[发明专利]RFID阅读器波束切换型阵列天线

说明书

技术领域

本发明属于射频识别技术与天线技术领域，尤其涉及阅读器波束切换型阵列天线。

背景技术

RFID(射频识别)技术利用射频信号进行非接触式双向通信，自动识别目标对象并获取相关信息数据已成功应用于生产制造、物流仓储、交通运输、医疗卫生、公共安全等各个领域。它利用射频信号的空间耦合实现无接触式数据传递，并通过信息的相互传递达到识别对象的目的。

常用的阅读器最大识别距离在10米左右，总的识别区域有限，还不能满足大多数用户的需求，从而限制了其大规模应用。天线作为阅读器重要组成部分，是实现无线数据通信的关键因素，天线参数(增益，辐射方向图等)直接影响阅读器的识别距离、识别区域和标签的定位等，从而影响阅读器的性能。传统的阅读器天线具有低增益、宽波束的辐射方向图，因而使得识别距离、识别区域受到限制，标签定位误差较大。

智能天线能够利用多个天线阵元的组合进行信号处理，自动调整发射和接收方向图，以针对不同的信号环境达到性能最优。把智能天线技术应用到RFID系统中，可以提高现有阅读器的最大识别距离、覆盖区域、定位和抗干扰等性能。近年来智能天线应用到RFID阅读器中得到了很大的重视。

智能天线按工作原理的不同可分为固定多波束天线、波束切换型智能天线和自适应智能天线。其中波束切换型智能天线具有结构简单、无须判别用户信号到达方向以及响应速度快等优点，更重要的是上行链路的同一波束也可用于下行链路，从而在下行链路上也能提供增益，其潜在的应用价值得到了国内外越来越多的重视。

在标签天线接收功率不变的情况下，增加识别距离就要增加发射功率或者增加阅读器天线增益，单波束或固定多波束天线增益的增加降低了波束宽度，减小了阅读器的覆盖范围。波束切换型阵列天线增大了天线的增益，波束变窄，由于波束在多个方向上扫描，所以总的识别区域扩展了，如图1所示，波束1、2、3、4的覆盖面积之和大于单个低增益固定波束的覆盖面积。

发明内容

本发明提供了一种阅读器波束切换型阵列天线，能够达到扩展阅读器识别区域的目的。

为了实现上述功能，本发明的实施例采用如下技术方案：

RFID阅读器波束切换型阵列天线，包括天线辐射单元、电控移相器、功率分配器、衰减器，其特征在于：所述天线辐射单元采用微带天线形式，使用同轴线馈电方式，所述电控移相器可以通过主芯片对给出信号进行相位控制，所述功率分配器为微带线构成的四等分功分器，所述衰减器对信号电流幅度衰减。

本发明提供的天线辐射单元，辐射贴片使用纯铜板，地平面使用在单面覆铜的FR4板，介质层使用空气层。辐射贴片，即纯铜板上开槽处理，辐射贴片开槽尺寸分别为67mm×8mm、25mm×4mm，减小天线尺寸，实现小型化；接地板开槽，尺寸为30mm×3mm，减小天线的后瓣电平，增强主波束增益。天线单元间距λ/2，馈电通过同轴线采用底馈形式，采用微带线构成的四等分功分器，单独设计，由同轴线与阵列天线相连接。移相器位于阵列天线与功分器之间，用以对每路信号移相。由于每路信号相位差相同，均以第一路信号为基准，因此，可以使用三个移相器对信号进行实时相位移动。衰减器用以对信号幅度衰减，以满足激励信号幅值要求。

附图说明：

为了更清楚的说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造劳动性的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。

图1是阅读器波束切换型天线扫描示意图；

图2是本发明整体结构示意图；

图3是本发明阅读器阵列天线阵元结构示意图；

图4是本发明阵列天线阵元馈电探针结构示意图；

图5是本发明阵列天线结构示意图；

图6是本发明四路功率分配器结构示意图。

具体实施方式：

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例作进一步详细描述。

本发明的主旨是提出一种波束切换型阵列天线来实现阅读器对标签的有效识别，扩大阅读器的识别区域。所提天线阵对于阅读器识别距离短，识别区域小，价格昂贵等缺点具有重要的指导意义。

下面结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。