基于多单元耦合的大范围磁场均匀RFID近场天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于多单元耦合的大范围磁场均匀RFID近场天线，主要由一个长方形介质基板，紧贴其上表面的两段弯折微带线和一段180°移相器，紧贴其下表面的金属地以及紧贴其右侧面的两个面电阻构成。本实用新型专利技术通过在原有RFID近场天线的基础上增加匹配电阻，实现RFID天线阻抗带宽的增加，通过对弯折微带线单元进行移位对插的多单元耦合设计，提升了RFID天线磁场分布的均匀性。在保证阻抗带宽覆盖全部UHFRFID频段的同时，实现了天线在大范围内对于标签的均匀读写功能。

【技术实现步骤摘要】
基于多单元耦合的大范围磁场均匀RFID近场天线
本技术涉及基于多单元耦合的大范围磁场均匀RFID近场天线，属于电磁通信、微波器件

技术介绍
射频识别(RFID)技术指利用射频信号实现发射天线与特定目标之间的空间耦合，并由接收天线将耦合出来的携带目标信息的频率信号传递给读写器进行分析，可以达到无接触识别特定目标的目的。RFID系统的工作频段主要可以划分为：低频段(LF：125KHz～134KHz)，高频段(HF：13.56MHz)，超高频频段(UHF：860MHz～960MHz)和微波频段(2.45GHz和5.8GHz)。传统超高频频段的RFID天线基本通过电场耦合来传送频率信号，这类RFID系统具有远距离识别标签的能力且识别标签速度快。但是，电场耦合极易受到液体等高介电常数物质的影响，进而影响到标签识别结果；而磁场耦合抗干扰能力强，对周围环境没有苛刻的要求。从国内外的研究现状来看，目前对基于磁场耦合的RFID近场天线的研究大多集中在扩大近场天线阅读范围的范畴，对于在扩大阅读范围的同时提升磁场分布均匀性的研究甚少，因而这是一个研究的难点。
技术实现思路
本技术涉及一种基于多单元耦合的大范围磁场均匀RFID近场天线，具体来讲：提供基于多单元耦合的大范围磁场均匀RFID近场天线，通过在原有RFID近场天线的基础上进行移位对插的多单元耦合设计，实现天线磁场分布均匀性的提升，以解决现有技术中近场天线阅读距离和阅读范围不能同时表现良好的问题。为解决上述技术问题本技术采用以下技术方案：r>一种基于多单元耦合的大范围磁场均匀RFID近场天线，包括一个长方形的介质基板、一段天线馈线、两段弯折的金属微带线、一段180°移相器、一个长方形的金属地、两个相同的第一电阻和第二电阻；所述两段弯折的金属微带线包括上段弯折微带线和下段弯折微带线，所述180°移相器由对应长度的金属微带线构成，所述180°移相器连接在所述天线馈线和上段弯折微带线之间；所述介质基板右侧面的第一电阻连接在上段弯折微带线的终端和金属地之间，所述介质基板右侧面的第二电阻连接在下段弯折微带线的终端和金属地之间。作为优选的，所述上段弯折微带线和下段弯折微带线均由六个弯折单元构成，每个弯折单元的总长度均等于工作波长的长度。作为优选的，所述天线馈线、180°移相器和两段弯折的金属微带线的线宽均相等。作为优选的，所述两个相同的第一、第二电阻均为面电阻，所述的两个面电阻的宽度均与长方形介质基板的高度相等，所述金属地的大小与介质基板的大小相同。作为优选的，所述介质基板的材质为Rogers5880。作为优选的，所述介质基板的尺寸为500mm*200mm*1.6mm。作为优选的，所述180°移相器和金属微带线的线宽为4.94mm。作为优选的，所述两个相同的面电阻的阻值大小为50Ω。作为优选的，所述金属地的厚度为0.035mm，材质为金属铜。本技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本技术基于多单元耦合的大范围磁场均匀RFID近场天线的设计，在终端增加匹配电阻、保证天线的阻抗带宽覆盖全部UHFRFID频段的同时，通过对弯折微带线单元进行移位对插的多单元耦合设计，实现了天线在大范围内对于标签的均匀读写功能。附图说明图1是本技术基于多单元耦合的大范围磁场均匀RFID近场天线的整体结构图。其中，(a)为俯视图，(b)为仰视图。图2是该天线结构的反射系数仿真图。图3是在880MHz频点处，该天线结构的表面电流分布图。图4是在880MHz频点处、z＝10mm高度的水平面上，该天线结构的磁场强度分布图。其中，1-天线馈线，2-180°移相器，3-上段弯折微带线，4-下段弯折微带线，5-第一面电阻，6-第二面电阻，7-Rogers5880介质基板，8-金属地。具体实施方式下面详细描述本技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。