[實用新型]寬頻帶小型化印刷天線

無效

• 申請號: 200720034517.8
• 申請日: 2007-02-14
• 公開（公告）號: CN201025630Y
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: 章文勛;馬達
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q13/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術領域

本實用新型涉及一種小型化的寬頻帶印刷天線，特別涉及一種工作在微波頻段的射頻識別系統的標簽天線。

背景技術

目前，國內外用于微波頻段射頻識別系統的標簽天線都采用印刷結構的方案，主要型式有曲線型、口徑耦合型、共面波導饋電的折合槽線型等，或是結構過于復雜，或是尺寸過大而難與系統配合，或是工作頻帶過窄、增益過高、全向性較差、等等，難以滿足微波頻段射頻識別系統對標簽天線的實用要求。

發明內容

技術問題：本實用新型的目的是克服現有技術中的不足，提供了一種結構簡單，成本低廉，易于批量加工制造，工作頻帶較寬、輻射全向性較好的，便于單片集成的寬頻帶小型化印刷天線。

技術方案：本實用新型為實現上述要求所采取的技術方案如下：金屬貼片貼在介質板的表面上，金屬貼片上開有同心雙半環形縫隙，其中，內半環形縫隙與外半環形縫隙的上部相連通，內半環形縫隙與外半環形縫隙之間設有金屬貼片半圓環，金屬貼片半圓環的下部連接共面波導的中心導帶，所述金屬貼片和介質板通過共面波導與外部電路相連。

所述的同心雙半環形縫隙的周長之和約等于工作頻率在介質中的波長。所述的金屬貼片的外形為矩形，其寬度約為工作頻率在介質中的半波長。介質板的長度和寬度與金屬貼片相同。

有益效果：由于采用了上述技術方案，本實用新型與現有技術相比具有如下有益效果：(1)采用微帶印刷技術，利于批量生產，降低成本。(2)工作帶寬較寬，輸入駐波比不超過2∶1(即回波損失≤-10dB)的相對頻帶寬度達到26％，是已知其他射頻識別系統標簽天線的2-3倍，有利于提高射頻識別系統的魯棒性和對環境的適應性。(3)天線輻射方向性圖的全向性比現有技術有所改善，天線的增益比現有技術低，符合射頻識別系統對全向性的要求。(4)天線遠場的兩個極化分量呈現的交叉極化效應，恰適用于室內環境。(5)具有較好的通用性，可應用于無線局域網，無線家庭網絡等領域。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

圖2是工作在5.80GHz頻段的天線結構示意圖。

圖3是工作在5.80GHz頻段的天線回波損失頻響曲線。

圖4是天線在5.90GHz頻率上實測的xoz剖面(H-面)的輻射方向性圖。

圖5是天線在5.90GHz頻率上實測的yoz剖面(對稱E-面)的輻射方向性圖。

圖6是天線在5.90GHz頻率上實測的xoy剖面(貼片E-面)的輻射方向性圖。

圖7是工作在5.80GHz頻段的天線的實測增益頻響曲線。

具體實施方式

現對本實用新型的具體實施方式結合如下實施例及其附圖作進一步詳細描述。

實施例：用于5.80GHz頻段的射頻識別標簽的共面波導饋電的寬頻帶天線，此標簽天線的結構示于圖2，僅由一塊常規的聚四氟乙烯介質片上印制的開縫貼片構成，采用共面波導饋電。該介質片的厚度為1.6mm，相對介電常數ε_r＝4.4，損耗正切角tanσ＝0.02；介質片的長度L約等于工作頻率在介質中的半波長λ_g/2，寬度為W。由于天線兩側分別是介質片與空氣，在介質中的波長λ_g既不是自由空間中的波長λ₀、也不是無限大介質中的波長，可按近似公式計算。

λg=λ0/ϵeff]]>

式中的等效介電常數ε_eff＝(1+ε_r)/2。該天線沿橫向是左右對稱的，由圖2可見其縫隙部分由兩個同心半圓環連接而成，其總長度約等于工作頻率在介質中的波長λ_g。基于幾何學中相同面積圖形以圓之周長為最長的簡單原理，采用圓環形折合縫隙將比相同周長的矩形折合縫隙占用更小的面積，符合結構小型化的要求。

記共面波導的中心導帶寬度為W₃、縫隙寬度為W₂、至饋端的長度為L₁，如圖2所示。可以利用CST公司的CST?MICROWAVE?STUDIO來計算共面波導的特性阻抗。可以利用Ansofi公司的電磁仿真軟件HFSS-9.2進行了仿真分析，優選出符合要求的天線幾何尺寸：L＝16mm，W＝15mm，R₁＝2.3mm，R₂＝4.7mm，R₃＝5.7mm，R₄＝7.7mm。兩同心半圓環的周長之和約為34mm，恰接近1λ_g。對應有共面波導的尺寸：W₂＝W₃＝1mm，L₁＝3.3mm，對應其特性阻抗為50Ω。在仿真分析的過程中發現：影響天線匹配的參數主要是W₂和W₃，與長度L₁幾乎無關。圖3、圖4、圖5、圖6、圖7分別給出了該實例天線的仿真或測試結果。