[发明专利]一种稳覆盖的超高频RFID平面近场天线

说明书

本发明提供一种稳覆盖的超高频RFID平面近场天线，包括依次层叠的金属地板、介质板和辐射层；辐射层由功分网络和2~4个辐射器构成；功分网络位于辐射层的中间部位，辐射器均匀分布在功分网络周围；辐射器包括辐射体、第一跳线、第二跳线组和3~18组吸收枝节；辐射体位于辐射器的中间部位，吸收枝节将辐射体包围；功分网络包括数目与辐射器的数目匹配的第一微带；辐射体由主体微带构成；第一微带的一端与主体微带的一端相接于第一点；主体微带绕着第一点旋转弯折延伸；吸收枝节包括弧形微带和第一集总元件；弧形微带的一端通过第一集总元件接地，另一端与主体微带的位于辐射体外缘的位置处相接；弧形微带的电流方向与主体微带的电流方向相反。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其是指一种稳覆盖的超高频RFID平面近场天线。

背景技术

射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术飞速发展，已经广泛应用于各个领域，尤其是仓库管理、智能物流、无人零售、智能家居、智能可穿戴设备等行业。在各行业的实际应用中，RFID系统的工作环境越来越复杂，读写天线和电子标签也更加趋于小型化、轻量化和超薄化。在这样的环境中，要提高系统的读取速度和读取正确性，对RFID系统提出了更加高的要求。其中，读写天线是影响RFID系统性能的重要部件，天线的远近场分布对读取距离和读取区域的控制起到决定性作用，会影响到标签是否漏读和串读。因此，读写天线的设计十分重要。

一般来说，超高频RFID系统利用远场辐射和散射原理来实现，作用距离通常较远，读写器天线一般为圆极化天线，如文献“Q. Liu, et al., Compact 0.92/2.45-GH Dual-Band Directional Circularly Polarized Microstrip Antenna for Handheld RFIDReader Applications, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 63,no. 9, pp. 3849-3856, Sept. 2015”所描述的就是一种典型的RFID远场读写天线。对于这一类的天线而言，一般要求效率尽可能高，轴比尽可能低，轴比波宽尽可能宽，以便有足够宽的读取范围和足够远的读取距离。

近年来，随着智能物流和新零售等全新应用场景的涌现，超高频RFID近场读写系统逐渐被广泛应用。这类系统的读写天线一般采用近场天线，天线的辐射能量主要分布在近场区，远场区的能量非常小，因此，当标签放置近场区时，会感应到电磁波能量，激活标签上面的芯片，然后，把其中存储的数据信息发送给读写器，实现标签芯片与上位机的通信，而标签放在远场区不会被读到，避免了串读。与传统远场RFID系统相比，除了标签维持不变外，近场RFID读写系统对读写天线提出了全新的设计要求和设计挑战，主要体现在以下几方面：（1）正前方读取距离必须限定在特定距离内，既要避免串读到区域外的标签，也要保证区域内能的标签能被充分激活；（2）区域内场分布应尽量均匀，避免出现读写盲区；（3）区域边沿场分布应该快速衰减，避免误读邻区标签。这几点对天线设计来说，挑战是巨大的，因为均匀的场分布和陡峭的边沿衰减往往是一对矛盾。

目前市面上大多数近场天线都是微带漏波天线，利用微带线信号传输过程中泄露电磁波来感应和激活标签。但是，如果天线设计不合理，边沿感应场抑制不够，把天线口径外非目标标签也读取到，就会造成串读现象。此外，如果在天线规定口径范围内场强分布不均匀，就会出现盲点，导致标签漏读。市面上的近场天线大多存在着边沿控制差或者读取盲点较多的问题，少有看到可以同时解决这个两个问题的低成本近场天线。此外，市面上的微带近场天线大多是基于多层PCB板结构，天线辐射结构和馈电网络分布在不同层，这虽然降低了设计难度，但大幅度增加了天线成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：设计一种具有均匀的场分布且具有陡峭的边沿衰减的中间部位无盲点的低成本稳覆盖的超高频RFID平面近场天线。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：