一種圓極化對稱寄生式rfid天線系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種圓極化對稱寄生式RFID天線系統(tǒng)，包括天線部分、寄生部分、PCB板本體以及設在PCB板本體上的基帶電路、射頻電路和電源電路，PCB板本體的上表面設有兼作天線地和電路地的導電金屬層，天線部分設在導電金屬層的上表面且與射頻電路的射頻輸出口電連接，寄生部分設在導電金屬層的上表面且與導電金屬層電連接，基帶電路、射頻電路和電源電路設在PCB板本體的下表面。在PCB板本體的上表面設有兼作天線地和電路地的導電金屬層，導電金屬層將天線部分與電路部分進行電磁隔離，從而避開了兩者之間的電磁干擾；由于采用對稱寄生的形式，實現了天線的高增益、圓極化，且天線具有結構簡單的特點。
【專利說明】一種圓極化對稱寄生式RFID天線系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種通信天線系統(tǒng)，具體是一種RFID讀寫器用的天線系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] RFID 讀寫器（Radio Frequency Identification 的縮寫)又稱為"RFID 閱讀器"，即 無線射頻識別，通過射頻識別信號自動識別目標對象并獲取相關數據，無須人工干預，可識 別高速運動物體并可同時識別多個RFID標簽，操作快捷方便。RFID讀寫器有固定式的和手 持式的，手持RFID讀寫器包含有低頻，高頻，超高頻，有源等。
[0003] 中國專利局于2011年6月22日公開了公開（公告）號為CN201876892U，專利名 稱為具有充電功能的汽車座椅頭枕的專利，本專利公開了一種掃描式RFID天線系統(tǒng)，包括 有控制器、RFID閱讀器、若干個RFID天線、若干個RFID標簽、若干個全方位云臺和光電傳 感器，所述的RFID標簽通過RFID天線與RFID閱讀器通信，RFID閱讀器和光電傳感器分別 與控制器連接，所述的控制器與全方位云臺連接。本發(fā)明掃描式RFID天線系統(tǒng)可利用光電 傳感器檢測是否有貨物標簽進入掃描區(qū)域，然后才啟動RFID閱讀器掃描，減少高頻功率器 件的工作時間，延長器件壽命，既降低了系統(tǒng)的功耗，又綠色環(huán)保，避免大量物件通過時漏 讀可能性發(fā)生。
[0004] 上述專利的技術方案與本專利的技術方案完全不同。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種縮小天線的設計空間，且降低 天線的設計成本的圓極化對稱寄生式RFID天線系統(tǒng)。
[0006] 為實現上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是： 一種圓極化對稱寄生式RFID天線系統(tǒng)，包括天線部分、寄生部分、PCB板本體以及設在 PCB板本體上的基帶電路、射頻電路和電源電路，所述PCB板本體的上表面設有兼作天線地 和電路地的導電金屬層，天線部分設在導電金屬層的上表面且與射頻電路的射頻輸出口電 連接，寄生部分設在導電金屬層的上表面且與導電金屬層電連接，所述基帶電路、射頻電路 和電源電路設在PCB板本體的下表面；所述天線部分和寄生部分都是由兩個以上金屬分支 構成。
[0007] 圓極化對稱寄生式RFID天線系統(tǒng)還包括電池，所述電池設在導電金屬層的上表 面。
[0008] 所述天線部分設在PCB板本體的左端，寄生部分設在PCB本體的右端，并且天線部 分和寄生部分放置在PCB板本體的同一側。
[0009] 所述天線部分和寄生部分之間存在電磁耦合。
[0010] 所述天線部分設計在寄生部分的左端時，天線產生右旋圓極化；當天線部分設計 在寄生部分的右端時，天線產生左旋圓極化。
[0011] 圓極化對稱寄生式RFID天線系統(tǒng)，還包括饋電位置與接地寄生引腳，饋電位置與 接地寄生引腳之間的距離應大于工作頻率對應的四分之一波長而小于二分之一波長。
[0012] 所述天線部分選用單極子、PIFA、IFA中的其中一種。
[0013] 本發(fā)明的有益效果：由于采用上述的結構形式，在保證天線圓極化、高增益的情況 下，縮小天線的設計空間，且降低天線的設計成本；在PCB板本體的上表面設有兼作天線地 和電路地的導電金屬層，導電金屬層將天線部分與電路部分進行電磁隔離，從而避開了兩 者之間的電磁干擾；由于采用對稱寄生的形式，實現了天線的高增益、圓極化，且天線具有 結構簡單的特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明： 圖1為本發(fā)明實施例1的天線系統(tǒng)布局示意圖； 圖2為本發(fā)明實施例1的側視圖； 圖3為本發(fā)明實施例2的立體示意圖； 圖4為本發(fā)明實施例1的回波損耗圖； 圖5為本發(fā)明實施例1在2. 45GHz的軸比； 圖6為本發(fā)明實施例1的軸比特性圖； 圖7為本發(fā)明實施例1的增益特性圖。
