[发明专利]基于非接触旋转耦合的可重构传感天线

说明书

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种基于非接触旋转耦合的可重构传感天线，从上到下依次包括：金属贴片、介质板、接地板、背腔；其中，背腔是上顶面为空的柱形空腔，接地板作为柱形的上顶面与背腔匹配连接，接地板上刻蚀有馈电槽与RFID芯片连接，背腔中心设有支撑转轴与介质板连接，金属贴片紧贴介质板，支撑转轴通过介质板带动金属贴片相对于馈电槽运动。所述馈电槽被RFID芯片激励激励后产生辐射场，耦合至金属贴片，支撑转轴将传感器机械旋转量转化为金属贴片旋转角度，从而改变天线的谐振频率，阅读器通过读出天线的谐振频率获得传感器机械旋转量。

技术领域

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种基于非接触旋转耦合的可重构传感天线。

背景技术

如今，人们关注自然环境的变化，有大量的传感器用于环境监控环境，比如温度、湿度、压力等，随着技术的发展，可监控的环境变量越来越多，传感器也趋向于微型化，数字化，智能化，多功能化，系统化，网络化。

在实际传感器应用中，各种机械式传感器，如双金属温度计、水压表、气压表等依靠指针指示表盘的传感器依然占有很大的比例。这样的机械式表盘需要人工近距离读取，在特殊环境(高温高压等危险环境，或大规模管道人力不足)下，这种仪表有很大的缺点：一是危险环境不宜人类进入，人工近距离读取，容易危害人的安全；二是大规模仪表的读取需要更多人力物力。

目前，也有部分场合使用数字式有源传感器，这些传感器需要携带电池，这样也有三个缺点：一是传感器尺寸无法进一步缩小，无法用于一些特殊的环境；二是电池电量限制了传感器的有效时间，需要频繁更换电池；三是高危环境下有源器件更容易受环境影响，且电池损坏容易造成巨大的电池污染。

发明内容

针对有源传感器存在的技术问题，本发明提出了一种基于非接触旋转耦合的可重构传感天线，从上到下依次包括：金属贴片、介质板、接地板、背腔；其中，背腔是上顶面为空的柱形空腔，接地板作为柱形的上顶面与背腔匹配连接，接地板上刻蚀有馈电槽与RFID芯片连接，背腔中心设有支撑转轴与介质板连接，金属贴片紧贴介质板，支撑转轴通过介质板带动金属贴片相对于馈电槽运动。

所述馈电槽被RFID芯片激励激励后产生辐射场，耦合至金属贴片，支撑转轴将传感器机械旋转量转化为金属贴片旋转角度，从而改变天线的谐振频率，阅读器通过读出天线的谐振频率获得传感器机械旋转量。

所述金属贴片为椭圆形状或三角形或矩形或不规则形状。

所述背腔为圆柱形，接地板为圆形。

所述馈电槽为长条矩形或折线形或圆弧线。

所述RFID芯片位于馈电槽中间，RFID芯片两端分别焊接在馈电槽两侧边沿处。

所述背腔用于改善槽辐射的前后比，增强金属贴片方向的辐射距离，隔离传感器对天线特性的影响。

所述支撑转轴的一端与螺旋形的双金属片连接，组成无源温度传感天线。

所述支撑转轴的一端与压力表的表针连接，组成无源压力传感天线。

本发明的有益效果为：

本发明的传感天线克服了之前背景中介绍的传感器出现的缺点，采用无源设计，使得传感节点趋向于微型化，持久化。对于某些需要监控但不适于人所处的地方，无源传感节点体积更小，安装方便，无需更换电池，节能环保，安装完后可长期使用，体现出无源、小型化的优势，有很高的研究价值、实用价值和经济价值。

该天线还具有以下技术特点：

1.馈电结构简单：芯片激励馈电槽，槽激励金属椭圆贴片。

2.转动无摩擦：馈电槽与主辐射体金属椭圆贴片之间留有空气间隙，采用电磁场耦合，旋转过程无摩擦，大幅度降低传感误差。