[實用新型]一種全球通用的超高頻RFID讀寫器天線

無效

• 申請號: 201020580308.5
• 申請日: 2010-10-20
• 公開（公告）號: CN201853797U
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 房少軍;王鐘葆;傅世強
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: H01Q1/12
• 分類號: H01Q1/12;H01Q1/36;G06K17/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

技術領域

本實用新型涉及一種RFID讀寫器天線，尤其涉及一種覆蓋全球UHF頻段的RFID讀寫器天線。

背景技術

射頻識別(Radio?Frequency?Identification，RFID)技術是一種無線通信技術，可通過射頻信號識別特定目標并讀寫相關數據，已廣泛應用于動物識別、物流管理和電子收費等領域。與其他無源RFID技術相比，無源UHF?RFID以其數據傳送速度快和工作距離遠等特點，而被公認為最具有應用前景。不同的國家和地區為UHF?RFID系統分配的工作頻率是不同的。歐洲工作頻段為865-868MHz，北美工作頻段為902-928MHz，日本工作頻段為952-955MHz。基于我國無線電頻譜分配現狀，信息產業部于2007年發布了《800/900MHz頻段射頻識別(RFID)技術應用規定》，在UHF頻段為RFID分配了840-845MHz和920-925MHz頻段。我國射頻識別技術分配使用的頻段與國際標準化組織和國際電工委員會(ISO/IEC)推薦的860-960MHz頻段并不完全一致。隨著RFID技術的飛速發展，對RFID讀寫器設計提出了更高的要求，研制適合我國RFID頻譜分配特點的寬頻讀寫器天線且其寬帶能夠覆蓋ISO/IEC推薦RFID使用的頻段，對于推廣RFID技術的應用具有重要的意義。

通常UHF?RFID標簽采用變形的對稱振子，該天線為線極化天線。實際中要求讀寫器能夠正確識別無論處于何種方向的標簽，因此讀寫器需要采用圓極化天線。許多類型的天線都能實現圓極化輻射與接收，其中平板天線以其體積小、重量輕和成本低等優點而被廣泛采用。然而，在應用中最主要的障礙是平板天線的有限帶寬，尤其是單饋平板天線，其軸比小于3dB的圓極化帶寬只有百分之零點幾量級。由于這個原因，目前的寬帶圓極化平板天線常采用雙饋法和多饋法。對于雙饋法，需使用3dB電橋對微帶天線兩個正交點進行饋電從而實現圓極化工作，但使得天線結構復雜、體積增大和成本提高。多饋法包括三饋法和四饋法，顯然天線結構更加復雜。

有鑒于此，確有必要提出一種單饋寬帶圓極化平板天線，其帶寬可覆蓋全球任何一個國家或地區的超高頻RFID頻段。

發明內容

本實用新型針對以上問題的提出，研制了一種單饋寬帶圓極化平板天線，尤其是指一種全球通用的超高頻RFID讀寫器天線。本實用新型采用的技術原理為：

采用疊層平板天線結構形式以展寬平板天線的阻抗和圓極化帶寬。為了實現圓極化輻射和接收，疊層平板天線的輻射板均采用對角線切角的正方形板。為了展寬圓極化帶寬，在疊層平板天線結構中設置了兩層較厚的空氣層。空氣層越厚，所能獲得的圓極化帶寬越寬。但是空氣層越厚，饋電探針將越長，饋電探針所引入的輸入電抗也會越大，這將使天線駐波比性能變差。因此，空氣層的厚度應根據全球通用的超高頻RFID讀寫器天線工作頻帶的帶寬來決定。當空氣層厚度決定后，相應的饋電探針長度也就決定了。由于全球通用的超高頻RFID讀寫器天線工作頻帶的帶寬為115MHz，相對帶寬約為12.8％，空氣層較厚(約35mm)，此時如果采用同軸探針直接饋電疊層平板天線，天線將很難實現駐波比小于1.5的要求。為了提高天線的電壓駐波比性能，我們提出了一種疊層平板天線的新型饋電技術，即水平蜿蜒板饋電技術。水平蜿蜒板設置在下層輻射板和地板之間，由兩個半圓環金屬帶條組成，其形狀呈S型。S型水平蜿蜒板一端通過饋電探針激勵下層輻射板；另一端與SMA連接器內導體相連。饋電探針與全球通用的超高頻RFID讀寫器天線中心的距離決定了天線的輸入電阻，通過調整該距離可使得全球通用的超高頻RFID讀寫器天線工作頻帶內的輸入電阻在50±10歐姆范圍內變化；半圓環金屬帶條的寬度和饋電探針的直徑決定了天線的輸入電感，通過調整帶條寬度和探針直徑可使得全球通用的超高頻RFID讀寫器天線工作頻帶內的輸入電抗在±15歐姆范圍內變化，從而實現了良好的阻抗匹配。為了固定上下層輻射板、水平蜿蜒板和地板，且不影響天線性能，均采用塑料螺絲進行固定。

實采用的技術指標如下：

頻率范圍：840-960MHz

帶寬：120MHz

極化方式：右旋圓極化

駐波比：1.5∶1

軸比：≤3dB

天線增益：≥9dBi

半功率波束寬度：66°

饋電方式：SMA-F。

本實用新型采用的技術手段如下：