技術領域

　　本發明涉及RFID應用技術領域，特別涉及一種小型化窄波束圓極化天線。

　　背景技術

　　射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術。在RFID(Radio Frequency Identification，射頻識別)系統中，識別信息存放在電子數據載體中，電子數據載體成為應答器。應答器中存放的識別信息由閱讀器讀出，在一些應用中，閱讀器不僅可以讀出存放的信息，而且可以對應答器寫入數據，這種讀寫操作是通過雙方之間的無線通信來實現的。微帶天線作為RFID系統中常用的定向天線形式，對RFID的發展和應用有著極其重要的意義。

　　從微帶天線的概念提出以來，由于它具有結構簡單、體積小、重量輕、低剖面、易與載體共形等優點，已廣泛的應用于衛星通信、雷達、射頻識別、導航等領域。其中圓極化微帶天線又因其能夠接受任意極化的來波且其輻射的圓極化波可以被任意極化的天線所接收的優點而越來越受到青睞。微帶天線產生圓極化波的關鍵是產生幅度相等，相位相差90度的兩個相互正交的線極化波，即產生兩個在空間和時間上都正交的線極化波。

　　為達到上述要求，圓極化微帶天線在結構上主要可以分為以下三種形式：單點饋電、雙點饋電或四點饋電。其中單點饋電圓極化微帶天線結構最為簡單，但缺點是軸比帶寬較窄，實用性不強;雙點饋電可以不同程度地擴展圓極化軸比帶寬，但都采用了多層結構，破壞了天線的低剖面性;四點饋電的天線又由于其復雜性和不穩定性，使用率較低。

　　發明內容

　　本發明的目的在于，克服單點饋電導致的帶寬窄的缺點，提供一種寬軸比帶寬、小型化、結構簡單、性能穩定的小型化窄波束圓極化天線。

　　為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

　　一種小型化窄波束圓極化天線，包括絕緣介質板、位于絕緣介質板正面的饋電網絡、位于絕緣介質板背面的金屬底板、以及安裝于絕緣介質板正面且與饋電網絡連接的八個金屬輻射陣子;

　　所述饋電網絡具有一個輸入端和八個輸出端，包括若干個相互連接的功分器和移相器，用于將從輸入端輸入的信號轉化為兩個四路等幅、相位差依次為90度的信號，分別從八個輸出端輸出給八個金屬輻射陣子;

　　所述金屬底板為覆銅層，連接到地;

　　所述金屬輻射陣子為PIFA形式的陣子。

　　優選地，所述饋電網絡的輸入端通過SMA探針饋電或通過同軸線焊接饋電。

　　優選地，所述四個金屬輻射陣子在所述對稱饋電網絡上方沿順時針或逆時針方向圍成一正方形，其中心為絕緣介質板的中心。

　　優選地，所述饋電網絡包括第一級阻抗變換電路、第二級電路移相電路

　　其中阻抗變換電路由50歐姆延長線與70歐姆四分之一波長阻抗變換線組成。

　　第二級電路移相電路由共面波導線與耦合器組成，通過第一級阻抗變換電路連接耦合器，進行功率等分相位移相90度后通過兩段共面波導線分別移相功分至0度、90度、180度、270度。分別連接到PIFA陣子

　　優選地，所述絕緣介質板為聚四氟乙烯板或FR-4絕緣板。

　　優選地，所述金屬輻射陣子由不銹鋼、洋白銅或PCB構成。

　　優選地，所述移相器為共面波導或微帶線形式的移相器。

　　優選地，所述功分器為陶瓷耦合器或者微帶線等功率等分相位改進器件。

　　優選地，所述PIFA陣子，可以是PIFA陣子也可以是dipole陣子。

　　同現有的技術相比較，本發明提供的一種小型化窄波束天線具有尺寸小巧、波束集中、圓極化性能好、性能穩定，易于量產等優點。本發明不僅克服了單端口饋電的帶寬窄，體積大的缺陷，而且簡化了多端口饋電系統復雜的缺點，提高了性能，更加適合RFID行業門禁系統的應用。

　　附圖說明

　　圖1是本實用實施例的饋電網絡底面示意圖。

　　圖2是本實用實施例的饋電網絡頂示意圖。

　　圖3為本發明實施例的俯視結構示意圖。

　　圖4為本發明實施例的金屬輻射陣子的結構示意圖。

　　圖5為本發明實施例的側示意圖。

　　具體實施方式

　　下面將結合附圖和具體的實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。

　　如圖1和圖2、圖5所示，本發明實施例提供的一種小型化窄波束圓極化天線，包括絕緣介質板6、位于絕緣介質板6正面的饋電網絡3、位于絕緣介質板6背面的金屬底板7、以及安裝于絕緣介質板6正面且與饋電網絡3連接的四個金屬輻射陣子4。

　　所述絕緣介質板6為矩形，為聚四氟乙烯板或FR-4絕緣板。

　　所述饋電網絡3具有一個輸入端和八個輸出端，包括若干個相互連接的功分器和移相器，用于將從輸入端輸入的信號轉化為兩條四路等幅、相位差依次為90度的信號，分別從四個輸出端輸出給八個金屬輻射陣子4。

