[发明专利]应用于公交车的双频RFID标签天线

说明书

技术领域

    本发明涉及汽车天线技术，具体是应用于公交车的双频RFID标签天线。

背景技术

常见的公交车天线均是柱状体天线，其安装不方便，使得车体顶部设置有突出，外观影响大，而天线外置经常遭受风吹日晒，使用寿命低，因此，我们需要设置一种具备较宽宽度的平板式天线，可以克服传统柱状天线的缺陷，而设置出的平板天线可以集成在车顶，不会外露，外观结构造型良好，使用寿命可以提高，过去几年的研究表明，TEM 喇叭 、贴片天线和开槽天线等可以作为超宽带天线使用，其中贴片天线有轮廓低、重量轻、容易集成和制造成本低等优点，在移动通信的应用中有潜在的优势。但是贴片天线的带宽比较窄，一些研究者已经尝试做了增进带宽的工作，电阻加载和改变天线的形状是两类成功的尝试。电阻加载会降低天线的效。有的平面单极子天线有一个较大的地板与天线臂垂直放置，这给天线的小型化设计带来了不便。共面波导馈电和开槽相结合的方法也可以增加天线的带宽。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于公交车的双频RFID标签天线，可以实现了天线的较宽的宽带。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：应用于公交车的双频RFID标签天线，包括介质基板，介质基板上方设置有辐射铜板，辐射铜板为一个长为L1、宽为W的矩形铜板，矩形铜板设置有矩形的第一中心裂缝、矩形的第二中心裂缝、矩形的第三中心裂缝，矩形的第四中心裂缝，第一中心裂缝的轴线、第二中心裂缝的轴线、第三中心裂缝的轴线，第四中心裂缝的轴线重合于一根直线P，直线P为矩形铜板的长边的中线，第一中心裂缝的轴线、第二中心裂缝的轴线、第三中心裂缝的轴线，第四中心裂缝顺次连接，且第一中心裂缝远离第二中心裂缝的长边与矩形铜板的一个长边齐平，第四中心裂缝远离第三中心裂缝的长边与矩形铜板的另一个长边齐平，还包括四个第一侧裂缝和四个第二侧裂缝，四个第一侧裂缝中有2个第一侧裂缝位于直线P左侧、另外2个第一侧裂缝位于直线P右侧，四个第二侧裂缝中有2个第二侧裂缝位于直线P左侧、另外2个第二侧裂缝位于直线P右侧。

介质基板为相对介电常数为4.4、厚度为1.6mm的FR4介质基板。天线的基本结构是一个采用中心馈电的对称偶极子结构。为使天线具有双频特性，在长度为L1的偶极子结构中加入了三个长度分别为L2、L3、L4的耦合缝隙，即第一中心裂缝和第二侧裂缝和第一侧裂缝。使得长度为L1的偶极子结构末端处电流和长度为L2的耦合缝隙末端处的电流相位差约为180°。频率在910MHz时，天线表面电流强度分布由中央向两端逐渐减小，而频率是2.45GHz时，天线表面电流分布则主要集中在天线中央长度大约为第一中心裂缝部分上。这表明，天线可看成是两个独立的偶极子天线组合而成，其中一个长度为L1，工作频段为910MHz附近， 另一个长度为L2。工作频段为2.45GHz附近。可见，通过控制L1、L2的长度，就可调节天线两个不同的工作频段。

在设计中，可首先根据文献和经验确定各参数的初始值。初始值的确定可根据下述方式：对于长度L1和L2，根据对称偶极子天线的设计理论，选取准则为工作波段波长的四分之一的整数倍。设计时中心频率设定为910MHz和2.45GHz，对应的自由空间波长分别为330mm和122mm，L1的长度取为四分之一波长的两倍，即165mm；L2选为四分之一波长，即30mm。在上述参数的基础上，发现随着长度L2的增加，天线的较高的谐振频率会向低频带下降，而较低的谐振频率则几乎不变。当缝隙宽度S从0.5mm以步长0.5mm增加到3mm时，天线的较高的谐振频率从2.58GHz逐步降到2.13GHz，同样较低的谐振频率则几乎不变。当宽度d变化时，天线的回波损耗几乎保持不变。

由此可见，本文所设计的天线所具有的工作带宽足以同时覆盖ISO 18000-6和ISO 18000-4这两个标准所规定的频段。天线的峰值增益，从900MHz到920MHz，增益大概是2.14–2.23 dBi；从2.38GHz到2.52GHz，增益大概是5.30–5.70dBi。在910MHz和2.45GHz时，H平面的方向图几乎是圆形的。

所述第二侧裂缝的长为L4、宽为S，所述第一侧裂缝的长为L3、宽为S。

第一中心裂缝的长为L2、第二中心裂缝的长为d，第三中心裂缝的长为L2，第四中心裂缝的长为S1，L2＞S1＞d。

第一中心裂缝的宽为W2、第二中心裂缝的宽为W2，第三中心裂缝的宽为Q，第四中心裂缝的款为I，Q+I=W2，W=3*W2。