基于方向图可重构的小型化波束可控RFID阅读器天线制造技术

本发明专利技术提供一种基于方向图可重构的小型化波束可控RFID阅读器天线，包括：磁偶极子单元、电单极子单元、介质基板、馈线接地板和用于切换状态方向图的可重构馈电结构；介质基板包括沿x轴设置的第一介质基板、沿y轴设置的第二介质基板和沿水平面设置的第三介质基板，第一介质基板和第二介质基板正交设置于第三介质基板上，磁偶极子单元设置于第一介质基板，电单极子单元设置于第二介质基板，可重构馈电结构设置于第三介质基板；本发明专利技术通过磁偶极子和电单极子结合的方式，实现了天线的小型化，能够在同一频点处实现两种状态的方向图可重构，增加波束覆盖范围；本发明专利技术具有增益高，波束范围宽等良好的辐射特性，同时具有结构简单、成本低等特点。

Miniaturized beam controllable RFID reader antenna based on pattern reconfiguration

【技术实现步骤摘要】
基于方向图可重构的小型化波束可控RFID阅读器天线
本专利技术涉及通信领域，尤其涉及一种基于方向图可重构的小型化波束可控RFID阅读器天线。
技术介绍
随着无线通信系统的快速发展，天线技术的发展日新月异，在+Z轴方向上实现边射方向图和单极子模式方向图的方向图可重构天线在雷达、RFID阅读器天线等军事民用领域都有非常广泛的应用。方向图可重构天线能够在频率不变的情况下实现边射方向图和具有零陷的单极子模式方向图之间的切换，通过复用相同的信道和空间来提高系统容量。并且将高增益的边射方向图的主波束对准期望信号，可实现远距离的接收，再切换至单极子模式方向图，可极大增大波束覆盖范围。目前，现有技术中方向图可重构天线可以通过在馈电网络上加载PIN管实现可重构、在辐射体上加载PIN管实现可重构或通过给多个端口不同馈电相位实现可重构等方法，但目前都是在电大尺寸天线的情况下实现的，未能实现小型化，无法应用于RFID阅读器等空间受限平台。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术提供一种基于方向图可重构的小型化波束可控RFID阅读器天线，以解决上述技术问题。本专利技术提供的基于方向图可重构的小型化波束可控RFID阅读器天线，包括：磁偶极子单元、电单极子单元、介质基板、馈线接地板和用于切换方向图状态的可重构馈电结构；所述介质基板包括沿x轴设置的第一介质基板、沿y轴设置的第二介质基板和沿水平面设置的第三介质基板，所述第一介质基板和第二介质基板正交设置于第三介质基板上，所述第三介质基板设置于馈线接地板上；所述磁偶极子单元设置于第一介质基板，所述电单极子单元设置于第二介质基板，所述可重构馈电结构设置于第三介质基板。可选的，所述第一介质基板和第二介质基板为半圆形介质基板，所述第三介质基板为圆形介质基板，所述馈线接地板为金属地板。可选的，所述可重构馈电结构包括用于激励磁偶极子单元的第一PIN管和用于激励电单极子单元的第二PIN管，所述可重构馈电结构通过控制第一PIN管和第二PIN管的通断状态控制磁偶极子单元和电单极子单元的工作状态，择一选择边射或单极子辐射模式。可选的，所述可重构馈电结构包括加载有第一PIN管和第二PIN管的金属条带，所述金属条带包括沿y轴方向设置且长度依次减小的第三金属条带、第二金属条带和第一金属条带，磁偶极子通过所述第一金属条带与第一PIN管的正极连接，电单极子通过所述第三金属条带与第二PIN管的正极连接，第一PIN管和第二PIN管的负极通过所述第二金属条带与馈线连接。可选的，所述磁偶极子单元包括在第一介质基板的两侧分别设置的激励寄生单元和近场谐振寄生单元；所述激励寄生单元包括激励单元和寄生单元，所述激励单元与可重构馈电结构连接，所述寄生单元和近场谐振寄生单元相互配合，用于保持结构的对称；可选的，所述激励单元和寄生单元为两根结构相同的沿x轴设置的，并沿y0z面对称的金属条带，所述近场谐振寄生单元为半环形结构。可选的，所述电单极子单元为在第二介质基板沿y轴设置的对称结构。可选的，所述对称结构中的一侧包括连接部、环形臂和枝型部，所述环形臂为沿第二介质基板半圆形边缘设置的弧形结构，所述连接部沿z轴设置，连接部的一端与环形臂的一端连接，另一端与馈线连接，所述枝型部的一端与环形臂的另一端连接，所述枝型部与y轴平行设置。可选的，所述馈线为同轴电缆，同轴电缆的内导体与所述第二金属条带连接，同轴电缆的外导体与金属地板连接。可选的，所述激励单元和寄生单元为两根结构相同的矩形金属条带。本专利技术的有益效果：本专利技术中的基于方向图可重构的小型化波束可控RFID阅读器天线，通过磁偶极子和电单极子结合的方式，实现了天线的小型化，并且能够仅通过控制方向图可重构馈电网络，能够在同一频点处实现两种状态的方向图可重构，增加波束覆盖范围；本专利技术中的天线具有增益高，波束范围宽等良好的辐射特性，同时具有小型化、紧凑化、结构简单、成本低等特点，适宜于RFID阅读器天线应用中对宽波束范围的要求，具有广泛的应用价值。附图说明图1是本专利技术实施例中基于方向图可重构的小型化波束可控RFID阅读器天线的结构示意图。图2(a)是本专利技术实施例中基于方向图可重构的小型化波束可控RFID阅读器天线的磁偶极子单元中激励单元和寄生单元结构示意图。图2(b)是本专利技术实施例中基于方向图可重构的小型化波束可控RFID阅读器天线的磁偶极子单元中近场谐振寄生单元结构示意图。图3是本专利技术实施例中基于方向图可重构的小型化波束可控RFID阅读器天线的电单极子单元结构示意图。图4是本专利技术实施例中基于方向图可重构的小型化波束可控RFID阅读器天线的俯视图。图5是本专利技术实施例中基于方向图可重构的小型化波束可控RFID阅读器天线的反射系数(|S11|)随频率变化的曲线图。图6(a)是本专利技术实施例中基于方向图可重构的小型化波束可控RFID阅读器天线在1.57GHz频点的边射的z0x面的辐射方向图。图6(b)是本专利技术实施例中基于方向图可重构的小型化波束可控RFID阅读器天线在1.57GHz频点的边射的z0y面面的辐射方向图。图6(c)是本专利技术实施例中基于方向图可重构的小型化波束可控RFID阅读器天线在1.57GHz频点的单极子状态下的z0x面的辐射方向图。图6(d)是本专利技术实施例中基于方向图可重构的小型化波束可控RFID阅读器天线在1.57GHz频点的单极子状态下的z0y面的辐射方向图。附图标记说明：1-第一介质基板、2-第二介质基板、3-第三介质基板、4-金属地板、5-激励单元、6-寄生单元、7-同轴电缆、PIN#1-第一PIN管、PIN#2-第二PIN管。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本专利技术实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本专利技术的实施例是显而易见的，在其他实施例中，以方框图的形式而不是以细节的形式来示出公知的结构和设备，以避免使本专利技术的实施例难以理解。如图1、4所示，本实施例中的基于方向图可重构的小型化波束可控RFID阅读器天线，包括：磁偶极子单元、电单极子单元、介质基板、馈线接地板和用于切换状态方向图的可重构馈电结构；介质基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于方向图可重构的小型化波束可控RFID阅读器天线，其特征在于，包括：磁偶极子单元、电单极子单元、介质基板、馈线接地板和用于切换方向图状态的可重构馈电结构；/n所述介质基板包括沿x轴设置的第一介质基板、沿y轴设置的第二介质基板和沿水平面设置的第三介质基板，所述第一介质基板和第二介质基板正交设置于第三介质基板上，所述第三介质基板设置于馈线接地板上；/n所述磁偶极子单元设置于第一介质基板，所述电单极子单元设置于第二介质基板，所述可重构馈电结构设置于第三介质基板。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于方向图可重构的小型化波束可控RFID阅读器天线，其特征在于，包括：磁偶极子单元、电单极子单元、介质基板、馈线接地板和用于切换方向图状态的可重构馈电结构；
所述介质基板包括沿x轴设置的第一介质基板、沿y轴设置的第二介质基板和沿水平面设置的第三介质基板，所述第一介质基板和第二介质基板正交设置于第三介质基板上，所述第三介质基板设置于馈线接地板上；
所述磁偶极子单元设置于第一介质基板，所述电单极子单元设置于第二介质基板，所述可重构馈电结构设置于第三介质基板。


