一種小型抗金屬寬帶標簽天線制造技術

本發明專利技術公開了一種對稱結構抗金屬寬帶標簽天線，屬于微波技術領域。本發明專利技術是在介電常數為4.4的FR4介質基板上設計頂層輻射單元。頂層輻射單元由類偶極子輻射貼片、匹配網絡和矩形饋線單元組成，介質版底層是接地的反射板。本發明專利技術采用差分饋電的方式；通過調節頂層類偶極子的長度、匹配網絡的尺寸、輻射貼片兩端的加載電容的大小可以得到寬帶、阻抗匹配良好的天線，可用于RFID對金屬物體進行識別追蹤的通信系統中，并具有結構簡單、體積小巧、制作成本低廉等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種小型抗金屬寬帶標簽天線，屬于微波

技術介紹
RFID技術作為物聯網技術中較為流行的技術最近幾年得到了迅速發展，從零售業、物流業、交通業的一系列大系統的應用到門禁管理，倉庫管理等中心型系統，RFID技術形成了跨行業、多領域的產業鏈和市場。RFID射頻識別系統包括標簽(tag)、閱讀器(reader)和天線(antenna包括標簽天線和閱讀器天線)。其中，攜帶相關信息的標簽會被貼附在物體上，這就需要標簽天線的小型化、簡單化、易于加工。由于各個國家地區的RFID頻段的差異，為了避免跨國家地區使用而帶來的不便，標簽天線應具有一定的帶寬。另外，金屬物體會影響傳統標簽天線的性能，進而影響整個RFID系統的工作。傳統的標簽天線采用偶極子天線有一定的帶寬但不具有抗金屬性能，而一些抗金屬的貼片天線的帶寬卻很窄。本專利技術將提出一種新的小型抗金屬寬帶標簽天線結構。
技術實現思路
本專利技術的所要解決的技術問題在于針對
技術介紹
存在的問題，提出一種新的小型抗金屬寬帶標簽天線結構，該天線具有抗金屬性能，帶寬寬，單向輻射，結構簡單、體積小、剖面尺寸低且便于制作實現。本專利技術為解決上述技術問題而采用如下技術方案：一種小型抗金屬寬帶標簽天線，包括介質基板、分別印刷設置在介質基板正反兩面的頂層輻射單元和底層輻射單元：所述頂層輻射單元包括彎折類偶極子、匹配網絡、矩形饋線單元和加載電容；所述底層輻射單元為金屬接地板；所述頂層輻射單元包括頂層輻射貼片及饋電貼片，所述的頂層輻射貼片包括對稱分布的彎折類偶極子及與其連接的一對加載電容，所述的饋電貼片包括設置在介質基板中部的匹配網絡及矩形饋線單元，所述小型抗金屬寬帶標簽天線采用匹配網絡饋電；其中，饋電端口采用矩形饋線單元。進一步的，本專利技術提出的小型抗金屬寬帶標簽天線，天線的抗金屬特性通過在介質基板底層加接地板來實現。進一步的，本專利技術提出的小型抗金屬寬帶標簽天線，所述介質基板采用介電常數為4.4的FR4介質。進一步的，本專利技術提出的小型抗金屬寬帶標簽天線，所述的介質基板為矩形，所述彎折類偶極子由位于介質基板頂部的矩形饋線單元分割成兩個呈軸對稱形狀的部分，分別分布在頂層輻射單元的左右兩邊，饋電單元連接彎折類偶極子的兩個臂，彎折類偶極子由金屬條沿介質基板頂邊及左右兩邊分布并分別經過4個90°角彎折構成，對稱的彎折類偶極子的兩部分末端分別添加了一個加載電容，所述彎折類偶極子采用折疊的方法與傳統偶極子相比減小了天線的尺寸。進一步的，本專利技術提出的小型抗金屬寬帶標簽天線，所述的匹配網絡設置在介質基板上部中央，由相連接的三個金屬條構成，這三個金屬條與介質基板頂部的由饋線單元連接的彎折類偶極子的兩個臂圍成矩形，饋線單元位于所述匹配網絡與彎折類偶極子所圍成的矩形頂邊的正中。匹配網絡與彎折類偶極子所圍成的矩形長a為7mm，寬c為4.5mm，為了與具有復數阻抗的芯片在915MHz頻率形成共軛匹配。進一步的，本專利技術提出的小型抗金屬寬帶標簽天線，采用長寬分別為7mm和3mm的矩形加載電容使得天線的尺寸縮小。本專利技術采用以上技術方案，具有以下技術效果：本專利技術通過匹配網絡和加載電容的組合，天線的阻抗帶寬可達到850MHz-930MHz(按回波損耗低于-10dB計)；本專利技術采用差分饋電的方式；通過調節頂層類偶極子的長度、匹配網絡的尺寸、輻射貼片兩端的加載電容的大小可以得到寬帶、阻抗匹配良好的天線，可用于RFID對金屬物體進行識別追蹤的通信系統中，并具有抗金屬性能和單向輻射特性，結構簡單、體積小巧、制作成本低廉且易于加工等優點。附圖說明圖1是天線的立體結構與參考坐標示意圖。圖2是天線的正面結構與參考坐標示意圖。圖3是仿真的天線輸入阻抗。圖4是仿真的天線回波損耗特性曲線。圖5是仿真的天線方向圖。其中：1-介質基板,2-彎折類偶極子，3-匹配網絡，4-饋電單元，5-加載電容。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術的技術方案做進一步的詳細說明：下面詳細描述本專利技術的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本專利技術，而不能解釋為對本專利技術的限制。本
技術人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本專利技術所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。本專利技術涉及一種小型抗金屬寬帶標簽天線，包括介質基板1以及分別設置在介質基板1正反兩面的頂層輻射單元和接地板，其特征在于：所述頂層輻射單元包括頂層輻射貼片及饋電貼片，所述的頂層輻射貼片包括對稱分布的彎折類偶極子2及與其連接的一對加載電容5，所述的饋電貼片包括設置在介質基板1中部的匹配網絡3及饋線單元4，所述小型抗金屬寬帶標簽天線采用匹配網絡3饋電；其中，饋電端口采用矩形的饋線單元4。作為優選方案，所述的介質基板1為矩形，所述彎折類偶極子2由位于介質基板1頂部的矩形饋線單元4分割成兩個呈軸對稱形狀的部分，分別分布在頂層輻射單元的左右兩邊，饋電單元4連接彎折類偶極子2的兩個臂，彎折類偶極子2由金屬條沿介質基板1頂邊及左右兩邊分布并分別經過4個90°角彎折構成，彎折類偶極子2采用折疊的方法與傳統偶極子相比減小了天線的尺寸，對稱的彎折類偶極子2的兩部分末端分別添加了一個加載電容5。作為優選方案，所述的匹配網絡3設置在介質基板1上部中央，由相連接的三個金屬條構成，這三個金屬條與介質基板1頂部的由饋線單元4連接的彎折類偶極子2的兩個臂圍成矩形，饋線單元4位于所述匹配網絡3與彎折類偶極子2所圍成的矩形頂邊的正中。作為優選方案，所述矩形饋線單元4的上下兩條邊與構成彎折類偶極子2的兩個臂的金屬條的上下兩條邊平行。作為優選方案，所述的接地板為金屬接地板。金屬接地板相當于反射板，實現天線的抗金屬性能并使得天線具有單向輻射特性，使得天線能應用于金屬物體的識別和追蹤。作為優選方案，所述介質基板1采用介電常數為4.4的FR4介質。作為優選方案，匹配網絡3與彎折類偶極子2所圍成的矩形長a為7mm，寬c為4.5mm。作為優選方案，所述的加載電容5為矩形，加載電容5的長g為7mm，寬f為3mm。作為優選方案，所述饋電單元4為正方形，其邊長i為1mm；所述構成匹配網絡3的金屬條寬度b為1mm；構成彎折類偶極子2的金屬條寬度k為1mm；所述彎折類偶極子2經過第一次90°彎折后沿介質基板1側邊的金屬條與加載電容5之間的距離j為1mm，構成彎折類偶極子2的金屬條經過第二次90°彎折后沿介質基板1底邊的長度m為7mm。作為優選方案，所述介質基板1的長度e為26mm,寬度h為11mm,厚度d為1.6mm，本天線采用型號為Monza4的芯片(芯片位于仿真中的饋電點的位置)。實施例一如圖1、圖2所示，本專利技術的結構是：天線制作在介電常數為4.4的FR4介質基板1上，輻射單元由頂層輻射單元與底層金屬接地板構成，正反相對介質基板1排布；頂層的彎折類偶極子2由位于介質基板1頂部的矩形饋線單元4分割成兩個呈軸對稱形狀的部分本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種小型抗金屬寬帶標簽天線，包括介質基板(1)以及分別設置在介質基板(1)正反兩面的頂層輻射單元和接地板，其特征在于：所述頂層輻射單元包括頂層輻射貼片及饋電貼片，所述的頂層輻射貼片包括對稱分布的彎折類偶極子(2)及與其連接的一對加載電容(5)，所述的饋電貼片包括設置在介質基板(1)中部的匹配網絡(3)及饋線單元(4)，所述小型抗金屬寬帶標簽天線采用匹配網絡(3)饋電；其中，饋電端口采用矩形的饋線單元(4)。

