Rfid微帶天線的介質(zhì)基板及該天線的制作方法
【專利摘要】一種RFID微帶天線，包括介質(zhì)基板，所述介質(zhì)基板為正方形板，所述介質(zhì)基板上設(shè)置有垂直穿透所述介質(zhì)基板的兩個(gè)第一通孔，所述第一通孔之間的連線與所述介質(zhì)基板的板平面的對角線正交，所述第一通孔與所述介質(zhì)基板的第一板平面的中心點(diǎn)的連線正交。采用上述介質(zhì)基板的微帶天線具有較高的帶寬。
【專利說明】V10微帶天線的介質(zhì)基板及該天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及天線【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種即10微帶天線的介質(zhì)基板及該天線。

【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來，而？頻段的射頻識別應(yīng)用越來越廣泛，其市場需求及其前景應(yīng)用大大促使了該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展。射頻識別又稱無線射頻識別，是一種非接觸式的無線通信技術(shù)。在尺?10(1^1(110 ？1~6^1161107 1(16111:1^1081:1011,射頻識別)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)信息存放在電子標(biāo)簽中。電子標(biāo)簽中存放的數(shù)據(jù)信息由閱讀器讀出并獲取。天線作為該領(lǐng)域重要的傳輸媒介，隨著射頻應(yīng)用的不斷發(fā)展，天線的設(shè)計(jì)與相關(guān)技術(shù)也在不斷的優(yōu)化并創(chuàng)新。在傳統(tǒng)的天線技術(shù)中，微帶天線具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。因此在對天線尺寸及成本要求越來越高的條件下，微帶天線得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]然而，現(xiàn)有的微帶天線通常采用單饋電方式，即輻射貼片與饋電板之間采用單探針的方式進(jìn)行饋電，而單饋電方式通常圓極化程度不夠高，隔離度差。而對于適用于即10系統(tǒng)的即10微帶天線，其相應(yīng)的帶寬范圍為920-925冊12，而若采用傳統(tǒng)的單饋電方式，也使得即10微帶天線在該范圍內(nèi)的增益較低，從而使得微帶天線的帶寬較窄。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]基于此，有必要提供一種能提高天線帶寬的處10微帶天線的介質(zhì)基板。
[0005]一種即10微帶天線的介質(zhì)基板，其特征在于，所述介質(zhì)基板為正方形板，所述介質(zhì)基板上設(shè)置有垂直穿透所述介質(zhì)基板的兩個(gè)第一通孔，所述第一通孔之間的連線與所述介質(zhì)基板的板平面的對角線正交，所述第一通孔與所述介質(zhì)基板的第一板平面的中心點(diǎn)的連線正交。
[0006]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述介質(zhì)基板的邊長為42臟±3臟，厚度為5臟± 1臟，且所述兩個(gè)第一通孔與所述介質(zhì)基板的第一板平面的中心點(diǎn)的距離均為3.5^^0.
[0007]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述介質(zhì)基板四角為90度圓弧結(jié)構(gòu)，且其半徑為
3臟±2臟0
[0008]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述介質(zhì)基板為陶瓷材料，且其介電常數(shù)在18至22之間。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一通孔的孔徑為0.2臟至2臟。
[0010]此外，還有必要提供一種具有較高帶寬的即10微帶天線。
[0011]一種即10微帶天線，包括:
[0012]前述任意一種介質(zhì)基板，所述介質(zhì)基板的第一板平面設(shè)置有正方形的金屬貼片；
[0013]與所述介質(zhì)基板的第二板平面貼合的絕緣底板，所述絕緣底板上設(shè)置有穿透所述絕緣底板的第二通孔，且所述第二通孔與所述介質(zhì)基板上的第一通孔對應(yīng)，第二板平面與所述第一板平面相對，所述絕緣底板在與所述介質(zhì)基板的貼合面上設(shè)置有接地金屬層；
[0014]與所述接地金屬層連接的耦合電路；
[0015]連接所述耦合電路的輸出端與所述金屬貼片的探針，所述探針穿透所述第一通孔和第二通孔的探針。
[0016]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述金屬貼片為附著在所述介質(zhì)基板上的鍍銀層，且所述金屬貼片的邊長為34皿±2皿；所述接地金屬層覆蓋所述介質(zhì)基板的第二板平面；所述金屬貼片和介質(zhì)基板的中心點(diǎn)一致。
[0017]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述絕緣底板為聚四氟乙烯或絕緣底板，其厚度為
