[实用新型]一种近场天线

说明书

技术领域

本实用新型属于无线射频识别(RFID)、电子标签读写等民用通信领域，尤其是涉及一种用于RFID系统中发卡器的进场天线。

背景技术

如图1所示为RFID系统示意图，读识器通过天线发送一定频率的射频信号，当标签进入天线的磁场时产生感应电流，从而获得能量，并向读识器发送自身编码等信号，读识器采集并解码，并将数据发送至计算机系统进行处理。

在RFID系统中，除标签、阅读器、中间件等标准网元外，实际应用中还有一些辅助设备以保证RFID系统的正常运转，发卡器就是其中一种。发卡器又称为读卡器、发卡机或发卡管理机等，主要用来对标签进行具体内容的操作，包括建立档案、挂失、补卡、信息修正等。发卡器一般与终端放在一起，由发卡人员对单张标签进行操作。本质上，发卡器是一个小型的标签读写装置，需要与标签管理软件配合使用。根据发卡器的实际使用场景，其一般具有发射功率小、整机功耗低、读写距离近、便于人工操作等特点。

目前的无线射频识别(RFID)行业发展非常快，在交通、物流、监控的多个领域都开始有广泛的应用。RFID系统由读识器、天线和标签组成(参考RFID系统图)。读识器通过天线发射信号给标签，标签再反射信号给读识器天线，形成一个完整的通信链路。在通信过程中，由于标签的极化方式是线极化的，所以当读识器天线也做成线极化的极化方式，这样标签就能和读识器天线很好匹配，准确识别。在RFID系统中读识器天线分为两种，一种是远场天线；这类天线用于远距离发送和接收标签信号，一般读卡距离在10米以上。还有一种是近场天线；用于标签近距离读取，一般在1米以内。例如多标签近距离读取，标签发行前信息读取和写入时均需要近场天线对标签进行通讯。因此本文就对近场天线理论进行了简单分析，并且提供了一种近场天线的设计方案。

近场天线，主要是利用的天线的近场特性。天线的近场区，又称为感应区，可以简单认为天线的近场能量储存在天线的结构电感和结构电容中。当两副天线彼此处于对方的近场区，并且主要通过磁能(互感)耦合通信时，这两副天线称为近场磁性天线。环天线是最常见的一种，工作机理类似于变压器。

矩形微带天线的主要原理如图2至4所示，由图可以看出，辐射面、介质板和地平面等效为一段长为L的低阻抗微带传输线，在传输线的两端断开形成开路。根据微带传输线的理论，在两开路端的电场可以分解为相对于接地板的垂直分量和水平分量。两个垂直分量电场相反，水平分量电场方向相同。在垂直于接地板方向，两水平分量电场产生的远区场同相叠加，形成了最大辐射方向。因此，两开路端的水平分量电场可以等效为无限大平面上同向激励的两个缝隙。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种近场天线，以实现近场天线的超宽频段、高增益、性能优异、近场场强较强、天线近场范围内无盲点且能兼容多家远场标签的特点。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种近场天线，包括天线基板、底壳、支柱、天线罩、单极子、微带线和馈线；

所述天线基板的上、下表面为导电金属辐射面，所述天线基板的下表面通过所述支柱固定在所述底壳的内表面上；

所述单极子与所述微带线一一对应连接形成微带天线，所述微带天线至少两个，均固定在所述天线基板的上表面上，其中一个微带天线上的两个节点与所述馈线的两端连接，为带馈电微带天线，另一个微带天线无馈线，为无馈电微带天线；

所述馈线有两个，分别固定在所述天线基板的上、下表面，该天线基板上开设有两个镀有导电金属层的通孔，位于所述天线基板下表面的馈线的两端分别穿过所述通孔与所述带馈电微带天线连接；

所述L型匹配电路固定在所述天线基板的上表面，并与带馈电微带天线连接；

所述天线罩倒扣在所述天线基板及微带天线的上端，并与所述底壳固定连接。

进一步的，所述微带线为独立不规则矩形微带线。

进一步的，带馈电微带天线和无馈电微带天线相互耦合。

进一步的，所述天线基板的上、下表面为铺铜辐射面，所述通孔的内表面铺铜，所述馈线通过铺铜通孔与带馈电微带天线连接。

进一步的，所述进场天线还包括射频板，所述射频板位于所述天线基板的下方，该射频板为一金属板。

进一步的，所述微带天线与所述射频板的连接方式为用同轴线缆连接，通过SMA转接。

进一步的，所述天线辐射板的尺寸为140*116*1.5mm，采用的介质为FR4(4.4,0.02)。

进一步的，所述微带天线的材质为铜。