[發明專利]用于射頻識別系統的帶有鏡像結構的小型化折疊偶極子天線

無效

• 申請號: 200810070977.5
• 申請日: 2008-04-25
• 公開（公告）號: CN101271998A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 游佰強;林斌;湯偉;周建華;劉舜奎;李偉文
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q9/16;H01Q1/22
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所
• 代理人: 劉勇

技術領域

本發明涉及一種偶極子天線，尤其是涉及一種用于射頻識別系統的帶有鏡像結構的小型化折疊偶極子天線。

背景技術

射頻識別(RFID)技術是20世紀90年代開始興起的一種用射頻通信實現的非接觸式自動識別技術。RFID標簽具有體積小、容量大、壽命長、可重復使用等特點，可支持快速讀寫、非可視識別、移動識別、多目標識別、定位及長期跟蹤管理等，將此技術與互聯網、通訊等技術相結合，用于物流、制造、公共信息服務等行業，可實現高效管理與運作，降低成本。隨著安全軟信息相關技術的不斷完善和成熟，RFID系列產業將成為一個新興的高技術產業群，成為國民經濟新的增長點，對提升社會信息化水平、促進經濟可持續發展、提高人民生活質量、增強公共安全與國防安全等方面都將產生深遠的影響，并具有重大的戰略性意義。可以預計RFID技術將成為繼移動通訊技術、互聯網技術之后又一項影響全球經濟與人類生活的新一代先進技術。

天線設計及制造技術是射頻識別技術的核心關鍵技術之一，天線的各項特性及形態大小，極大程度地影響了射頻識別系統的工作性能及應用領域，天線在RFID系統中具有舉足輕重的地位。射頻識別系統的常用工作頻段——ISM頻段的頻率范圍是2.4～2.4835GHz，帶寬達83.5MHz，對于RFID系統的天線設計要求大帶寬、小尺寸，且在整個方位平面上提供均勻覆蓋，增益在0dBi以上。

對于目前工作頻率小于3GHz的RFID天線，常規的微帶天線尺寸明顯過大，即便通過插入短路針等技術來小型化，效果仍不理想。

目前，把折疊偶極子天線與“鏡像補償”結構結合起來應用在RFID系統中的ISM頻段(2.4～2.4835GHz)的相關技術未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種尺寸小、帶寬大、回波損耗較低且具有全向輻射特性的用于射頻識別系統的帶有鏡像結構的小型化折疊偶極子天線。

本發明設有單面覆銅的介質基板，在介質基板的覆銅區域設有金屬偶極子輻射貼片和鏡像補償貼片；金屬偶極子輻射貼片設有直臂和2個折臂，2個折臂的結構尺寸相同且對稱位于直臂的兩端。直臂的橫向中心線上設有斷開間隙，斷開間隙位于直臂的中心線上；鏡像補償貼片與金屬偶極子輻射貼片的結構尺寸相同且與金屬偶極子輻射貼片呈對稱設置。

介質基板最好為長方形介質基板，其尺寸最好是長度為(24±1)mm，寬度為(20±1)mm，厚度為(0.8±0.05)mm。介質基板最好選用相對介電常數為4.4±0.22的介質基板。介質基板最好采用環氧樹脂玻璃布介質基板。

2個折臂最好與直臂垂直。直臂和2個折臂的線寬最好均為2mm。鏡像補償貼片與金屬偶極子輻射貼片之間最好相互平行且間距最好為2mm。2個折臂的外邊沿與介質基板邊沿的距離最好均為2mm。2個折臂的內邊沿與介質基板的豎向中心線的間距最好為(8±0.1)mm。2個折臂的端面與直臂的內邊沿的距離最好均為(5±0.1)mm。

與用于射頻識別(RFID)系統的常規微帶天線比較，本發明具有以下突出的優點和顯著的效果：尺寸小、帶寬大、輻射特性好，其帶寬可達到570MHz(2.13～2.70GHz)以上，相對帶寬達到23.64％以上，可覆蓋整個RFID系統中的ISM頻段(2.4～2.4835GHz)。尺寸為常規微帶天線尺寸的10％，達到了小型化RFID天線的目的，完全可以將其放到RFID標簽或讀寫器里。而且本發明具有結構簡單、制造工藝簡單、成本低、全向輻射性能佳和易于集成等優點。能夠滿足RFID應用系統中對天線的具體要求。由于本發明設有鏡像補償貼片，使用時，將饋電點設于金屬偶極子輻射貼片的中部(斷開間隙兩側)。“鏡像補償”結構能夠很好地改善天線的回波損耗，有效降低回波損耗，擴展天線的工作帶寬，減小天線的尺寸和表面波的產生，提高天線的效率，改善天線的性能等。

附圖說明

圖1為本發明實施例的結構示意圖。圖1中的點劃線表示天線結構的對稱線。

圖2為本發明實施例實測回波損耗(S₁₁)性能圖。圖2中的橫坐標表示頻率，單位為MHz，縱坐標表示回波損耗強度，單位為dB；光標1表示頻率為2415.06MHz時，天線的反射系數S₁₁為-16.45dB；光標2表示頻率為213151MHz時，天線的反射系數S₁₁為-10.00dB；光標3表示頻率為2702.66MHz時，天線的反射系數S₁₁為-10.00dB；天線實際測試頻率從0.300MHz開始(Start)至3000.000MHz停止(Stop)。