[发明专利]小型化微带天线阵列及其调控RFID读写天线辐射性能的方法

说明书

本发明公开了一种利用小型化微带天线阵列调控RFID读写天线辐射性能的方法。该方法通过调整小型化阵列的相关结构参数来实现对定向读写天线波束宽度、增益及前后比性能的控制。相比于传统的单元形式的读写天线，利用小型化天线阵列的形式可以更为便捷有效的控制天线的各项辐射性能；相比于常规阵列形式的读写天线，小型化天线阵列在副瓣控制和前后比等性能上优势明显。本发明还在馈电网络中引入了衰减辐射弯折传输线结构，利用该传输线的衰减特性，可以调控天线的辐射效率，进而控制天线增益。同时通过调整弯折线的相关参数，使得弯折线后向的电磁辐射与贴片单元的辐射相位相消，进一步优化天线的前后比性能。

技术领域

本发明涉及天线（H05B6/72）领域，具体是一种小型化微带天线阵列及其调控定向RFID读写天线辐射性能的方法。

背景技术

RFID（射频识别技术）是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标并获取相关数据。由于RFID有着识别精度高，识别数量大等优势，该方面研究有着广泛的应用背景和重要的应用价值。作为RFID系统的关键组成部分，读写天线的设计一直都是该领域的研究热点。随着相关技术的发展，RFID的应用范围也不断扩大，对读写天线提出了很多新的要求，定向读写功能便是其中一个重要的研究方向。在一些开放空间的系统中，往往需要读写天线只对固定区域内的标签进行识别，而对其他一些区域内的标签不予读取。例如超市无人结算的RFID系统，就需要天线只对前向区域内的标签进行识别，并要保证不对后向区域内的标签读写，从而只对前向标签结算而不会误结算后向标签。然而传统的设计中，利用单天线的形式，其对于天线前向性能的控制较难，不能便捷的控制天线的增益，波束等指标；而利用常规的大口径阵列形式的天线又会出现副瓣和后向辐射等问题。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种利用加载有辐射衰减传输网络的小型化贴片天线阵列作为RFID系统的读写天线的方法，克服了传统单天线及常规大口径天线阵列的诸多劣势，通过调整天线阵列的相关参数，可以有效的控制天线的前向辐射特性，同时抑制天线的后向辐射，从而达到定向读写的功能。

本发明提供了一种小型化微带天线阵列，包括微带功分传输网络和辐射贴片天线阵列, 其中微带功分传输网络连接馈电端口与辐射阵列，微带功分传输网络各个支路的长度和功分比相同，将端口馈入的能量等辐同相的传输到各个辐射贴片天线上；所述辐射贴片天线阵列由相同的贴片天线单元周期性排列成阵，将微带功分传输网络提供的导行电流转换成空间辐射电磁波。

进一步改进，所述的微带功分传输网络和辐射贴片天线阵列印刷于介质板的正面覆铜层，金属背板印刷于介质板的背面覆铜层。。

进一步改进，所述的辐射贴片天线阵列结合所使用单元的电流分布，控制辐射贴片天线阵列口径不大于或略大于一个工作波长，使阵列不出现副瓣和栅瓣。

进一步改进，所述的微带功分传输网络和辐射贴片天线阵列之间通过弯折线结构连接，可以在有限的空间内扩大传输线衰减的调控范围。通过调整弯折线的尺寸参数，使得馈线上的电流方向同向，如是，传输功分网络亦可以有效的辐射电磁能量。

进一步改进，所述的弯折线结构与射贴片天线阵列之间设计有一段移相传输线，其功能在于调控功分传输网络与贴片之间的辐射相位，当两者的后向辐射相位相消时，可以进一步优化天线的前后比性能。

本发明还提供了一种利用小型化微带天线阵列调控RFID读写天线辐射性能的方法，包括以下步骤：

1）利用微带功分传输网络将端口馈入的能量等辐同相的传输到各个辐射贴片天线上，辐射贴片天线阵列将微带功分传输网络提供的导行电流转换成空间辐射电磁波；

2）通过调整功分传输网络各个支路的总长度，引入不同的馈线损耗，从而调整传输网络的衰减，实现调控RFID 读写天线的辐射效率和增益；