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發(fā)卡器及其內(nèi)置天線的制作方法

文檔序號(hào):7204660閱讀:267來源:國知局
專利名稱:發(fā)卡器及其內(nèi)置天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型專利涉及一種微波通訊天線,尤其涉及射頻識(shí)別系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)使用的發(fā) 卡器及其內(nèi)置天線。
背景技術(shù)
射頻識(shí)別系統(tǒng)發(fā)卡器天線應(yīng)用頻段為840MHz 845MHz,發(fā)卡器應(yīng)用領(lǐng)域非常的 廣泛,主要通過人工操作,完成對單張高頻、超高頻或高頻超高頻一體RFID標(biāo)簽信息的建 檔、數(shù)據(jù)修改等操作。本質(zhì)上,發(fā)卡器是一個(gè)小型的標(biāo)簽讀寫裝置,需要與標(biāo)簽管理軟件配 合使用。根據(jù)發(fā)卡器的實(shí)際使用場景,其一般具有發(fā)射功率小、整機(jī)功耗低、讀寫距離近、便 于人工操作等特點(diǎn),是構(gòu)建RFID應(yīng)用系統(tǒng)的重要組成部分。目前要求發(fā)卡器天線為內(nèi)置近場天線,在工作頻段內(nèi)對各種標(biāo)簽進(jìn)行讀取,且在 讀卡區(qū)域無盲點(diǎn)。受實(shí)際應(yīng)用場景限制,可識(shí)別距離需控制在一定范圍之內(nèi),超高頻標(biāo)簽與 發(fā)卡器表面有效距離不超過10厘米,且識(shí)別范圍控制在一個(gè)較小的區(qū)域內(nèi),以保證對堆放 在發(fā)卡器周圍的標(biāo)簽不誤操作。由于發(fā)卡器要求小型化,所以現(xiàn)有的天線在尺寸非常小的條件下場強(qiáng)較弱,且場 分布不均勻。針對相關(guān)技術(shù)中發(fā)卡器的內(nèi)置天線在尺寸非常小的條件下場強(qiáng)較弱,且場分布不 均勻的問題,目前尚未提出有效的解決方案。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種發(fā)卡器的內(nèi)置天線,以至少解決現(xiàn)有的天線 在尺寸非常小的條件下場強(qiáng)較弱,且場分布不均勻的問題。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面,提供了一種射頻識(shí)別系統(tǒng)發(fā)卡器的天線,包括天線 基板和連接饋線,基板包括介質(zhì)板、設(shè)置在介質(zhì)板上的偶極子天線、與偶極子天線處于同 一平面的至少兩個(gè)共面寄生單元;偶極子天線具有彎折的形狀;至少兩個(gè)共面寄生單元分 別設(shè)置在偶極子天線的兩側(cè)并與偶極子天線耦合。優(yōu)選地,連接饋線與偶極子天線同軸饋線連接。優(yōu)選地,介質(zhì)板為95mm X 77mm X 1mm長方體的FR4板材,介電常數(shù)為4. 4。優(yōu)選地,內(nèi)置天線通過串聯(lián)和并聯(lián)進(jìn)行阻抗匹配。優(yōu)選地,偶極子天線包括兩個(gè)臂,分別為第一臂和第二臂。優(yōu)選地,第一臂包括垂直連接的第一直臂和第二直臂;第二臂包括垂直連接的第 四直臂和第五直臂;第一直臂與第四直臂形成一條直線段,第二直臂和第五直臂分別設(shè)置 在直線段的兩側(cè);至少兩個(gè)共面寄生單元為兩個(gè)共面寄生單元,兩個(gè)共面寄生單元關(guān)于直 線段的中點(diǎn)對稱并且形狀相同。優(yōu)選地,兩個(gè)共面寄生單元為矩形。優(yōu)選地,第一臂還包括第三直臂,第一直臂與第三直臂平行,第三直臂與第一直臂分別位于第二直臂兩端并且位于同一側(cè);第二臂還包括與第六直臂,第四直臂與第六直臂 平行,第四直臂與第六直臂分別位于第五直臂兩端并且位于同一側(cè)。根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面,提供了一種發(fā)卡器,包括前面所述的內(nèi)置天線。優(yōu)選地,發(fā)卡器為無源高頻和超高頻混合RFID發(fā)卡器,發(fā)卡器中包括高頻線圈, 高頻線圈將基板包圍在其中。本實(shí)用新型的內(nèi)置天線采用設(shè)置在介質(zhì)板上的偶極子天線、與偶極子天線處于同 一平面的至少兩個(gè)共面寄生單元;偶極子天線具有彎折的形狀,在較小的空間內(nèi)增加了天 線的有效長度,因而增強(qiáng)了場強(qiáng),在滿足發(fā)卡器系統(tǒng)的功率需求的情況下,極大地縮短了天 線的尺寸;至少兩個(gè)共面寄生單元分別設(shè)置在偶極子天線的兩側(cè)并與偶極子天線耦合,起 到均勻場分布和增強(qiáng)場強(qiáng)的作用,并消除了讀卡盲點(diǎn),解決了現(xiàn)有的天線在尺寸非常小的 條件下場強(qiáng)較弱,且場分布不均勻的問題。