　　所述金屬底板7為覆銅層，連接到地。金屬底板7是在絕緣介質板6的背面全部鋪銅形成的，并設有饋電焊盤，能夠使得饋電網絡3呈共面波導的傳輸特性，增加信號穩定性。

　　具體地，如圖3所示，所述饋電網絡3由一個陶瓷功分器2、四個微帶等功分器和六個微帶移相器組成，均印刷在絕緣介質板6的正面。絕緣介質板6的中間設有饋電孔8，所述饋電孔8將絕緣介質板6貫通并與饋電網絡3的輸入端(即陶瓷功分器2的輸入端)直接相連，便于放置饋電接頭并用于饋入初始信號。由于陶瓷功分器2為四端口器件，在使用其他三個端口的時候要將第四端口進行負載匹配，本發明實施例中，使用50歐姆的電阻9進行負載匹配。

　　優選地，在本發明實施例中，所述金屬輻射陣子4為PIFA(Planar Inverted-F Antenna，平面倒F型天線)形式的陣子。如圖4所示，PIFA形式的陣子包括垂直部分和水平部分，所述垂直部分的下端垂直固定于饋電網絡上，垂直部分的上端與水平部分連接，所述水平部分則與饋電網絡平行，整體形成一個躺倒的“F”的形狀。所述金屬輻射陣子4由PCB、不銹鋼、洋白銅或其他金屬導體材料制成。四個PIFA形式的金屬輻射振子4，一方面大大縮小了陣子長度，利于天線小型化，另一方面對天線的穩定性有很大提高。

　　所述四個金屬輻射陣子4按照一定的順序依次安裝在絕緣介質板6正面的饋電網絡3上，其高度可調。

　　本實用提供的一種小型化窄波束圓極化天線，其工作頻段可以是RFID的超高頻，也可以是433MHz或2.4GHz等頻段。可通過調節金屬輻射陣子的長度和饋電網絡上微帶線寬度長度以及陣子距離地板的高度，來大范圍或者小范圍調節天線的工作頻段。

　　同現有的技術相比較，本實用提供的一種小型化窄波束圓極化天線具有寬軸比帶寬，圓極化，高增益，小型化，性能穩定，易于量產等優點。本實用不僅克服了單端口饋電的帶寬窄，體積大的缺陷，而且簡化了多端口饋電系統復雜的缺點，提高了性能，更加適合RFID行業的應用。

　　以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

　　1、一種小型化窄波束圓極化天線，其特征在于，包括絕緣介質板、位于絕緣介質板正面的饋電網絡、位于絕緣介質板背面的金屬底板、以及安裝于絕緣介質板正面且與饋電網絡連接的八個金屬輻射陣子;

　　所述饋電網絡具有一個輸入端和八個輸出端，包括若干個相互連接的功分器和移相器，用于將從輸入端輸入的信號轉化為兩個四路等幅、相位差依次為90度的信號，分別從八個輸出端輸出給八個金屬輻射陣子;

　　所述金屬底板為覆銅層，連接到地;

　　所述金屬輻射陣子為PIFA形式的陣子。

　　2、根據權利要求1所述的小型化窄波束圓極化天線，其特征在于，所述兩路等幅，帶相位差金屬陣子間距約為該頻率的半波長。

　　3、根據權利要求1所述的小型化窄波束圓極化天線，其特征在于，所述四個金屬輻射陣子在饋電網絡上方沿順時針或逆時針方向圍成一正方形，其中心為絕緣介質板的中心。

　　4、根據權利要求1所述的小型化窄波束圓極化天線，其特征在于，所述天線在長邊方向角度約為45度，遠窄與普通微帶天線70度的角度。

　　5、根據權利要求1所述的小型化窄波束圓極化天線，其特征在于，所述絕緣介質板為圓形或矩形。

　　6、根據權利要求1所述的小型化窄波束圓極化天線，其特征在于，所述絕緣介質板為聚四氟乙烯板或FR-4絕緣板。

　　7、根據權利要求1所述的小型化窄波束圓極化天線，其特征在于，所述金屬輻射陣子由不銹鋼、洋白銅或PCB構成。

　　8、根據權利要求1所述的小型化窄波束圓極化天線，其特征在于，所述移相器為共面波導或微帶線形式的移相器。

　　9、根據權利要求1所述的小型化窄波束圓極化天線，其特征在于，所述功分器為陶瓷功分器或者微帶線等功率功分器。

　　本發明涉及一種小型化窄波束圓極化天線，包括絕緣介質板、位于絕緣介質板正面的饋電網絡、位于絕緣介質板背面的金屬底板、以及安裝于絕緣介質板正面且與饋電網絡連接的四個金屬輻射陣子;所述饋電網絡用于將從輸入端輸入的信號轉化為四路等幅、相位差依次為90度的信號，分別從四個輸出端輸出給四個金屬輻射陣子;所述金屬底板為覆銅層，連接到地;所述金屬輻射陣子為PIFA形式的陣子。同現有的技術相比較，本發明提供的一種小型化窄波束圓極化天線具有寬軸比帶寬，圓極化，高增益，小型化，性能穩定，易于量產等優點。本發明不僅克服了單端口饋電的帶寬窄，體積大的缺陷，而且簡化了多端口饋電系統復雜的缺點，提高了性能，更加適合RFID行業的應用。