[发明专利]一种近场射频识别阅读器天线

说明书

技术领域

本发明涉及阅读器天线技术，尤其涉及一种基于多层板结构地板开槽的特高频（UHF，Ultra High Frequency）近场射频识别（RFID，Radio Frequency Identification）阅读器天线。

背景技术

近场UHF RFID的工作方式可以是电场耦合方式或者磁场耦合方式。在电场耦合方式下，能量主要以电场的方式传递，电场的分布会被高介电常数的物体所影响；在磁场耦合方式下，能量主要以磁场的方式传递，磁场的分布只会被高磁导率的物体所影响，而日常生活中高磁导率的物体并不多。从而，近场UHF RFID系统在磁场耦合方式下，可以有效的在复杂介质环境下可靠工作，采用的近场UHF RFID技术可以弥补现有UHF RFID系统在标签放置在高介电常数附近不能可靠工作的缺陷。

而且，近场UHF RFID系统相比于同样使用磁场耦合的低频（LF）/高频（HF）RFID系统，近场UHF RFID标签的尺寸更小、结构更简单、成本更低。现有的LF/HF RFID系统，采用磁场耦合方式时，对应的阅读器天线是一个电小尺寸（相对工作频率的电长度小于该频率波长）的线圈天线，可以称为小环天线，该线圈上的电流方向一致，这样可以在线圈的中心区域得到较强的且稳定的磁场，但是，小环天线的磁场随着离天线的距离的增加而衰减的很快，读取距离大约为小环天线的直径大小。同时，小环天线的工作频率位于阻抗的并联谐振附近，天线的带宽值随着频率的变化很快，很难通过匹配电路实现天线输入阻抗的到50Ohm的转换。当频率上升到UHF频段，如果仍然采用小环天线则不适应于近场UHF RFID系统，由于近场UHF RFID系统工作波长较短，则原来的LF/HF RFID系统的阅读器天线，相对于UHF频段的工作波长为电大尺寸（相对工作频率的电长度大于该频率波长）结构，此时，电大尺寸结构的线圈天线，可以称为大环天线。大环天线上电流的幅度和相位不能再视为常数，当大环天线的直径超过λ/π时，大环天线上电流将在距离馈电端口四分之一波长处减弱为零，并在与馈电端口相对的另一半圆环上产生方向相反的电流，从而导致的不良后果是在轴向的磁场相互抵消，读取距离降低。由于读取距离约为环天线直径大小，若简单的减小天线的尺寸也不适用于近场UHF RFID系统。可见：现有的天线设计在UHF频段的近场UHF RFID系统中不再适用，迫切需要一种改进的天线设计。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种近场射频识别阅读器天线，能满足近场UHF RFID系统的需要。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种近场射频识别阅读器天线，所述天线包括四个辐射单元和一个功分馈电单元；所述功分馈电单元通过金属过孔连接到所述辐射单元上；

所述四个辐射单元采取1:4等幅同相馈电的馈电方式，电流分布等效为同向电流分布的电大尺寸环圈天线上的电流。

其中，所述四个辐射单元在天线基板上沿正方形的四边摆放，所述电流分布等效为周长2λ同向电流分布的电大尺寸环圈天线的电流，所述λ为天线的工作波长。

其中，所述天线的结构为：多层板结构的印刷电路板PCB，所述多层板结构具体为两层介质三层金属的结构。

其中，所述四个辐射单元进一步为两对按1:4等幅同相馈电的印刷偶极子天线，每一对印刷偶极子天线分两层印刷，分别位于所述PCB的第一个金属层和第二个金属层。

其中，所述功分馈电单元包括功分馈电网络地板、功分馈电网络；所述功分馈电网络地板位于所述PCB的第二个金属层，所述功分馈电网络位于所述PCB的第三个金属层。

其中，所述天线还包括屏蔽盒，所述屏蔽盒包围所述天线基板的四周及底面。

其中，所述功分馈电网络地板为带有开槽的地板结构，开槽的位置与所述金属过孔的位置相对应。

本发明的天线包括四个辐射单元和一个功分馈电单元；功分馈电单元通过金属过孔连接到所述辐射单元上；四个辐射单元采取1:4等幅同相馈电的馈电方式，电流分布等效为同向电流分布的电大尺寸环圈天线上的电流。

采用本发明，功分馈电单元通过金属过孔连接到所述辐射单元上进行馈电，且四个辐射单元采取1:4等幅同相馈电的馈电方式，能得到电流分布等效为同向电流分布的电大尺寸环圈天线上的电流，避免采用现有技术产生方向相反的电流导致的磁场相互抵消和读取距离降低的不良后果，从而能得到一个强度和均匀性都能满足近场UHF RFID系统需要的磁场。

附图说明

图1为本发明由辐射单元和功分馈电单元构成的天线结构的俯视图；