一种用于封闭金属腔内的圆极化开槽贴片天线制造技术

本发明专利技术涉及一种用于封闭金属腔内的圆极化开槽贴片天线，应用圆极化微带贴片（1）、地平面层（2）、馈电结构（4）的结构设计，通过在封闭金属腔体内激励起强度大、且方向不断变化的电磁场，实现各种摆放方式RFID标签的读写，并且在圆极化微带贴片（1）上开槽，能够抵消馈电结构（4）引入的电感，显著改善天线的阻抗匹配，提高阻抗带宽，以及采用采用全金属结构，使天线可以适应极端高低温，同时通过调整螺丝位置和优化天线参数，避免金属螺丝对天线电性能产生影响，使天线在尤其封闭金属腔体中，依然能实现基本的阻抗和辐射参数，保证RFID读写系统的正常工作，此外还适应极端高低温情况，比如用于疫苗保存的

A circularly polarized slotted patch antenna for closed metal cavity

【技术实现步骤摘要】
一种用于封闭金属腔内的圆极化开槽贴片天线


[0001]本专利技术涉及一种用于封闭金属腔内的圆极化开槽贴片天线，属于天线设计


技术介绍

[0002]微带贴片天线是常用的UHF RFID读写器天线，但常见的微带贴片天线使用PCB印刷工艺制作，或者包含塑料螺丝等紧固件，这些材料往往只能在常规温度下使用，在极端高低温下容易融化或脆裂。
[0003]正交偶极子圆极化天线和螺旋天线的结构较为复杂，使用全金属结构加工时，难以设计其固定结构，在高低温下受材料热胀冷缩的影响也较为显著；此外，圆极化喇叭天线通常是全金属的，可以适应高低温环境，但其长度过大，放置在金属腔体中会占用过多存放物品的空间；同时，这些天线仅针对自由空间中的使用进行优化，在封闭金属腔体内使用时，受腔体反射的影响，其特性会显著变化，性能下降严重。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于封闭金属腔内的圆极化开槽贴片天线，采用全新结构设计，通过在封闭金属腔体内激励起强度大、且方向不断变化的电磁场，实现各种摆放方式RFID标签的读写。
[0005]本专利技术为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术设计了一种用于封闭金属腔内的圆极化开槽贴片天线，包括圆极化微带贴片、地平面层、馈电结构；其中，定义圆极化微带贴片表面上经过表面中心位置、且两端分别到达表面边缘的各直线形线段为各参考线，各参考线中存在至少两种不同长度；圆极化微带贴片以其表面平行于地平面层表面的姿态、固定置于地平面层上表面上方预设距离的位置，并且沿垂直于地平面层表面的投影方向上，圆极化微带贴片的投影位于地平面层的投影区域内；定义圆极化微带贴片表面上以表面中心位置为端点、沿表面上任意两不同长度参考线之间其中一夹角的中线到达表面边缘的线段的中点位置为参考点位置，馈电结构的其中一端对接圆极化微带贴片表面上以该参考点位置为圆心、预设第一半径的区域，馈电结构的另一端穿过地平面层表面，并连接RFID读写器；圆极化微带贴片表面上与馈电结构所对接位置相距预设第一距离的位置、设置贯穿圆极化微带贴片上下表面线条形的开槽；还包括至少一个支撑件，所述圆极化微带贴片通过各支撑件以其表面平行于地平面层表面的姿态、固定置于地平面层上表面上方预设距离的位置，各支撑件上面向圆极化微带贴片的端部分别与圆极化微带贴片接触，各支撑件上面向地平面层的端部分别与地平面层接触；所述支撑件为金属支撑件，所述圆极化微带贴片表面与各金属支撑件分别接触的各位置分布于以圆极化微带贴片表面中心位置为圆心、预设第二半径范围内。
[0006]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述圆极化微带贴片的表面为正方形，且该正方形上任意一个顶点位置设置切角，或者该正方形任意一组彼此相对的两顶点位置分别设置切角。
[0007]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述馈电结构为同轴馈电探针，其中，同轴馈电探针的内导体一端与圆极化微带贴片接触，同轴馈电探针的内导体另一端连接RFID读写器，同轴馈电探针的外导体对接地平面层。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述圆极化微带贴片表面的开槽包括三根直线形开槽，其中两根直线形开槽上的其中一端分别对接第三根直线形开槽的两端，且该两根直线形开槽位于第三根直线形开槽的相同侧。
[0009]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述圆极化微带贴片表面上的三根直线形开槽中，位于所述第三根直线形开槽相同侧的两根直线形开槽分别与第三根直线形开槽相垂直。
