[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

说明书

本发明公开了一种应用于智能电信机柜的超高频RFID读写器阵列天线，以功率传输效率最优化理论为基础，采用四单元线极化微带阵列天线的形式，天线工作在922.5MHz，其中四单元阵列工作频段仿真结果为900‑930MHz，覆盖了我国RFID超高频段(920‑925MHz)，实现了RFID读写器天线在金属电信机柜环境下均匀的近场分布，并对RFID标签具有良好的读取。

技术领域

本发明涉及电子天线领域，涉及一种应用于智能电信机柜的超高频RFID读写器阵列天线。

背景技术

近年来，针对近场RFID读写器天线的研究越来越受到人们的重视。对于低频段与高频段的读写器天线，它的工作范围在近场区域，受环境影响小，但是传输数据速率较低。超高频段的RFID读写器天线由于高信息传输交换速率以及与低频段和高频段同样可靠的标签识别能力受到研究者的关注。为避免RFID标签的误读或漏读，近场RFID读写器天线必须在目标识别区域有均匀的近场分布和较强的抵抗复杂电磁环境的能力。对于应用于电信机柜的RFID读写器天线，现阶段的研究没有充分考虑到金属机柜的影响，往往造成RFID标签的漏读或误读。

本发明基于功率传输最优化理论，采用四单元微带天线阵列的形式，避免了采用单个天线不能有效覆盖目标识别区域的问题，通过根据优化得到的激励分布设计的馈电网络，实现了RFID读写器天线在金属电信机柜环境下均匀的近场分布。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种应用于智能电信机柜的超高频RFID读写器阵列天线，以功率传输效率最优化理论为基础，采用四单元线极化微带阵列天线的形式，天线工作在922.5MHz(本发明不限于特定频率。频率改变时，设计方法类似)。其中四单元阵列工作频段仿真结果为900-930MHz，覆盖了我国RFID超高频段(920-925MHz)，实现了RFID读写器天线在金属电信机柜环境下均匀的近场分布，并对RFID标签具有良好的读取。

技术方案：本发明所述的应用于智能电信机柜的超高频RFID读写器阵列天线，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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：