[发明专利]超高频段智能货架RFID读写器天线

说明书

技术领域

本发明属于天线结构设计技术领域，涉及一种RFID读写器天线。

背景技术

RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)技术是一种非接触的自动识别技术。读写器天线在RFID系统中起着关键作用。读写器天线工作的频率可能有低频(135kHz以下)、高频(13.56MHz)、超高频(860-960MHz)和微波频段(2.4GHz以上)等。读写器天线按照作用距离来划分，可以分为近场天线和远场天线。工作于超高频的近场读写器天线非常适合在狭小空间工作。因为近场天线只有在近距离处才有较强的电磁场，距离稍远一些电磁场的强度急剧减弱，这种天线的远场增益很低，所以天线周围的大面积金属并不会对天线的性能产生影响。

由于超高频段近场RFID读写器天线有很多优良性能。但是当天线的尺寸超过一个波长后，其附近的磁场就变得不均匀。很多公司和个人已经做了不少的相关研究来增加天线的尺寸，并且有产品问世，比如基于耦合环的天线、折合的环天线、靠集总电容器补偿相位的环天线等。这些天线的尺寸仍然不够大，无法在一个大型货架上产生大面积均匀分布的电磁场。文献“RFID Smart Shelf with Confined Detection Volume at UHF，Carla R.Mederios，Jorge R.Costa，and Carlos A.Fernandes，IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters，2008，Vol.7，p773-776”公开了一种用微带线来实现的货架天线，该天线可以随意的改变长度，但是宽度不能变宽。文献“Near-Field Antenna for RFID Smart Shelf in UHF，Wonkyu Choi，Jeong-Seok Kim，Ji-Hoon Bae，Gilyoung Choi，and Jong-Suk Chae，Antennas and Propagation Society International Syposiuim，2009，p1-4”公开了另一种货架天线，是采用功分器将馈线分成很多根平行的微带线，然后通过地板上的很多根缝隙将电场能量耦合出去，这种方法由于有功分器，所以每根线上的电流会减小，因此减弱了天线的作用距离。

发明内容

为了克服现有技术采用功分器后导致每根线上的电流减小的不足，本发明提供一种超高频段智能货架RFID读写器天线，该天线可以产生大面积的均匀分布的磁场。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括PCB基板、同轴接头和金属导带，上层PCB基板和下层PCB基板通过若干个尼龙柱支撑形成空气间隙；上层PCB基板的上表面具有上表面金属导带，下层PCB基板的下表面具有下表面金属导带，下层PCB基板的上表面为整体覆铜；该整体覆铜和下层PCB基板、下表面金属导带一起形成微带线，该整体覆铜和空气间隙、上层PCB基板、上表面金属导带一起形成微带线；上表面金属导带和下表面金属导带均有多根，并通过导电柱交替相连上表面金属导带和下表面金属导带的末端，将所述的上表面金属导带和下表面金属导带串联，第一根上表面金属导带的一端和同轴接头相连，最后一根上表面金属导带的一端连接匹配负载；信号从同轴接头馈入，经过上表面金属导带和下表面金属导带交替传输，最后到达匹配负载；上表面金属导带的宽度按照信号传输的顺序逐渐增加，宽度增加的程度以流经各个上表面金属导带的电流值不变为准则，所形成的微带线的特征阻抗从同轴接头连接处到匹配负载处逐渐减小，这样即使在有辐射损耗存在的情况下仍然可以保持上表面金属导电上的电流不变；上表面金属导带激励出切向的磁场，选择上表面金属导带和下表面金属导带的长度，使相邻单根上表面金属导带和单根下表面金属导带产生的相移量之和为波长的整数倍，这样相邻上表面金属导带激励出的切向磁场为同相，叠加在一起，形成大面积的切向磁场分布。

本发明的有益效果是：没有采用功分器，而是通过上表面金属导带和下表面金属导带交替连接，这样上表面金属导带上的电流较强；改变天线的长度和改变天线的宽度，即上表面金属导带和下表面金属导带的根数和长度，都对天线的性能改变不大，所以可以方便的设计出不同面积的天线；由于信号长距离传输会有衰减，而上表面金属导带的宽度逐渐增加，降低了微带线的特征阻抗，抵消了信号的衰减，使得在上表面金属导带上的电流分布并不降低，所以天线上部的磁场分布均匀。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明