CN206490172U - 超高频射频识别天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超高频射频识别天线，包括有底板，底板上从下到上依次固定安装有下基板和上基板，下基板的上、下表面分别固定有容性贴片和辐射贴片，上基板的上表面固定有寄生贴片，有馈电线从下到上依次穿过底板和下基板并与容性贴片相连接，容性贴片、辐射贴片和寄生贴片分别为矩形结构，且在相对的二角分别设有切角。本实用新型用圆极化天线和微带结构，是一种应用于超高频射频识别***的圆极化天线，可以覆盖865～928MHz的频率范围，且实现了小型化、低损耗的设计目标，通过仿真及实际测试，达到了设计要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线领域，具体是一种超高频射频识别天线。
背景技术
射频识别技术也叫无线射频识别，属于通信技术的一种，利用1-100GHz的微波进行短距离识别通信，通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，无须识别***与特定目标之间建立机械或光学接触，射频识别技术在服务行业、安全应用等领域得到了广泛的应用。
射频识别***包括3个基本的部分：标签、读写器和主机。标签提供物体数据，读写器从标签收集信息并与***网络进行通信。射频识别***主要工作在125 kHz，13.56 MHz，433.92 MHz，869MHz，902～928 MHz，2.45 GHz 和5.8 GHz等几个频段。
天线在射频识别***中作为一个关键的部分，它使得标签和读写器能够直接进行信息交换，而小型化、低损耗天线是其日益发展的趋势。
目前，现有的射频识别读写器天线具有多种不同形式和结构，如平面天线、螺旋天线、偶极子天线等，大多采用线极化方式，容易产生失配现象，现有天线覆盖的频率范围不够宽，不能完全满足超高频范围的使用，此外，小型化、低损耗天线是其日益发展的趋势，现有天线还有提升空间。
微带天线因具有体积小、重量轻、成本低、馈电方式灵活等优点得到广泛的应用，但由于其带宽较窄，限制了其在实际中的应用。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术中，线极化方式容易产生失配现象，本实用新型提供一种超高频射频识别天线，采用圆极化天线和微带结构，是一种应用于超高频射频识别***的圆极化天线，可以覆盖865～928 MHz 的频率范围，且实现了小型化、低损耗的设计目标，通过仿真及实际测试，达到了设计要求。
本实用新型的技术方案如下：
一种超高频射频识别天线，包括有底板，其特征在于：所述的底板上从下到上依次固定安装有下基板和上基板，所述下基板的上、下表面分别固定有容性贴片和辐射贴片，所述上基板的上表面固定有寄生贴片，有馈电线从下到上依次穿过所述的底板和下基板并与所述容性贴片相连接，所述容性贴片、辐射贴片和寄生贴片分别为矩形结构，且在相对的二角分别设有切角。
所述的超高频射频识别天线，其特征在于：所述下基板和上基板的四角分别通过销钉依次固定在所述的底板上。
所述的超高频射频识别天线，其特征在于：所述的销钉外在所述底板与下基板以及所述下基板与上基板之间分别套装有支撑垫圈。
本实用新型的有益效果：
1、本实用新型是一款射频识别***的微带天线，通过对矩形贴片切角的方式，实现了单点馈电圆极化；
2、本实用新型采用双层天线和电容耦合馈电的方式增加天线的带宽，可应用于超高频领域；
3、本实用新型的射频天线采用FR4板材，具有制造成本低，结构简单可靠，使用范围广，适应性强等特点，并具有较大的带宽，较好的圆极化特性，可被广泛应用于射频识别***中。
附图说明
图1为本实用新型结构剖视图。
图2为本实用新型部分结构剖视图。
图3为本实用新型中下基板的结构俯视图。
图4为本实用新型中寄生贴片的结构示意图。
图5为本实用新型中容性贴片和辐射贴片的结构示意图。
具体实施方式
参见附图，一种超高频射频识别天线，包括有底板1，底板1上从下到上依次固定安装有下基板2和上基板3，下基板1的上、下表面分别固定有容性贴片5和辐射贴片6，上基板3的上表面固定有寄生贴片4，有馈电线7从下到上依次穿过底板1和下基板2并与容性贴片5相连接，容性贴片5、辐射贴片6和寄生贴片4分别为矩形结构，且在相对的二角分别设有切角。
本实用新型中，下基板2和上基板3的四角分别通过销钉8依次固定在底板1上。
