非接触通信是通过两个天线线圈的电磁耦合实现的，因此成功的天线设计是RFID应用成功的关键。在阅读器输出功率一定的条件下，阅读器与标签能够可靠通信的距离与天线尺寸和天线产生的磁通量有关，所以对一个成功的RFID应用来说，给阅读器安装适当的天线非常重要。阅读器天线的设计存在很大的挑战和困难。当天线的尺寸增大到一定程度时会出现以下问题：(1)信噪比减小；(2)出现无法阅读标签的磁通洞；(3)天线到阅读器的匹配变得困难。因此，克服这些挑战和困难，加强射频识别阅读器天线的研究具有重要的意义。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于RFID射频识别的可切换的组合天线，其天线成本低且近场辐射范围宽，天线本体小巧且易于安装和使用。本技术采用的技术方案是：一种用于RFID射频识别的可切换的组合天线，其包括PCB板以及设于PCB板上表面的PIFA天线阵列和双圆极化微带天线；双圆极化微带天线设于PCB板中部上方，PIFA天线阵列包括三个以上的PIFA天线单元，三个以上的PIFA天线单元呈多边形环状分布于PCB板侧边；PCB板的上表面设有3dB耦合电桥和天线选通电路，3dB耦合电桥具有两个输入口和两个输出口，3dB耦合电桥用于实现双圆极化微带天线的左旋和右旋双圆极化，左旋和右旋双圆极化分别输出,3dB耦合电桥对应双圆极化微带天线设于PCB板中部，双圆极化微带天线通过两个馈电探针分别连接3dB耦合电桥的两个输入口，天线选通电路具有一输出口以及不少于PIFA天线单元个数加2的选通接口，天线选通电路用于切换接收天线，3dB耦合电桥的输出口分别对应连接天线选通电路的一个选通接口，三个以上的PIFA天线单元分别连接天线选通电路的一个选通接口，天线选通电路的信号输出口连接输出匹配网络的一端，输出匹配网络的另一端连接有射频线缆。进一步地，双圆极化微带天线的带内驻波优于1.5。进一步地，双圆极化微带天线通过尼龙螺丝固定于PCB板上方，且双圆极化微带天线与PCB板的间距为15mm。进一步地，PIFA天线阵列包括四个PIFA天线单元，PIFA天线阵列俯视呈矩形环状，四个PIFA天线单元分别对应矩形环的四边。进一步地，所述PIFA天线单元包括振子馈电臂、振子短路墙和狭长的振子辐射体板；振子辐射体板与PCB板平行，振子辐射体板的一端以振子馈电臂和振子短路墙支撑于PCB板上，振子馈电臂与天线选通电路的一个选通接口连接，振子短路墙与PCB板的反射地连接。进一步地，所述振子辐射体板俯视向呈梯形，梯形板的两个直角边分别与振子馈电臂和振子短路墙相连；振子辐射体板狭窄端位于PIFA天线单元尾端；振子辐射体板宽端位于PIFA天线单元首端；四个PIFA天线单元设于PCB板边缘处且首尾相邻地围成矩形。进一步地，所述振子辐射体板狭窄端俯视向呈切角形状或圆弧渐变过渡形状；振子馈电臂和振子短路墙处均设有一用于装配的凸起枝节。进一步地，所述PIFA天线单元以洋白铜材料成型。进一步地，所述射频线缆为SMA射频线缆。进一步地，所述天线选通电路包括供电源、射频开关芯片、控制信号控制器，射频开关芯片具有一信号输出口、三个选通控制端和8个选通接口，供电源连接控制信号控制器，控制信号控制器的三个控制引脚分别连接射频开关芯片的三个选通控制端，控制信号控制器通过改变三个控制引脚控制射频开关芯片接通的选通接口，所述控制引脚方式除了由天线内部控制信号控制器产生外，也可通过Reader阅读器端输出控制信号。三个以上的PIFA天线单元的输出口分别连接射频开关芯片的1个选通接口，3dB耦合电桥的两个输出口分别连接射频开关芯片的1个选通接口，射频开关芯片的信号输出口连接输出匹配网络。进一步地，控制信号控制器采用32位的cortex-M3内核的低功耗单片机。进一步地，射频开关芯片为8选1射频开关芯片，射频开关芯片为SKY13418-485LF。进一步地，输出匹配网络的匹配方案为π型、L型、X型中的任一种。本技术采用以上技术方案，具有如下优点:1、本技术中，调整PIFA振子(振子辐射体板)的长度、短路墙的高度等各参数值，天线的阻抗可调节为50欧姆，实现天线与输入端同轴馈电端口的匹配，激励出RFID谐振，实现宽阻抗带宽。2、本技术中，通过3dB耦合电桥实现90°相位差，实现圆极化辐射。PIFA单元主辐射体末端采用切角或圆弧渐变过渡方式，扩宽带宽。PIFA单元馈电臂采用加宽和圆角处理方式，进一步展宽频带。3、本技术结构简单、尺寸小巧，增益稳定，宽阻抗带宽，适用于物联网RFID识别系统，具有广阔的应用前景。附图说明以下结合附图和具体实施方式对本技术做进一步详细说明；图1为本技术一种用于RFID射频识别的可切换的组合天线的结构示意图；图2为本技术一种用于RFID射频识别的可切换的组合天线的PCB板上表面示意图；图3为本技术一种用于RFID射频识别的可切换的组合天线的PIFA天线单元结构示意图；图4为本技术一种用于RFID射频识别的可切换的组合天线的天线选通电路原理框图。