一种组合式贴片天线传感器及传感系统技术方案

本发明专利技术涉及一种组合式贴片天线传感器及传感系统，传感器包括组件一、组件二和组件三，组件一包括基板、接收宽带天线、发射宽带天线、微带线、螺旋谐振器左辐射贴片、微带馈电线和射频识别芯片，组件二包括移动基板、移动基板下方的螺旋谐振器右辐射贴片，组件三包括连接线和连接板，接收宽带天线和发射宽带天线的极化方向交叉。与现有技术相比，本发明专利技术将传感器中的接收宽带天线和发射宽带天线的极化方向交叉，有效避免了环境反射对天线传感器反向散射信号的干扰。射信号的干扰。射信号的干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种组合式贴片天线传感器及传感系统


[0001]本专利技术涉及天线传感器领域，尤其是涉及一种组合式贴片天线传感器及传感系统。

技术介绍

[0002]土木工程结构在长期使用过程中，由于受到外界环境及荷载等因素的作用，往往会发生一定退化，产生应力变形及开裂等，为结构的安全可靠运行埋下隐患，严重时甚至造成结构的破坏和失效。因此，在结构的整个生命周期内，需要对结构状态相关的物理量(位移、应变、加速度等)等进行监测，以便及时了解结构的服役状态，保证结构的安全可靠使用。
[0003]目前，用于结构健康监测的传感技术和传感器发展迅速，如基于压电阻抗、声发射、光纤等传感技术的不同形式的传感器。这些传感器通常具有分辨率高、稳定性好等优点，但是大部分仍需要持续的电源供应，以及采用有线的方式进行采集信号的传输，这都会导致监测系统布线复杂、安装费时、费力且成本高昂，难以维护。当前基于贴片天线的传感器在无线阅读中往往面临着自干扰现象，即环境反射信号强度远远大于天线反向散射信号强度，这严重影响着传感器的无线阅读距离和测量精确度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供的一种组合式贴片天线传感器及传感系统，将传感器中的接收宽带天线和发射宽带天线的极化方向交叉，有效避免了环境反射对天线传感器反向散射信号的干扰，且可以无源无线工作，减少了安装成本。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种组合式贴片天线传感器，传感器包括组件一、组件二和组件三，组件一包括通过微带线连接的接收宽带天线和发射宽带天线，微带线内侧设有螺旋谐振器左辐射贴片，组件一还包括基板和射频识别芯片，接收宽带天线、发射宽带天线、微带线和螺旋谐振器左辐射贴片设置在基板的上表面上，射频识别芯片通过微带馈电线与微带线连接，所述接收宽带天线和发射宽带天线的极化方向交叉；
[0007]组件二包括基板下表面的螺旋谐振器右辐射贴片和移动基板，螺旋谐振器右辐射贴片与螺旋谐振器左辐射贴片之间紧密贴合，形成组合式螺旋谐振器，组合式螺旋谐振器耦合在微带线上，所述螺旋谐振器右辐射贴片与螺旋谐振器左辐射贴片之间可以相互错动，螺旋谐振器右辐射贴片与螺旋谐振器左辐射贴片的谐振环宽度相等；
[0008]组件三包括连接线和连接板，移动基板在远离基板的一侧通过连接线与连接板连接。
[0009]进一步地，接收宽带天线、发射宽带天线、微带线、螺旋谐振器左辐射贴片、微带馈电线、螺旋谐振器右辐射贴片的材质均采用铜。
[0010]进一步地，基板、移动基板均采用RT5880介质板，连接线和连接板均选用介电常数接近1的刚性材料。
[0011]进一步地，移动基板与连接线为刚性连接，连接线与连接板之间为刚性连接。
[0012]本专利技术的另一方面，提出一种组合式贴片天线传感系统，采用上述的组合式贴片天线传感器，传感系统还包括阅读器，阅读器与射频识别芯片无线连接，阅读器用于接收发射宽带天线发送的回波信号。
[0013]进一步地，阅读器包括无线收发模块、控制模块、调制解调模块和数字处理模块。
[0014]进一步地，控制模块用于控制传感系统的阅读器，并向传感器发射不同频率的调制电磁波信号。
[0015]进一步地，数字处理模块通过寻找回波信号的相位波动和幅度衰减获得组合螺旋谐振器的谐振频率。
[0016]进一步地，阅读器用于接收发射宽带天线发送的带有标签编号和位置信息的电磁波信号。
[0017]进一步地，阅读器用于向接收宽带天线发送问询信号。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0019](1)本专利技术将传感器中的接收宽带天线和发射宽带天线的极化方向交叉，回波信号中的环境反射信号和传感器反向散射信号极化交叉，阅读器可以采用特定极化方向的接收天线，只接收传感器反向散射信号，有效避免了环境反射对天线传感器反向散射信号的干扰，提高了传感系统的无线阅读距离和精确度。