此處所說明的附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解,構(gòu)成本申請的一部分, 本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型,并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的不當(dāng) 限定。在附圖中圖1示意性地示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種基板的結(jié)構(gòu);圖2示意性地示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種基板的結(jié)構(gòu);圖3示意性地示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種鋪銅輻射面的結(jié)構(gòu);圖4示意性地示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的共面共面寄生單元結(jié)構(gòu);圖5示意性地示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的同軸饋線連接結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。需要說明的是,在不沖 突的情況下,本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合?,F(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述如圖1至圖5所示,根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種發(fā)卡器的內(nèi)置天線包括天線 基板1和連接饋線2,基板包括介質(zhì)板10、設(shè)置在介質(zhì)板上的偶極子天線20、與偶極子天 線處于同一平面的至少兩個(gè)共面寄生單元30 ;偶極子天線20具有彎折的形狀;至少兩個(gè) 共面寄生單元30分別設(shè)置在偶極子天線的兩側(cè)并與偶極子天線耦合。偶極子天線20具 有彎折的形狀,相對于直線形的其他天線,例如半波振子天線,彎折形狀在較小的空間內(nèi)增 加了天線的有效長度,因而增強(qiáng)了場強(qiáng),在滿足發(fā)卡器系統(tǒng)的功率需求的情況下,極大地縮 短了天線的尺寸。本實(shí)用新型的天線例如應(yīng)用于射頻識(shí)別系統(tǒng)發(fā)卡器內(nèi),應(yīng)用頻段可以為 840MHz-845MHz。一般的半波振子天線的尺寸都是18cm(840MHz)左右,而我們的尺寸還不 到其一半。介質(zhì)板10可以為95mmX 77mmX 1mm長方體的FR4板材,介電常數(shù)為4. 4,這樣,天
線尺寸小,輻射效率及相關(guān)功能較好。偶極子天線20通常為鋪銅輻射面,其具有彎折的形狀,如圖2所示,偶極子天線20 為圓弧形,如圖3所示,偶極子天線20為臺(tái)階形或近似臺(tái)階形。這樣形狀較為規(guī)則,便于制作和調(diào)整。除了圖中給出的兩種彎折的形狀外,偶極子天線20可以有更多的彎折形狀,可 以有各種折彎的組合。這樣可以進(jìn)行各種靈活調(diào)整。至少兩個(gè)共面寄生單元30,圖2和圖3中為兩個(gè)共面寄生單元30,與偶極子天線 20處于同一平面,通常也為鋪銅輻射面,分別設(shè)置在偶極子天線20的兩側(cè)并與偶極子天線 20耦合,起到均勻場分布和增強(qiáng)場強(qiáng)的作用,并消除了讀卡盲點(diǎn)。當(dāng)然,至少兩個(gè)共面寄生 單元30可以為數(shù)量合適的更多共面寄生單元30,其數(shù)目以及形狀、與偶極子天線20的位置 的設(shè)計(jì)可以調(diào)整場分布和場強(qiáng)強(qiáng)度。