一种用于发射和/或接收圆形偏振电磁辐射的RFID天线装置(10)，包括辐射器单元(12)，所述辐射器单元具有带有多个至少部分地弯曲的辐射器部分(16)的辐射器网络(14)和与所述辐射器网络(14)流电地隔离并且电感地或电容地耦合到所述辐射器网络(14)的辅助天线(20)；供电网络单元(22)，所述供电网络单元具有带有装置端口的功率分配部分(26)并且具有导电地连接到所述功率分配部分(26)并且导电地连接到所述辐射器部分(16)的至少一个延迟部分(28)，其中所述辅助天线(20)中心地位于所述辐射器部分(16)之间。此外，一种RFID传感器装置包括这种RFID天线装置(10)。这种RFID天线装置(10)。这种RFID天线装置(10)。
【技术实现步骤摘要】
RFID天线装置和RFID传感器装置
[0001]本专利技术涉及用于发射和/或接收圆形偏振电磁辐射的RFID天线装置。此外，本专利技术涉及包括这种RFID天线装置的RFID传感器装置。
技术介绍
[0002]射频识别(RFID)技术在多种应用中使用以借助于电磁辐射自动地和非接触地识别并定位对象，所述电磁辐射由RFID传感器装置发射，由设置在对象上的应答器反射并且由RFID感测装置接收回。
[0003]在RFID技术的领域中，因小尺寸著名的传感器装置是已知的。这些空间有效的传感器装置仅通过容纳在特定传感器装置的外壳中的小型化天线装置才可能制成。特别地，UHF(超高频)RFID带就是这种情况，所述带介于865MHz与960MHz之间，这取决于区域。
[0004]在现有技术中，已知使用在RFID传感器装置中实现的纯圆形偏振贴片天线。然而，此类小型化RFID传感器装置的发出和接收功率大大降低。特别地，即使使用贴片天线安装在其上的高介电常数电路板材料也无法解决这个问题，因为尽管此类材料减小了尺寸，但它们导致RFID带宽减小并且仅谐振频率范围变窄。这也影响圆形偏振的质量和贴片天线的阻抗，使得偏振的轴比在RFID带宽上不稳定。
[0005]赵学锋等人的名称为“基于谐振四线螺旋结构的紧凑型UHF RFID手持阅读器天线和阵列(Compact UHF RFID Handheld Reader Antenna and Array Based on Resonant Quadrifilar Spiral Structure)”的科学出版物“《电磁学研究进展C》，第69卷，139
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146，2016”描述了基于谐振四线螺旋结构的用于UHF RFID手持阅读器的应用的圆形偏振天线。当使用纯四线螺旋天线时，由于天线的必要小型化，辐射功率和接收功率以及方向性受到强烈影响。此外，天线的增益也降低，并且因此小型化受到限制。
[0006]在科学出版物张运启[等人]：使用寄生带技术的宽带印刷四线螺旋天线(Broadband printed quadrifilar helix antenna using parasitic strip technique)，《射频和微波计算机辅助工程国际期刊》，第28卷，2018，第2期，文章编号e21188(9S.),
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ISSN 1099
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047X,DOI:10.1002/mmce.21188中，示出具有增强带宽的圆形偏振(CP)印刷四线螺旋天线(QHA)。该螺旋天线由具有威尔金森分离器的馈电结构馈电。馈电网络可以简单的方式在宽带范围内实现90
°
相移和四个等功分。增强的阻抗匹配和CP辐射特性可利用螺旋臂之间的多个寄生带实现。
技术实现思路
[0007]本专利技术的一个目的是提供一种用于发射和/或接收圆形偏振电磁辐射的RFID天线装置，其具有稳定的方向性和均匀的圆形偏振以及在尽可能宽的RFID带宽上改进的天线增益以及同时小的尺寸。本专利技术的另一个目的是提供一种具有标准化紧固选项的RFID传感器装置。
[0008]这些目的之一通过根据本专利技术的用于发射和/或接收圆形偏振电磁辐射的RFID天
线装置来实现，所述RFID天线装置包括辐射器单元，所述辐射器单元具有带有多个至少部分地弯曲的辐射器部分的辐射器网络和与辐射器网络流电地隔离并且电感地或电容地耦合到辐射器网络的至少一根辅助天线。所述RFID天线装置具有供电网络单元，所述供电网络单元具有带有装置端口的功率共享部分并且具有导电地连接到所述功率共享部分并且导电地连接到至少一个辐射器部分的至少一个延迟部分，其中所述辅助天线中心地位于所述辐射器部分之间。
[0009]具有辐射器网络和辅助天线的辐射器单元形成辐射和/或接收电磁辐射的RFID天线装置的一部分作为所谓的孔径区。在电磁辐射进行辐射的情况下，连接到供电网络单元的能量源有效地向辐射器网络施加呈交流电压或交流电流形式的波信号。辐射通过辐射器部分进行辐射，其中辅助天线被电感或电容耦合激发以用于辅助辐射。在接收到辐射的情况下，辐射由辅助天线和辐射器部分拾取并且由供电网络单元传递到评估单元上。能量源和评估单元两者可集成在同一装置中，所述装置可连接到供电网络单元的装置端口。
