[发明专利]基于HF频段的全方位通道识别天线系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种天线装置，具体涉及一种HF频段的RFID射频识别天线。 

背景技术

RFID是射频识别技术(Radio Frequency Identification)的英文缩写，射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。基本的RFID应用系统应至少包括标签和读写器，标签一般由集成电路芯片和标签天线构成，读写器一般由控制单元、高频通讯模块和读写器天线组成，标签与读写器间通过天线与实现无线通信，以实现对标签识别码和内存数据的读写操作。读写器天线与标签天线之间等效于一个空气松耦合变压器，利用感应磁场与电抗影响实现通信。一方面，当读写器的调制信号加载到天线线圈上，电流使天线产生时谐交变磁场，磁通在标签天线线圈中感生电压，为标签芯片提供工作能量和指令数据。另一方面，标签端的输入阻抗可以反映到读写器端，并影响读写器天线的等效阻抗。标签芯片中的场效管截止或导通，使标签端的天线谐振或短路，反映两种不同的负载阻抗，导致阅读器端电压起伏变化。阅读器接收电路实时检测电压峰值的变化，把标签反射的负载调制信号提出来。经信号处理后，将模拟信号转换成数字信号，并送入微处理器。因此RFID应用系统中天线的设计尤为重要。 

HF频段是指频率范围在0.5-30MHz的高频段，在RFID的应用中为开放的13.56MHz(ISM)频段，目前HF频段单天线形成的磁场具有方向性，不能实现对通道识别范围内对标签的全向识别，即标签须以一定角度在通道识别范围内运动，才能准确识别，因此其对标签的自动识别速率和识别的准确率都不高，而在人员管理、物流管理等应用环境中，需要在通道内实现对标签的全向识别，因此现有的单向方向覆盖天线不能满足的应用环境需要。 

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，本发明提供了一种基于HF频段的全方位通道识别天线，能实现天线电磁耦合场在识别区内的全方位覆盖，达到与通道内标签天线在识别区内水平方向的360°全方位耦合，以提高自动识别速率和识别的准确率。 

本发明的目的是这样实现的：一种基于HF频段的全方位通道识别天线系统，包括间隔设置的第一天线和第二天线；第一天线和第二天线分别包括一单匝矩形线圈，所述单匝矩形线圈内通有电流，第一天线单匝矩形线圈和第二天线单匝矩形线圈的电流方向交替地相同或相反。 

由于两天线内单匝矩形线圈的电流相对方向相同与相反时产生的磁场方向不同，本发明的技术方案是两天线内单匝矩形线圈电流的相对方向交替地相同或相反，即能在组成的通道内交替的产生不同方向的合成磁场，当交替的速度足够快时，即能实现通道识别区范围内对标签天线在水平方向的360°全方位耦合，进而提高自动识别速率和识别的准确率。 

进一步，第二天线内单匝矩形线圈的电流方向保持不变，第一天线内单匝矩形线圈的电流方向相对于第二天线内单匝矩形线圈的电流方向交替改变，即可实现两天线内部电流的相对方向交替地相同或相反； 

进一步，所述第一天线和第二天线的单匝矩形线圈平行且正对的设置，能获得最大的磁通密度和磁场强度，进一步提高自动识别速率和识别的准确率； 

进一步，还包括一控制系统，通过控制系统控制第一天线和/或第二天线内单匝矩形线圈的电流方向； 

进一步，还包括一功率分配器，所述第一天线通过电流控制器连接到功率分配器的输出端，第二天线连接到功率分配器的输出端； 

进一步，所述控制系统包括微控制器和电流控制器；所述电流控制器包括一逻辑控制电路，所述微控制器通过控制软件实时改变所述逻辑控制电路的输出以控制第一天线和/或第二天线内单匝矩形线圈的电流方向； 

进一步，所述功率分配器包括一高频变压器，功率分配器向第一天线和第二天线提供射频功率和所需的方向电流，以及对读写器的射频输出与分配单元进行阻抗匹配； 

进一步，第一天线和第二天线还分别包括一阻抗匹配板，该阻抗匹配板由高频变压器、谐振电容和可调电阻构成，谐振电容和可调电阻并联，并连接到所述高频变压器输出侧的抽头上。