具体实施方式如图1-4之一所示，本技术公开了一种用于RFID射频识别的可切换的组合天线，其包括PCB板1以及设于PCB板1上表面的PIFA天线阵列10和双圆极化微带天线12；双圆极化微带天线12设于PCB板1中部上方，PIFA天线阵列10包括三个以上的PIFA天线单元11，三个以上的PIFA天线单元11呈多边形环状分布于PCB板1侧边；PCB板1的上表面设有3dB耦合电桥14和天线选通电路15，3dB耦合电桥14具有两个输入口141和两个输出口142，3dB耦合电桥14用于实现双圆极化微带天线12的左旋和右旋双圆极化，左旋和右旋双圆极化分别输出,3dB耦合电桥14对应双圆极化微带天线12设于PCB板1中部，双圆极化微带天线12通过两个馈电探针13分别连接3dB耦合电桥14的两个输入口141，具体的，3dB耦合电桥14采用3db耦合电桥或3db耦合电路实现；天线选通电路15具有一输出口以及不少于PIFA天线单元11个数加2的选通接口，天线选通电路15用于切换接收天线，3dB耦合电桥14的输出口分别对应连接天线选通电路15的一个选通接口，三个以上的PIFA天线单元11分别连接天线选通电路15的一个选通接口，具体的，各自通过PCB板1上的50欧姆微带走线连接选通接口；天线选通电路15的信号输出口连接输出匹配网络5的一端，输出匹配网络5的另一端连接有射频线缆6。进一步地，双圆极化微带天线12的带内驻波优于1.5。进一步地，双本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于RFID射频识别的可切换的组合天线，其特征在于：其包括PCB板以及设于PCB板上表面的PIFA天线阵列和双圆极化微带天线；双圆极化微带天线设于PCB板中部上方，PIFA天线阵列包括三个以上的PIFA天线单元，三个以上的PIFA天线单元呈多边形环状分布于PCB板侧边；PCB板的上表面设有 3dB耦合电桥和天线选通电路， 3dB耦合电桥具有两个输入口和两个输出口， 3dB耦合电桥用于实现双圆极化微带天线的左旋和右旋双圆极化，左旋和右旋双圆极化分别输出, 3dB耦合电桥对应双圆极化微带天线设于PCB板中部，双圆极化微带天线通过两个馈电探针分别连接 3dB耦合电桥的两个输入口，天线选通电路具有一输出口以及不少于PIFA天线单元个数加2的选通接口，天线选通电路用于切换接收天线， 3dB耦合电桥的输出口分别对应连接天线选通电路的一个选通接口，三个以上的PIFA天线单元分别连接天线选通电路的一个选通接口，天线选通电路的信号输出口连接输出匹配网络的一端，输出匹配网络的另一端连接有射频线缆。

【技术特征摘要】
1.一种用于RFID射频识别的可切换的组合天线，其特征在于：其包括PCB板以及设于PCB板上表面的PIFA天线阵列和双圆极化微带天线；双圆极化微带天线设于PCB板中部上方，PIFA天线阵列包括三个以上的PIFA天线单元，三个以上的PIFA天线单元呈多边形环状分布于PCB板侧边；PCB板的上表面设有3dB耦合电桥和天线选通电路，3dB耦合电桥具有两个输入口和两个输出口，3dB耦合电桥用于实现双圆极化微带天线的左旋和右旋双圆极化，左旋和右旋双圆极化分别输出,3dB耦合电桥对应双圆极化微带天线设于PCB板中部，双圆极化微带天线通过两个馈电探针分别连接3dB耦合电桥的两个输入口，天线选通电路具有一输出口以及不少于PIFA天线单元个数加2的选通接口，天线选通电路用于切换接收天线，3dB耦合电桥的输出口分别对应连接天线选通电路的一个选通接口，三个以上的PIFA天线单元分别连接天线选通电路的一个选通接口，天线选通电路的信号输出口连接输出匹配网络的一端，输出匹配网络的另一端连接有射频线缆。2.根据权利要求1所述的一种用于RFID射频识别的可切换的组合天线，其特征在于：双圆极化微带天线的带内驻波优于1.5。3.根据权利要求1所述的一种用于RFID射频识别的可切换的组合天线，其特征在于：双圆极化微带天线通过尼龙螺丝固定于PCB板上方，且双圆极化微带天线与PCB板的间距为15mm。4.根据权利要求1所述的一种用于RFID射频识别的可切换的组合天线，其特征在于：PIFA天线阵列包括四个PIFA天线单元，PIFA天线阵列俯视呈矩形环状，四个PIFA天线单元分别对应矩形环的四边。5.根据权利要求4所述的一种用于RFID射频识别的可切换的组合天线，其特征在于：所述PIFA天线单元包括振子馈电臂、振子短路墙和狭长的振子辐射体板；振子辐射体板与PC...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨华炜，赖泽恒，陈侃，杨晓杰，
申请(专利权)人：福州福大信捷天线技术有限公司，
类型：新型
国别省市：福建,35