優(yōu)選地,偶極子天線包括形狀相同或不相同(例如,第一臂201和第二臂203可以 長度不同,也可以長度相同,圖3中,兩臂的長度有點(diǎn)不同,以便達(dá)到較好的發(fā)射效果)、對 稱設(shè)置的第一臂201和第二臂203。第一臂201和第二臂203可以為直臂,也可以為曲臂。 如圖3所示,第一臂201和第二臂203為直臂,這樣便于制作和調(diào)試。優(yōu)選地,第一臂201包括垂直連接的第一直臂2011和第二直臂2013,;第二臂203 包括垂直連接的第四直臂2031和第五直臂2033 ;第一直臂2011與第四直臂2031形成一 條直線段,第二直臂2013和第五直臂2033分別設(shè)置在直線段的兩側(cè);第一臂201和第二臂 203基本呈L形,至少兩個(gè)共面寄生單元30為兩個(gè)共面寄生單元30。兩個(gè)共面寄生單元關(guān) 于直線段的中點(diǎn)對稱并且形狀相同,偶極子天線20呈臺(tái)階形,兩個(gè)共面寄生單元30例如為 矩形,還可以為正方形,梯形,規(guī)則或不規(guī)則的其他多邊形。當(dāng)然,兩個(gè)共面寄生單元30如 果不關(guān)于直線段的中點(diǎn)對稱或者形狀不相同,只要調(diào)整兩個(gè)共面寄生單元30的形狀、以及 與偶極子天線20的位置也可以調(diào)整場分布和場強(qiáng)強(qiáng)度,只不過這樣的調(diào)整要比兩個(gè)共面 寄生單元30為規(guī)則形狀的調(diào)整復(fù)雜。優(yōu)選地,如圖3所示,第一臂還包括第三直臂2015,第一直臂2011與第三直臂 2015平行,第三直臂2015與第一直臂2011分別位于第二直臂2013兩端并且位于同一側(cè); 第二臂還包括與第六直臂2035,第四直臂2031與第六直臂2035平行,第四直臂2031與第 六直臂2035分別位于第五直臂2033兩端并且位于同一側(cè)。這種形狀是在前面的臺(tái)階形的 兩端又增加了折彎,偶極子天線20的彎折形狀可以有多個(gè)彎折和各種形狀,其目的是為了 增強(qiáng)場強(qiáng),均步場強(qiáng)。優(yōu)選地,連接饋線2與天線基板1的偶極子天線20的連接為同軸饋線饋電。所述 同軸饋線饋電是將連接饋線2的的外皮與偶極子的一個(gè)臂,例如第一臂201或第二臂203 進(jìn)行焊接,與外皮同軸線的芯線與偶極子的另一個(gè)臂第二臂203或第一臂201進(jìn)行焊接,由 于同軸線的芯線和外皮相位相差180度,正好滿足了偶極子的兩個(gè)臂的相位差為180度的 要求。優(yōu)選地,內(nèi)置天線通過串聯(lián)和并聯(lián)匹配相結(jié)合的方式進(jìn)行阻抗匹配,以使輻射效 率達(dá)到最高。第一臂201和第二臂203之間通常是斷開的,通過在第一臂201和第二臂203 之間設(shè)置電感等部件使內(nèi)置天線通過串聯(lián)和并聯(lián)匹配相結(jié)合的方式進(jìn)行阻抗匹配。電感等 部件與第一臂201和第二臂203之間的距離可以調(diào)整內(nèi)置天線進(jìn)行阻抗匹配的方式。為了 使內(nèi)置天線通過串聯(lián)和并聯(lián)匹配相結(jié)合的方式進(jìn)行阻抗匹配,在第一臂201和第二臂203 之間設(shè)置合適的距離以便給電感等部件留出串聯(lián)或并聯(lián)的選擇余地。電感等部件設(shè)置的具 體位置要根據(jù)設(shè)計(jì)要求和實(shí)際使用狀況來確定。天線的基板上有螺孔40,例如為4個(gè),主要是用來和發(fā)卡器的相應(yīng)部分進(jìn)行連接使用的,發(fā)卡器的相應(yīng)部分上有支撐柱,天線通過這些支撐柱保證固定在發(fā)卡器中。本實(shí)用新型還提供了一種發(fā)卡器,包括前面所述的內(nèi)置天線。優(yōu)選地,發(fā)卡器為無 源高頻和超高頻混合RFID發(fā)卡器,發(fā)卡器中包括高頻線圈50,高頻線圈50將基板包圍在其 中,因而高頻線圈50將內(nèi)置天線包圍在其中,解決了高頻線圈對超高頻天線的影響,使發(fā) 卡器達(dá)到高頻和超高頻兼容,并在饋電網(wǎng)絡(luò)上保留了串聯(lián)和并聯(lián)的匹配位置,便于調(diào)試天 線的駐波比,工作頻帶內(nèi)駐波比可以小于1. 2。從以上的描述中,可以看出,本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果本實(shí)用新型的天線場強(qiáng)較強(qiáng),場分布均勻,尺寸相對較小,性能穩(wěn)定,易批量加工, 安裝方便。