[0020](2)本专利技术是一种无源无线的传感系统，无源是指本专利技术不需要通过预装电池或者电线进行能量输入，而是通过接收发射天线的电磁波进行能量输入；无线是指本专利技术不需要额外的线路进行数据传输，具体表现为，当结构产生形变时，传感器中的螺旋谐振器的整体长度发生改变，从而其谐振频率发生改变；通过阅读器可以无源无线获取该谐振频率的改变，大大减少了传感器安装的劳动力以及传感系统的成本。
[0021](3)本专利技术采集回波信号，可以以回波信号中的幅度衰减和相位波动作为传感参数，避免了无线测量中单一传感参数测量易受环境影响的问题，提高无线测量精确度。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的结构图；
[0023]图2为本专利技术的组件一的结构示意图；
[0024]图3为本专利技术的组件二的结构示意图；
[0025]图4为本专利技术的组件三的结构示意图；
[0026]图5为本专利技术的传感系统的结构示意图；
[0027]图中，基板1，接收宽带天线2，发射宽带天线3，微带线4，螺旋谐振器左辐射贴片5，微带馈电线6，射频识别芯片7，移动基板8，螺旋谐振器右辐射贴片9，连接线10，连接板11，阅读器12。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例
中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0029]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]实施例1：
[0031]本专利技术提出一种组合式贴片天线传感器及传感系统，收发信号的极化交叉可以避免环境反射信号的干扰，提高无线阅读的距离，同时阅读器可以对传感器的多维电磁特征参数进行无线问询，可以提高无线测量的精确度。
[0032]本专利技术提出一种组合式贴片天线传感器，传感器的结构如图1所示。传感器包括组件一、组件二和组件三，组件一包括基板1、接收宽带天线2、发射宽带天线3、微带线4、螺旋谐振器左辐射贴片5、微带馈电线6和射频识别芯片7，组件二包括移动基板8、移动基板8下方的螺旋谐振器右辐射贴片9，组件三包括连接线10和连接板11。组件一的结构图如图2所示，组件二的结构图如图3所示，组件三的结构图如图4所示。
[0033]接收宽带天线2、发射宽带天线3、微带线4、螺旋谐振器左辐射贴片5紧密电镀贴合在基板1的上表面。射频识别芯片7焊接在基板1的上表面上，并与微带线4通过微带馈电线6相连。
[0034]移动基板8下方的螺旋谐振器右辐射贴片9紧密电镀贴合在移动基板8的下表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合式贴片天线传感器，其特征在于，传感器包括组件一、组件二和组件三，组件一包括通过微带线(4)连接的接收宽带天线(2)和发射宽带天线(3)，微带线(4)内侧设有螺旋谐振器左辐射贴片(5)，组件一还包括基板(1)和射频识别芯片(7)，接收宽带天线(2)、发射宽带天线(3)、微带线(4)和螺旋谐振器左辐射贴片(5)设置在基板(1)的上表面上，射频识别芯片(7)通过微带馈电线(6)与微带线(4)连接，所述接收宽带天线(2)和发射宽带天线(3)的极化方向交叉；组件二包括基板(1)下表面的螺旋谐振器右辐射贴片(9)和移动基板(8)，组件二设于组件一上，螺旋谐振器右辐射贴片(9)与螺旋谐振器左辐射贴片(5)之间紧密贴合，形成组合式螺旋谐振器，组合式螺旋谐振器耦合在微带线(4)上，所述螺旋谐振器右辐射贴片(9)与螺旋谐振器左辐射贴片(5)之间可以相互错动，螺旋谐振器右辐射贴片(9)与螺旋谐振器左辐射贴片(5)的谐振环宽度相等；组件三包括连接线(10)和连接板(11)，移动基板(8)在远离基板(1)的一侧通过连接线(10)与连接板(11)连接。2.根据权利要求1所述的一种组合式贴片天线传感器，其特征在于，接收宽带天线(2)、发射宽带天线(3)、微带线(4)、螺旋谐振器左辐射贴片(5)、微带馈电线(6)、螺旋谐振器右辐射贴片(9)的材质均采用铜。3.根据权利要求1所述的一种组合式贴片天线传感器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢丽宇，姜康，薛松涛，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：