[0010]弯曲辐射器部分实现天线的最大孔径(有效区域)以及因此还有特别良好的圆形偏振。
[0011]功率分配部分确保由电磁辐射携载的能量均衡地分配到多个辐射部分并且辐射部分彼此相互阻抗隔离。延迟部分通过关于波信号以其到达辐射器部分的所述波信号的相位延迟施加到辐射器部分的所述波信号来控制电磁辐射的相位置。
[0012]两个对象之间的流电隔离因不存在电连接，使得无直流电流可在对象之间流动而著名。与不具有辅助天线的天线装置相比，通过使用与辐射器网络电隔离但电感地或电容地耦合的辅助天线，RFID天线装置的天线增益和圆形偏振的偏振得到改善。在整个RFID带宽上而且同时在具有小尺寸的RFID天线装置的情况下确保这些改进。孔径区的大小可显著地低于天线的常用大小λ/2，其中λ是所发射和/或所接收电磁辐射的波长。例如，RFID天线装置或辐射器单元沿至少一个轴的大小可为λ/15。转换后，所述大小可在20mm与30mm之间。通过电感地或电容地耦合到辐射器网络的辅助天线获得的小型化自由度开辟了将RFID天线装置安装在RFID传感器装置的空间有效的外壳中的可能性。
[0013]波长λ根据RFID带进行计算并且可具有值340mm。
[0014]RFID带通常在下列范围内：
[0015][0016]也可设想具有相同数量级的替代频带。
[0017]通过从属权利要求中描述的措施，本专利技术的有利实施方案和改进形式是可能的。
[0018]有利地，辐射器部分可具有连接到延迟部分的连接端部，以及远端部，其中连接端部与远端部相比布置成更靠近辅助天线。以此方式，可以空间节省的方式在辐射器网络中实现最长可能的辐射器部分。远端部向远侧与连接端部间隔开。
[0019]连接端部与适配器部分之间的连接可通过焊接接头形成。焊接接头限定辐射器部分的与电磁辐射相互作用的子部分。焊接接头的位置可用作RFID天线装置的设计参数。在远端部与连接端部之间，辐射器部分可部分地弯曲。
[0020]优选地辐射器网络具有四个辐射器部分，每个辐射器部分连接到单个延迟部分。
辐射器部分可至少部分地沿圆的圆周形成。在这种情况下，辐射器部分的半径与定位在辐射器部分之间的辅助天线具有同一中心。辐射器部分的另外的部分可布置在辅助天线与相邻辐射器部分之间，使得这些另外的部分与圆的圆周上的部分相比与中心具有更小距离。优选地，辐射器部分可从辅助天线开始形成为螺旋形状。特别地，第一辐射器部分的连接端部可布置在第二辐射器部分与辅助天线之间。四个辐射器部分可提供圆形偏振天线，其中圆形偏振辐射的轴比<2dB。
[0021]可进一步提供辅助天线具有等长的边。通过使本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于发射和/或接收圆形偏振电磁辐射的RFID天线装置(10)，其包括
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辐射器单元(12)，所述辐射器单元具有带有多个至少部分地弯曲的辐射器部分(16)的辐射器网络(14)和与所述辐射器网络(14)流电地隔离并且电感地或电容地耦合到所述辐射器网络(14)的至少一根辅助天线(20)，
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供电网络单元(22)，所述供电网络单元具有带有装置端口(50)的功率分配部分(26)并且具有导电地连接到所述功率分配部分(26)并且导电地连接到至少一个辐射器部分(16)的至少一个延迟部分(28)，其中所述辅助天线(20)中心地位于所述辐射器部分(16)之间。2.如权利要求1所述的RFID天线装置(10)，其特征在于，所述辐射器部分(16)分别具有连接到所述延迟部分(28)的连接端部(32)，以及远端部(30)，其中所述连接端部(32)与所述远端部(30)相比位于更靠近所述辅助天线(20)。3.如权利要求1或2所述的RFID天线装置(10)，其特征在于，所述辐射器网络(14)包括四个辐射器部分(16)，每个辐射器部分连接到单个延迟部分(28)，其中所述辐射器部分(16)从所述辅助天线(20)开始呈螺旋状。4.如前述权利要求中的一项所述的RFID天线装置(10)，其特征在于，所述辅助天线(20)具有等长的边。5.如前述权利要求中的一项所述的RFID天线装置(10)，其特征在于，所述辐射器部分(16)具有曲折子部分(36)和/或基于分形几何的子部分。6.如前述权利要求中的一项所述的RFID天线装置(10)，其特征在于，所述辐射器单元(12)体现为由介电质制成的圆形辐射器电路板(40)，并且具有小于所述电磁辐射的波长的一半的直径，其中所述辐射器网络(14)和所述辅助天线(20)在所述辐射器电路板(40)上布置为导体轨道。7.如权利要求6所述的RFID天线装置(10)，其特征在于，所述辐射器部分(16)的弯曲子部分(18)布置在所述辐射器电路板(40)的圆周边缘上。8.如前述权利要求中的一项所述的RFID天线装置(10)，其特征在于，所述供电网络单元(22)被构造来向每个延迟部分(28)施加波信号，其中延迟部分(28)的每个波信号相对于另一个延迟部分(28...
【专利技术属性】
技术研发人员：德布拉杰，
申请(专利权)人：巴鲁夫公司，
类型：发明
国别省市：
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