一种应用于RFID读写器的UHF频段平面倒F—单极子结合天线

摘要

一种应用于RFID读写器的UHF频段平面倒F—单极子结合天线，包括倒F天线的主要辐射部分（2）、倒F天线变形后的辐射枝节末端部分（1）、倒F天线的短路微带线（3）、天线的馈线部分（5）和短路探针（4）；天线设置在介质板正面；介质板反面为接地板。本发明所设计的天线通过对平面倒F天线辐射枝节部分的变形，形成了平面倒F—单极子结合天线；倒F天线辐射枝节末端分成两路微带线，构成单极子天线模型，使天线的远场辐射具有单极子天线的特点；所设计天线接地板部分采用三面环绕技术，减少辐射的电磁波对集成电路的影响。本发明既保留了平面倒F天线高增益的优点，又实现了单极子天线全向性好的特点。本发明适用于RFID读写器的UHF频段天线使用。

说明书

 

技术领域       

 本发明涉及一种应用于RFID读写器的UHF频段平面倒F—单极子结合天线，属微带天线技术领域。

背景技术    

射频识别技术（Radio Frequency Identification, RFID），简称无线射频识别，是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术。RFID可通过无线信号识别特定目标并获取相关的数据信息，即无需在识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，仅仅利用射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递达到识别目的。RFID 的识别工作不需要人工干预，可工作于各种恶劣环境，因此得到了研究者们的广泛关注。

天线作为无线通信的核心组件之一，其性能好坏直接影响到无线通信质量，而随着RFID读写器的体积不断减小，对天线的尺寸也提出了更高的要求。如何在减小天线尺寸的同时保证其性能，是现在天线设计技术上遇到的主要难题。

平面倒F天线结构相比于其它平面天线结构有着较高的增益，是小型化设备的首选天线，其缺点是全向性较差。而单极子天线往往有较好的辐射全向性，而增益偏小。因此，如果能将两者优点结合，便能设计出符合标准的小型化天线。

发明内容    

本发明的目的是，为了解决倒F天线全向性差，而单极子天线增益偏小的缺点，在结构上将两者结合，本发明提出一种应用于RFID读写器的UHF频段变形平面倒F天线，为一种全新的倒F—单极子结合天线，使其在增益上具有倒F的特点，而在辐射特性上又同时具备单极子天线的全向性。

实现本发明的技术方案是，本发明所设计的天线通过对平面倒F天线辐射枝节部分的变形，形成了平面倒F—单极子结合天线；倒F天线辐射枝节末端分成两路微带线，构成单极子天线模型，使天线的远场辐射具有单极子天线的特点；所设计天线接地板部分采用三面环绕技术，减少辐射的电磁波对集成电路的影响。

本发明UHF频段平面倒F—单极子结合天线包括倒F天线的主要辐射部分2、倒F天线变形后的辐射枝节末端部分1、倒F天线的短路微带线3、天线的馈线部分5和短路探针4；天线设置在介质板正面；介质板反面为接地板。

本发明倒F天线的主要辐射部分2的一端连接倒F天线变形后的辐射枝节末端部分1；倒F天线的主要辐射部分2的另一端分别连接相邻的倒F天线的短路微带线3和天线的馈线部分5；短路探针4设置在倒F天线的短路微带线3上，并与天线反面的接地板部分相联。

本发明倒F天线变形后的辐射枝节末端部分1，具有单极子天线的结构特点；倒F天线的主要辐射部分2，其中的弯折处采用圆弧结构，起到展宽工作带宽的作用；倒F天线的短路微带线3，与短路探针相连接4，构成了倒F天线的基本结构，5是天线的馈线部分，6是位于介质板四个角的圆孔，用于固定天线位置。阴影部分是所设计天线的介质板，这里使用的是FR4介电常数4.4，厚度0.8mm的PCB板。介质板的反面是天线的接地板部分7，呈斜L形状，将天线从三个方向包围，起到屏蔽作用，减少了辐射电磁场对集成电路的影响，并且通过短路探针4与倒F天线的短路微带线3相连接。

本发明的有益效果是，本发明倒F—单极子结合天线，通过对传统倒F天线的辐射枝节进行变形，使其具有单机子天线的结构特点，进而改变倒F天线的远场辐射特性，实现一般单极子天线的全向性。既保留了平面倒F天线高增益的优点，又实现了单极子天线全向性好的特点。

本发明适用于RFID读写器的UHF频段天线使用。

附图说明    

图1是本发明倒F—单极子结合天线的平面结构图（正面）；

图2是本发明倒F—单极子结合天线的平面结构图（反面）；

图3是本发明倒F—单极子结合天线的回波损耗；

图4是本发明倒F—单极子结合天线的辐射远场区3D图；

图中图号：1是倒F天线变形后的辐射枝节末端部分，具有单极子天线的结构特点；2是倒F天线的主要辐射部分，其中弯折处采用圆弧结构，起到展宽工作带宽的作用；3是倒F天线的短路微带线；4是短路探针；5是天线的馈线部分；6是位于介质板四个角的圆孔，用于固定天线位置；阴影部分是所设计天线的介质板，这里使用的是FR4介电常数4.4，厚度0.8mm的PCB板；7是天线的接地板部分。

具体实施方式

本发明的具体实施方式如图所示。

图1所示为本发明倒F—单极子结合天线的平面正面结构图，其中1为倒F天线变形后的辐射枝节末端部分，具有单极子天线的结构特点；2为倒F天线的主要辐射部分，其中弯折处采用圆弧结构，起到展宽工作带宽的作用；3是倒F天线的短路微带线，与4（短路探针）相连接，构成了倒F天线的基本结构；5是天线的馈线部分；6是位于介质板四个角的圆孔，用于固定天线位置。阴影部分是所设计天线的介质板，这里使用的是FR4介电常数4.4，厚度0.8mm的PCB板。

图2所示为本发明倒F—单极子结合天线的平面反面结构图。7是天线的接地板部分，呈斜L形状，将天线从三个方向包围，起到屏蔽作用，减少了辐射电磁场对集成电路的影响，并且通过4（短路探针）与倒F天线的短路微带线相连接。

图3所示为本发明倒F—单极子结合天线的回波损耗，本实施例所设计天线工作在910MHz—926MHz频段内，覆盖国内常用920MHz的UHF频段，能够正常工作

图4所示为本发明倒F—单极子结合天线的辐射远场区3D图，本实施例所设计天线通过对倒F天线辐射枝节部分的变形，使其远场区辐射3D图具有单极子天线结构的特点，弥补了倒F天线全向性差的缺点。

本实例的倒F—单极子结合天线，通过对传统倒F天线的辐射枝节进行变形，使其具有单机子天线的结构特点，进而改变倒F天线的远场辐射特性，实现一般单极子天线的全向性。既保留了平面倒F天线高增益的优点，又实现了单极子天线全向性好的特点。