[发明专利]应用于智能电信机柜的超高频RFID读写器阵列天线

权利要求书

1.一种应用于智能电信机柜的超高频RFID读写器阵列天线，其特征在于包括

微带天线单元，可设置在机柜靠近柜门的侧壁处，并且为了满足机柜监控覆盖范围的要求，在机柜内设置至少两个微带天线单元；微带天线单元的垂直读取范围不少于700mm；

接收天线单元，接收天线单元设置在机柜内的电场扫描线处，其数量与微带天线单元相同，且接收天线单元之间为等距排列，接收天线单元与微带天线单元构成了近场传输系统；

馈电网络，馈电网络与微带天线单元设置在一起，并且通过同轴馈线的焊接方式与微带天线单元连通，馈电网络采用功率传输最优化理论以获得的优化激励。

2.根据权利要求1所述的应用于智能电信机柜的超高频RFID读写器阵列天线，其特征在于微带天线单元为方形线极化微带天线，其馈电方式采用同轴馈电，其基板采用介电常数为4.4、损耗正切角为0.02、厚度为3mm的FR4材料，其天线单元的尺寸参数L＝75.7mm，D＝15mm。

3.根据权利要求1所述的应用于智能电信机柜的超高频RFID读写器阵列天线，其特征在于微带天线单元预先设置在长宽厚为650mm×120mm×3mm的基板上，基板仍采用FR4材料；微带天线单元间距为160mm。

4.根据权利要求1所述的应用于智能电信机柜的超高频RFID读写器阵列天线，其特征在于馈电网络的基板同样采用FR4材料，基板的长宽厚为650mm×120mm×1.6mm，馈电网络的基板与预先设置微带天线单元的基板之间贴合设置，且两者之间设置有一个金属地。

5.根据权利要求1所述的应用于智能电信机柜的超高频RFID读写器阵列天线，其特征在于馈电网络的优化激励获得方式如下：

假设一个由N端口的发射天线阵列和M端口接收天线阵列组成的近场传输系统，整个近场赋形系统可以看成是一个M+N端口网络，并可以通过(N+M)×(N+M)散射矩阵如式(1)表示：

其中，发射天线阵列和接收天线阵列归一化的入射波和反射波可以分别表示为：

字母下标‘t’代表的是发射天线，下标‘r’代表的是接收天线，这里将这个近场赋形传输系统的最大功率传输效率T_array描述为接收天线阵列负载接收到的功率与发射天线阵列总输入功率的比值：

假设接收天线各个单元是完全匹配的，则可以得到[a_r]＝0，通过将其代入式(1)和式(2)中可以得到：

在上式(3)中，(·,·)表示为两个向量矢量的内积，[A]和[B]表示两个阵列，分别为：

当收发系统完全匹配时，接收天线阵列归一化的入射波[b_r]可以表示为：

[b_r]＝[S_rt][a_t] (4)

要得到均匀的电场分布，功率传输效率必须在以下约束条件下求最大值：

因此，近场赋形阵列优化问题可以表示为一个二次约束问题：

其中，x表示[a_t]，上标H表示埃尔米特运算；

我们引入了n_r×1维的校正矩阵y来代替直接求解公式(6)；因此，公式(6)可以表示为：

其中，矩阵S表示[S_rt]，

我们可以用拉格朗日乘子法求解公式(7)，其解为：

x^*＝A^-1S^H(SA^-1S^H)^-1y (8)

通过求解式(8)可获得接收天线和发射天线阵列之间的最大传输效率，同时得到发射阵列天线最佳激励振幅和相位，并通过设计馈电网络实现。