[0015] 圖中：1、天線部分；2、寄生部分；3、PCB板本體；4、印刷電路；5、導電金屬層；6、 電池。

【具體實施方式】
[0016] 實施例1: 如圖1、2所示，一種圓極化對稱寄生式RFID天線系統(tǒng)，包括天線部分1、寄生部分2、 PCB板本體3以及設在PCB板本體上的由基帶電路、射頻電路和電源電路構成的印刷電路 4、電池6,所述PCB板本體3的上表面設有兼作天線地和電路地的導電金屬層5,所述天線 部分1選用PIFA結構的天線。天線部分1設在導電金屬層5的上表面且與射頻電路的射 頻輸出口電連接，寄生部分2設在導電金屬層5的上表面且與導電金屬層電5連接，所述印 刷電路4設在PCB板本體3的下表面。所述電池6設在導電金屬層5的上表面。
[0017] 所述天線部分1設在PCB板本體3的左端，寄生部分2設在PCB本體3的右端，并 且天線部分1和寄生部分2放置在PCB板本體3的同一側。天線部分1和寄生部分2之間 存在電磁耦合。天線部分1設計在寄生部分2的左端時，天線產生右旋圓極化。PCB板本 體3上還包括饋電位置與接地寄生引腳，饋電位置與接地寄生引腳之間的距離應大于工作 頻率對應的四分之一波長而小于二分之一波長。
[0018] 如圖4所示，本專利的回波損耗，以Sll < -10dB為標準，天線工作在 2. 25GHz-2· 62GHz，滿足 RFID 的 2. 4GHz-2. 5GHz 通信要求。
[0019] 如圖5所示，在2. 45GHz的軸比特性圖中，無符號標志實線為Phi=0°時，天線軸比 隨Theta角變化的曲線，實心圓標志實線為Phi=90°時，天線軸比隨Theta角變化的曲線。 以軸比彡5dB為標準，則天線在z軸的±25°范圍內均能接收圓極化信號。
[0020] 如圖6所示，本發(fā)明實施例1的軸比特性圖中，在z軸方向上，天線軸比隨工作頻 率變化的曲線。以軸比彡5dB為標準，天線可在2. 2GHz-2. 6GHz范圍內接收圓極化信號，滿 足RFID在2. 4GHz-2. 5GHz范圍內接收圓極化的要求。
[0021] 如圖7所示，本發(fā)明實施例1的增益特性圖中，為天線最大增益隨著工作頻率變化 的曲線，在2. 4GHz-2. 5GHz頻段范圍內，天線的平均最大增益為4. 25dBi，幾乎是雙極子天 線最大增益的2倍。
[0022] 實施例2: 如圖3所示，實施例2與實施例1的區(qū)別在于：實施例1的天線部分1采用PIFA結構， 適用于天線高度為2mm?5_，而本實施例中的天線部分1采用單極子結構，適用于天線高 度大于5mm的天線環(huán)境。實施例2的其它部分與實施例1的技術內容相同，故不再重復描 述。
[0023] 以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權利范 圍，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等 同替換，都不脫離本發(fā)明技術方案的保護范圍。
【權利要求】
1. 一種圓極化對稱寄生式RFID天線系統(tǒng)，包括天線部分、寄生部分、PCB板本體以及設 在PCB板本體上的基帶電路、射頻電路和電源電路，其特征在于：所述PCB板本體的上表面 設有兼作天線地和電路地的導電金屬層，天線部分設在導電金屬層的上表面且與射頻電路 的射頻輸出口電連接，寄生部分設在導電金屬層的上表面且與導電金屬層電連接，所述基 帶電路、射頻電路和電源電路設在PCB板本體的下表面；所述天線部分和寄生部分都是由 兩個以上金屬分支構成。
2. 根據權利要求1所述的圓極化對稱寄生式RFID天線系統(tǒng)，其特征在于：還包括電 池，所述電池設在導電金屬層的上表面。
3. 根據權利要求1或2所述的圓極化對稱寄生式RFID天線系統(tǒng)，其特征在于：所述天 線部分設在PCB板本體的左端，寄生部分設在PCB本體的右端，并且天線部分和寄生部分放 置在PCB板本體的同一側。
4. 根據權利要求3所述的圓極化對稱寄生式RFID天線系統(tǒng)，其特征在于：所述天線部 分和寄生部分之間存在電磁耦合。
5. 根據權利要求4所述的一種圓極化對稱寄生式RFID天線系統(tǒng)，其特征在于：所述天 線部分設計在寄生部分的左端時，天線產生右旋圓極化；當天線部分設計在寄生部分的右 端時，天線產生左旋圓極化。
6. 根據權利要求1所述的一種圓極化對稱寄生式RFID天線系統(tǒng)，其特征在于：還包括 饋電位置與接地寄生引腳，饋電位置與接地寄生引腳之間的距離應大于工作頻率對應的四 分之一波長而小于二分之一波長。
7. 根據權利要求1所述的一種圓極化對稱寄生式RFID天線系統(tǒng)，其特征在于：所述天 線部分選用單極子、PIFA、IFA中的其中一種。
【文檔編號】H01Q1/38GK104143688SQ201410351801
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月23日 優(yōu)先權日:2014年7月23日
【發(fā)明者】李紅濤, 蘇成悅, 王勇, 吳多龍, 羅文波 申請人:廣東工業(yè)大學