【技術特征摘要】
1.一種小型抗金屬寬帶標簽天線，包括介質基板(1)以及分別設置在介質基板(1)正反兩面的頂層輻射單元和接地板，其特征在于：所述頂層輻射單元包括頂層輻射貼片及饋電貼片，所述的頂層輻射貼片包括對稱分布的彎折類偶極子(2)及與其連接的一對加載電容(5)，所述的饋電貼片包括設置在介質基板(1)中部的匹配網絡(3)及饋線單元(4)，所述小型抗金屬寬帶標簽天線采用匹配網絡(3)饋電；其中，饋電端口采用矩形的饋線單元(4)。2.根據權利要求1所述的一種小型抗金屬寬帶標簽天線，其特征在于：所述的介質基板(1)為矩形，所述彎折類偶極子(2)由位于介質基板(1)頂部的矩形饋線單元(4)分割成兩個呈軸對稱形狀的部分，分別分布在頂層輻射單元的左右兩邊，饋電單元(4)連接彎折類偶極子(2)的兩個臂，彎折類偶極子(2)由金屬條沿介質基板(1)頂邊及左右兩邊分布并分別經過4個90°角彎折構成，對稱的彎折類偶極子(2)的兩部分末端分別添加了一個加載電容(5)。3.根據權利要求2所述的一種小型抗金屬寬帶標簽天線，其特征在于：所述的匹配網絡(3)設置在介質基板(1)上部中央，由相連接的三個金屬條構成，這三個金屬條與介質基板(1)頂部的由饋線單元(4)連接的彎折類偶極子(2)的兩個臂圍成矩形，饋線單元(4)位于所述匹配網絡(3)與彎折類偶極子(2)所圍成的矩形頂邊的正中。4.根據權利要求2所述的一種小型...

【專利技術屬性】
技術研發人員：程勇，康楓蓉，
申請(專利權)人：南京郵電大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32