销钉8外在底板与下基板2以及下基板2与上基板3之间分别套装有支撑垫圈9。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明：
参见图1-3，底板1的尺寸为24×24mm，下基板2和上基板3的尺寸均为20×20×1.5mm，选取相对介电常数为4.4的FR4板作为介质基板，下基板2与上基板3之间的间距离由支撑垫圈9的高度调整并固定为1.55mm。馈电线7的馈电点与下基板2的中心位置之间的距离d = 4.45 mm。
寄生贴片4存在两处切角，其贴片尺寸及切角尺寸参见图4。
容性贴片5和辐射贴片6存在两处切角，其贴片尺寸及切角尺寸参见图5。
天线的各结构尺寸是通过天线理论分析与计算确定的，通过三维电磁仿真软件HFSS进行仿真，不断进行参数调整得到的一组理想结果。
介质基板材料的选取对设计微带天线至关重要，对天线的尺寸、性能都有较大的影响。介质基板的厚度影响带宽，采用较厚的基片，可以增大带宽。当相对介电常数减小时，介质基板对场的束缚性减小，电磁场辐射增加，带宽也相应增加。但是这种板材一般比较昂贵，难以实现高性价比，本发明采用廉价的 FR4 板作为介质基板。
天线的圆极化：圆极化波是由两个振幅相等、相位差为± 90°的两个线极化波构成。本发明采用一点馈电矩形微带天线来实现圆极化，当矩形微带天线在对角线上附加简并分离单元后，激励的极化正交简并模的谐振频率发生了偏移，通过不断调整分离单元的大小，可以实现一个模的相位超前45°，另一个模相位落后45°，即可实现圆极化波。
天线的带宽：微带天线由于其带宽较窄，限制了其在实际中的应用。为了实现展宽微带天线的带宽，达到指标要求，采用双层天线，下层馈电层天线为主贴片，主贴片上又附加一寄生贴片，主贴片通过电磁耦合对寄生贴片进行馈电，设计时使两个贴片天线的谐振中心频率各不相同，而各谐振带宽又相互交叉，使整个天线的总体带宽展宽，当然这一层的引入主要是扩展轴比带宽。
微带天线的品质因数Q 对带宽有一定的影响，为获得较大的带宽需要降低Q值。采用双层天线后，空气介质基板的厚度增加，同轴馈电探针的长度增加，相应地使探针的电感值增加。为了减小电感，通过电容贴片耦合馈电进行补偿，从而降低Q值，增大带宽。电容贴片采用矩形薄铜片，通过改变贴片的边长来改变贴片的电容值，就可以与同轴探针实现很好的匹配，从而大大展宽天线的带宽。
天线回波损耗和轴比仿真：对该天线进行回波损耗和轴比仿真，可以看到在800～930MHz的频率范围内S11小于－15 dB，具有较宽的带宽，满足了设计要求。在860 ～ 935MHz 的频率范围内，天线的轴比小于3 dB，具体良好的圆极化特性。从天线的增益图中可以看到，该天线在θ= 0°的方向上辐射最大，其增益最大值达到8.59 dBi，表明该天线具有较好的方向性和增益。
Claims (3)
1.一种超高频射频识别天线，包括有底板，其特征在于：所述的底板上从下到上依次固定安装有下基板和上基板，所述下基板的上、下表面分别固定有容性贴片和辐射贴片，所述上基板的上表面固定有寄生贴片，有馈电线从下到上依次穿过所述的底板和下基板并与所述容性贴片相连接，所述容性贴片、辐射贴片和寄生贴片分别为矩形结构，且在相对的二角分别设有切角。
2.根据权利要求1所述的超高频射频识别天线，其特征在于：所述下基板和上基板的四角分别通过销钉依次固定在所述的底板上。
3.根据权利要求2所述的超高频射频识别天线，其特征在于：所述的销钉外在所述底板与下基板以及所述下基板与上基板之间分别套装有支撑垫圈。
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| CN109244650A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-01-18 | 苏州博海创业微***有限公司 | 宽波束圆极化微带天线及阵列 |
| WO2020024115A1 (zh) * | 2018-07-31 | 2020-02-06 | 华为技术有限公司 | 一种芯片组合件及终端设备 |
| CN112909538A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-06-04 | 宁波大学 | 一种高频rfid读写器天线 |
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