[发明专利]一种通用超高频圆极化阅读器天线

说明书

技术领域

本发明涉及射频识别领域，特别涉及一种通用超高频圆极化阅读器天线。

背景技术

射频识别(RFID，Radio Frequency Identification Devices)技术在人们生活中发挥着愈来愈重要的作用。射频识别技术能够通过电磁波媒介识别任意携带有电子标签的物体。在该技术持续发展的过程中，阅读器天线的设计充当着重要角色。鉴于识别距离远，读写速度快和高传输率等优点，超高频(UHF)波段的RFID系统被广泛应用于现实生活中，比如动物标识，供应链管理，以及电子支付等。然而，不同国家或者地区的RFID许可UHF波段不尽相同，比如，中国的840.5-844.5MHz和920.5-924MHz，欧洲的866-869MHz，澳大利亚的920-926MHz，北美的902-928MHz,以及日本的952-955MHz。于是，如果RFID系统能够覆盖840-955MHz整个UHF频段，那么就能有效地简化系统的安装调节，减少搭建成本，进而实现全球通用。

RFID系统一般由阅读器和标签两部分组成，并且标签携带的一般为线极化天线。考虑到标签摆放方位的不确定性，为了避免阅读器与标签之间耦合的严重极化失配，提高信息传输的可靠性，圆极化天线在RFID阅读器中得到广泛应用。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供具有高增益、优良阻抗匹配和轴比性能，且能覆盖840-960MHz频带的一种通用超高频圆极化阅读器天线。

本发明采用如下技术方案：

一种通用超高频圆极化阅读器天线，采用堆叠结构，从上到下依次包括寄生辐射贴片、主辐射贴片、馈电网络及地板，所述馈电网络包括环形微带传导线和四根金属探针，所述四根金属探针沿着环形微带传导线电流方向，依次间隔1/4λ₀均匀放置在环形微带传导线上，其中λ₀为中心频率900MHz所对应自由空间的波长，所述主辐射贴片与寄生辐射贴片通过四根金属探针连接，所述寄生辐射贴片与主辐射贴片均为外圆内方的古铜币结构。

所述主辐射贴片与水平面正方向成45度对角线的两端分别开有弧形槽口，两个弧形槽口的辐射角均为20度，并关于该对角线对称。

所述主辐射贴片的半径为0.27λ₀，寄生辐射贴片半径为0.23λ₀，主辐射贴片中心的方形槽口及寄生辐射贴片中心的方形槽口的边长分别为0.09λ₀和0.072λ₀。

还包括指环状导体带线，所述指环状导体带线垂直紧贴镶嵌在寄生辐射贴片的边缘处。

所述指环状导体带线的高度为0.012λ₀。

所述环形微带传导线的初始段上下边缘开有长方形缺口，所述长方形缺口长为0.045λ₀，宽为0.006λ₀，其中λ₀为中心频率900MHz所对应自由空间的波长。

所述地板和环形微带传导线之间的距离为5mm，环形微带传导线和主辐射贴片之间的距离为20mm，主辐射贴片和寄生贴片之间的距离为10mm。

所述环形微带传导线的内径为0.108λ₀，外径为0.186λ₀，环形微带传导线宽度为26mm。

本发明的有益效果：

(1)圆极化天线可通过激发两个空间正交，相位相差90°的等幅简并模实现，本发明馈电网络由一个环状的微带传导线和四根金属探针组成。沿着微带传导线上的电流路径，四根金属探针相邻之间的间隔约为四分之一λ₀，四根探针的位置在空间上的正交，能够激发分离出相互正交的简并模，且金属探针相邻之间间隔约为四分之一λ₀，使简并模之间形成了90°的相位差，从而符合产生圆极化波的两个条件；

(2)采用环状微带传导线引导的四馈结构，具有结构对称的特点，能够实现较宽频带的覆盖，以及形成对称的半球状辐射方向图；

(3)主辐射贴片和寄生贴片之间采用较厚的空气介质层，能够有效地提高带宽和增益；

(4)主辐射贴片和寄生贴片均采用外圆内方的古铜币状结构，主辐射贴片和寄生贴片中心的槽口可用于安装其他电子器件，比如摆放能够覆盖较高频段的小天线，从而实现双频或者多频的组合式天线；

(5)寄生贴片边缘镶嵌的指环状导体带上形成一个环形电流，相当于一个磁偶极子，能够有效地改善阻抗匹配和提高3-dB轴比性能。

附图说明