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已,并不用于限制本實(shí)用新型,對于本 領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則 之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種射頻識(shí)別系統(tǒng)發(fā)卡器的內(nèi)置天線,包括天線基板和連接饋線,其特征在于,所述基板包括介質(zhì)板、設(shè)置在所述介質(zhì)板上的偶極子天線、與所述偶極子天線處于同一平面的至少兩個(gè)共面寄生單元;所述偶極子天線具有彎折的形狀;所述至少兩個(gè)共面寄生單元分別設(shè)置在所述偶極子天線的兩側(cè)并與所述偶極子天線耦合;所述連接饋線與所述偶極子天線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)卡器的內(nèi)置天線,其特征在于, 所述天線的連接方式是同軸饋線饋電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)卡器的內(nèi)置天線,其特征在于,所述介質(zhì)板為95mmX77mmXlmm長方體的FR4板材,介電常數(shù)為4.4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)卡器的內(nèi)置天線,其特征在于,所述內(nèi)置天線通過采用串聯(lián)和并聯(lián)匹配相結(jié)合的方式進(jìn)行阻抗匹配。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)卡器的內(nèi)置天線,其特征在于, 所述偶極子天線包括兩個(gè)臂,分別為第一臂和第二臂。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)卡器的內(nèi)置天線,其特征在于, 所述第一臂包括垂直連接的第一直臂和第二直臂; 所述第二臂包括垂直連接的第四直臂和第五直臂;所述第一直臂與所述第四直臂形成一條直線段,所述第二直臂和所述第五直臂分別設(shè) 置在所述直線段的兩側(cè);所述至少兩個(gè)共面寄生單元為兩個(gè)共面寄生單元,所述兩個(gè)共面寄生單元關(guān)于所述直 線段的中點(diǎn)對稱并且形狀相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)卡器的內(nèi)置天線,其特征在于, 所述兩個(gè)共面寄生單元為矩形。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)卡器的內(nèi)置天線,其特征在于,所述第一臂還包括第三直臂,所述第一直臂與所述第三直臂平行,所述第三直臂與所 述第一直臂分別位于所述第二直臂兩端并且位于同一側(cè);所述第二臂還包括與第六直臂,所述第四直臂與所述第六直臂平行,所述第四直臂與 所述第六直臂分別位于所述第五直臂兩端并且位于同一側(cè)。
9.一種發(fā)卡器,其特征在于,包括權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的內(nèi)置天線。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)卡器,其特征在于,所述發(fā)卡器為無源高頻和超高頻混合RFID發(fā)卡器,所述發(fā)卡器中包括高頻線圈,所述 高頻線圈將所述基板包圍在其中。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種射頻識(shí)別系統(tǒng)發(fā)卡器的內(nèi)置天線,包括天線基板和連接饋線,基板包括介質(zhì)板、設(shè)置在介質(zhì)板上的偶極子天線、與偶極子天線處于同一平面的至少兩個(gè)共面寄生單元;偶極子天線具有彎折的形狀;至少兩個(gè)共面寄生單元分別設(shè)置在偶極子天線的兩側(cè)并與偶極子天線耦合。本實(shí)用新型的天線場強(qiáng)較強(qiáng),場分布均勻,尺寸相對較小,性能穩(wěn)定,易批量加工,安裝方便。
文檔編號(hào)H01Q1/22GK201601219SQ20092035201
公開日2010年10月6日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者李靜 申請人:中興通訊股份有限公司
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