如图1所示，本技术基于多单元耦合的大范围磁场均匀RFID近场天线由天线馈线1、180°移相器2、上段弯折微带线3、下段弯折微带线4、面电阻5和6、Rogers5880介质基板7、金属地8构成。天线馈线1的作用是给180°移相器、上段弯折微带线3、下段弯折微带线4、第一面电阻5和第二面电阻6馈电。紧贴Rogers5880介质基板7上表面的180°移相器2连接在天线馈线1和上段弯折微带线3之间，这种设计能够使得上段弯折微带线3和下段弯折微带线4上的表面电流相位相反；紧贴Rogers5880介质基板7右侧面的面电阻5连接在上段弯折微带线3的终端和金属地8之间，紧贴Rogers5880基板7右侧面的面电阻6连接在下段弯折微带线4的终端和金属地8之间，这种行波结构设计能增加RFID近场天线的阻抗带宽。其中，图1(a)为俯视图，1(b)为仰视图。紧贴Rogers5880基板7上表面的上段弯折微带线3和下段弯折微带线4在几何上进行了移位对插的操作，这样的多单元耦合设计大幅度提高了RFID近场天线磁场强度分布的均匀性。在Rogers5880基板7的下表面有和其相同大小的金属地8。金属地8和第一、第二面电阻5、6直接相连，金属地8的厚度为0.035mm，材料为金属铜，它的作用是为微带天线提供地板，金属地8大小和Rogers5880基板7大小相同的原因是这样可以在最大面积允许范围内提供最好的地板反射效果，金属地8与上段弯折微带线3、下段弯折微带线4配合使用，提升天线磁场分布的均匀性，金属地8与面电阻5、6配合使用，提升天线的阻抗带宽。天线馈线1、180°移相器2、上段弯折微带线3和下段弯折微带线4的线宽影响天线的输入端口阻抗，上段弯折微带线3和下段弯折微带线4之间的间距影响RFID近场天线磁场强度分布的均匀性，面电阻5和面电阻6的阻值影响天线的反射系数以及磁场强度分布的均匀性。如图2所示，是该天线结构的反射系数仿真图，天线的-10dB阻抗带宽达到820～980MHz，可以覆盖国际通用的UHFRFID频段范围(860～960MHz)。如图3所示，是在880MHz频点处，该天线结构的表面电流分布图，上段弯折微带线3和下段弯折微带线4上的电流都呈行波分布，相位相差180°。如图4所示，是在880MHz频点处、z＝10mm高度的水平面上，该天线结构的磁场强度分布图，上段弯折微带线3和下段弯折微带线4上方的磁场强度平均值分别达到了-12.3dBA/m和-14.8dBA/m，在500*140mm范围内磁场分布的均匀性良好，而且可以满足RFID系统标签读取的阈值要求(-24dBA/m)。最后作为本领域的技术人员应该知道，介质基板材料的选择也非必须采用Rogers588本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多单元耦合的大范围磁场均匀RFID近场天线，其特征在于，包括一个长方形的介质基板、一段天线馈线、两段弯折的金属微带线、一段180°移相器、一个长方形的金属地、两个相同的第一电阻和第二电阻；所述两段弯折的金属微带线包括上段弯折微带线和下段弯折微带线，所述180°移相器由对应长度的金属微带线构成，所述180°移相器连接在所述天线馈线和上段弯折微带线之间；所述介质基板右侧面的第一电阻连接在上段弯折微带线的终端和金属地之间，所述介质基板右侧面的第二电阻连接在下段弯折微带线的终端和金属地之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多单元耦合的大范围磁场均匀RFID近场天线，其特征在于，包括一个长方形的介质基板、一段天线馈线、两段弯折的金属微带线、一段180°移相器、一个长方形的金属地、两个相同的第一电阻和第二电阻；所述两段弯折的金属微带线包括上段弯折微带线和下段弯折微带线，所述180°移相器由对应长度的金属微带线构成，所述180°移相器连接在所述天线馈线和上段弯折微带线之间；所述介质基板右侧面的第一电阻连接在上段弯折微带线的终端和金属地之间，所述介质基板右侧面的第二电阻连接在下段弯折微带线的终端和金属地之间。


2.根据权利要求1所述的基于多单元耦合的大范围磁场均匀RFID近场天线，其特征在于，所述上段弯折微带线和下段弯折微带线均由六个弯折单元构成，每个弯折单元的总长度均等于工作波长的长度。


3.根据权利要求1所述的基于多单元耦合的大范围磁场均匀RFID近场天线，其特征在于，所述天线馈线、180°移相器和两段弯折的金属微带线的线宽均相等。


4.根据权利要求1所述的基于多单元耦合的...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱翔宇，何小祥，杨阳，
申请(专利权)人：江苏智周万物科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32