[0010]本专利技术所述一种用于封闭金属腔内的圆极化开槽贴片天线，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术所设计用于封闭金属腔内的圆极化开槽贴片天线，应用圆极化微带贴片、地平面层、馈电结构的结构设计，通过在封闭金属腔体内激励起强度大、且方向不断变化的电磁场，实现各种摆放方式RFID标签的读写，并且在圆极化微带贴片上开槽，能够抵消馈电结构引入的电感，显著改善天线的阻抗匹配，提高阻抗带宽，以及采用采用全金属结构，使天线可以适应极端高低温，同时通过调整螺丝位置和优化天线参数，避免金属螺丝对天线电性能产生影响，使天线在尤其封闭金属腔体中，依然能实现基本的阻抗和辐射参数，保证RFID读写系统的正常工作，此外还适应极端高低温情况，比如用于疫苗保存的
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86℃低温冰箱等。
附图说明
[0011]图1是本专利技术所设计用于封闭金属腔内的圆极化开槽贴片天线的结构示意图；图2是本专利技术所设计用于封闭金属腔内的圆极化开槽贴片天线在封闭腔体内的放置示意图；图3是本专利技术所设计用于封闭金属腔内的圆极化开槽贴片天线应用中电场强度随距离天线的变化示意图；图4是本专利技术所设计用于封闭金属腔内的圆极化开槽贴片天线应用不同场景下的电场示意图。
[0012]其中，1. 圆极化微带贴片，2. 地平面层，3. 开槽，4. 馈电结构，5. 支撑件。
具体实施方式
[0013]下面结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0014]本专利技术所设计一种用于封闭金属腔内的圆极化开槽贴片天线，实际应用当中，如图1所示，具体包括圆极化微带贴片1、地平面层2、馈电结构4。
[0015]其中，定义圆极化微带贴片1表面上经过表面中心位置、且两端分别到达表面边缘的各直线形线段为各参考线，各参考线中存在至少两种不同长度；圆极化微带贴片1以其表
面平行于地平面层2表面的姿态、固定置于地平面层2上表面上方预设距离的位置，并且沿垂直于地平面层2表面的投影方向上，圆极化微带贴片1的投影位于地平面层2的投影区域内。
[0016]实际应用中，圆极化微带贴片1与地平面层2上表面之间的距离，具体可以设计15mm，这个距离不宜较大，会提高馈电结构4的电感，影响天线的阻抗匹配。
[0017]定义圆极化微带贴片1表面上以表面中心位置为端点、沿表面上任意两不同长度参考线之间其中一夹角的中线到达表面边缘的线段的中点位置为参考点位置，馈电结构4的其中一端对接圆极化微带贴片1表面上以该参考点位置为圆心、预设第一半径的区域，馈电结构4的另一端穿过地平面层2表面，并连接RFID读写器。
[0018]圆极化微带贴片1表面上与馈电结构4所对接位置相距预设第一距离的位置、设置贯穿圆极化微带贴片1上下表面线条形的开槽3。
[0019]圆极化微带贴片1需要与地平面层2保持一定距离，因此需要相应的固定结构，同时这个固定结构还不能影响天线的电性能，常见的贴片天线使用PCB印刷，或者塑料螺丝固定，PCB和塑料均为绝缘体，对天线的电性能影响较小。
[0020]进一步为了适用于极端高低温环境，本专利技术设计会选择金属支撑件，并具体针对各金属支撑件的位置进行限定设计，具体圆极化微带贴片1表面与各金属支撑件分别接触的各位置分布于以圆极化微带贴片1表面中心位置为圆心、预设第二半径范围内，对此，实际仿真结果显示此处天线的电场强度较弱，因此金属支撑件对天线性能的影响相对较小，再通过对其他部分进行微调，即可完全消除金属螺丝的影响。
[0021本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于封闭金属腔内的圆极化开槽贴片天线，其特征在于：包括圆极化微带贴片（1）、地平面层（2）、馈电结构（4）；其中，定义圆极化微带贴片（1）表面上经过表面中心位置、且两端分别到达表面边缘的各直线形线段为各参考线，各参考线中存在至少两种不同长度；圆极化微带贴片（1）以其表面平行于地平面层（2）表面的姿态、固定置于地平面层（2）上表面上方预设距离的位置，并且沿垂直于地平面层（2）表面的投影方向上，圆极化微带贴片（1）的投影位于地平面层（2）的投影区域内；定义圆极化微带贴片（1）表面上以表面中心位置为端点、沿表面上任意两不同长度参考线之间其中一夹角的中线到达表面边缘的线段的中点位置为参考点位置，馈电结构（4）的其中一端对接圆极化微带贴片（1）表面上以该参考点位置为圆心、预设第一半径的区域，馈电结构（4）的另一端穿过地平面层（2）表面，并连接RFID读写器；圆极化微带贴片（1）表面上与馈电结构（4）所对接位置相距预设第一距离的位置、设置贯穿圆极化微带贴片（1）上下表面线条形的开槽（3）；还包括至少一个支撑件（5），所述圆极化微带贴片（1）通过各支撑件（5）以其表面平行于地平面层（2）表面的姿态、固定置于地平面层（2）上表面上方预设距离的位置，各支撑件（5）上面向圆极化微带贴片（1）的端部分别与圆极化微带贴片（1）接触，各支撑...

【专利技术属性】
技术研发人员：董元旦，潘永生，李仲卿，傅博，张庆信，
申请(专利权)人：上海英内物联网科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：