2.根据权利要求1所述的基于方向图可重构的小型化波束可控RFID阅读器天线，其特征在于，所述第一介质基板和第二介质基板为半圆形介质基板，所述第三介质基板为圆形介质基板，所述馈线接地板为金属地板。


3.根据权利要求2所述的基于方向图可重构的小型化波束可控RFID阅读器天线，其特征在于，所述可重构馈电结构包括用于激励磁偶极子单元的第一PIN管和用于激励电单极子单元的第二PIN管，所述可重构馈电结构通过控制第一PIN管和第二PIN管的通断状态控制磁偶极子单元和电单极子单元的工作状态，择一选择边射或单极子辐射模式。


4.根据权利要求3所述的基于方向图可重构的小型化波束可控RFID阅读器天线，其特征在于，所述可重构馈电结构包括加载有第一PIN管和第二PIN管的金属条带，所述金属条带包括沿y轴方向设置且长度依次减小的第三金属条带、第二金属条带和第一金属条带，磁偶极子通过所述第一金属条带与第一PIN管的正极连接，电单极子通过所述第三金属条带与第二PIN管的正极连接，第一PIN管和第二PIN管的负极分别通过所述第二金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞静，周昌伟，唐明春，陈英杰，付靖峰，
申请(专利权)人：重庆品胜科技有限公司，重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50