0.8臟±0丨2臟，所述耦合電路為抝0900八03芯片。
[0018]上述即10微帶天線中，選用正方形板材的介質(zhì)基板，在其第一板平面上設(shè)置正方形的金屬貼片，并按前述方式為介質(zhì)基板設(shè)置通孔后，用于饋電的探針穿過該通孔向金屬貼片進(jìn)行饋電，形成雙點(diǎn)饋電結(jié)構(gòu)。雙點(diǎn)饋電結(jié)構(gòu)能夠激勵正方形的金屬貼片的相互垂直的兩個(gè)側(cè)邊，從而滿足了完美的圓極化的條件。和傳統(tǒng)技術(shù)中的單點(diǎn)饋電的方式相比，極化的隔離度較高，從而圓極化程度較高，因此能夠提高天線增益，從而擴(kuò)展帶寬。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1(3)和圖1()3)為一個(gè)實(shí)施例中一種處10微帶天線各層板材結(jié)構(gòu)不意圖；
[0020]圖2為一個(gè)實(shí)施例中一種介質(zhì)基板的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0021]圖3為一個(gè)實(shí)施例中一種即10微帶天線的俯視圖；
[0022]圖4為一個(gè)實(shí)施例中一種相應(yīng)尺寸的即10微帶天線的軸比特性曲線圖；
[0023]圖5為一個(gè)實(shí)施例中一種相應(yīng)尺寸的即10微帶天線的帶寬增益曲線圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，一種即10微帶天線，包括介質(zhì)基板10、在介質(zhì)基板10的第一板平面設(shè)置的正方形的金屬貼片20、與介質(zhì)基板10的第二板平面貼合的絕緣底板30、附著于絕緣底板30與介質(zhì)基板10的貼合面的接地金屬層40、連接接地金屬層40的耦合電路50以及穿透介質(zhì)基板10和絕緣底板30連接金屬貼片20與耦合電路50的輸出端的探針60。其中，介質(zhì)基板10的第二板平面與第一板平面為相對的板平面。
[0025]在本實(shí)施例中，如圖2所示，介質(zhì)基板10為正方形板，介質(zhì)基板上設(shè)置有垂直穿透介質(zhì)基板的第一通孔12和第一通孔14，第一通孔12和第一通孔14的連線與介質(zhì)基板10的第一板平面的對角線正交，介質(zhì)基板10的第一板平面的中心點(diǎn)與第一通孔12的連線和該中心點(diǎn)與第一通孔14的連線正交。
[0026]在本實(shí)施例中，絕緣底板30上設(shè)置有穿透絕緣底板30的第二通孔，且第二通孔與介質(zhì)基板10上的第一通孔12和第一通孔14對應(yīng)。
[0027]在本實(shí)施例中，附著在絕緣底板30表面的接地金屬層40，也具有與第一通孔和第二通孔對應(yīng)的孔，探針60穿過第一通孔和第二通孔，一端與金屬貼片20焊接在一起，另一端與絕緣底板上的走線連接在一起，通過該走線分別與耦合電路的兩個(gè)輸出端相連。
[0028]優(yōu)選的，金屬貼片為附著在介質(zhì)基板上的鍍銀層，且金屬貼片和介質(zhì)基板的中心點(diǎn)一致。在生產(chǎn)中，可通過光刻腐蝕的方法在介質(zhì)基板的第一板平面上附著鍍銀層。
[0029]在本實(shí)施例中，如圖3所示，選用正方形板材的介質(zhì)基板，在其第一板平面上設(shè)置正方形的金屬貼片，并按前述方式為介質(zhì)基板設(shè)置通孔后，用于饋電的探針穿過該通孔向金屬貼片進(jìn)行饋電，形成雙點(diǎn)饋電結(jié)構(gòu)。雙點(diǎn)饋電結(jié)構(gòu)能夠激勵正方形的金屬貼片的相互垂直的兩個(gè)側(cè)邊，從而滿足了完美的圓極化的條件。和傳統(tǒng)技術(shù)中的單點(diǎn)饋電的方式相比，極化的隔離度較高，從而圓極化程度較高，因此能夠提高天線增益，從而擴(kuò)展帶寬。
[0030]同時(shí)，采用正方形的金屬貼片結(jié)構(gòu)，其加工工藝復(fù)雜程度最低，從而可使得該天線可批量生產(chǎn)，若采用圓形金屬貼片，則將導(dǎo)致天線體積變大；而若采用其他形狀的金屬貼片，則由于加工工藝較復(fù)雜，造成良品率較低，不利于批量生產(chǎn)。
[0031]優(yōu)選的，介質(zhì)基板的邊長為42111111 ±3111111，厚度為5111111土 1111111，且為介電常數(shù)在18至22之間的陶瓷材料構(gòu)成；金屬貼片的邊長為；第一通孔12和第一通孔14與介質(zhì)基板的板平面的中心點(diǎn)的距離均為3.5臟±0^ 5臟，且第一通孔12和第一通孔14的孔徑為
0.2麵至2臟。
[0032]介質(zhì)基板的大小影響到天線的增益，中心頻點(diǎn)，以及帶寬?；逶酱螅鲆媛晕⑻岣?，頻點(diǎn)略微降低，帶寬略微增加。金屬貼片的尺寸影響到中心頻點(diǎn)，圓極化的軸比。中心頻點(diǎn)主要取決于該層的尺寸，同時(shí)，探針和金屬貼片的對稱性影響到圓極化的軸比。第一通孔的位置以及是否對稱決定了天線的阻抗(通常情況下，為了適配后端的電路，理想的天線阻抗為50歐姆，第一通孔的位置尺寸可保證其阻抗為50歐姆)，同時(shí)了對增益和軸比也有輕微影響。介質(zhì)基板的厚度影響到了天線的增益，帶寬，以及效率。厚度越厚，增益越高，帶寬越寬。
[0033]通過大量實(shí)驗(yàn)和仿真，對上述參數(shù)進(jìn)行有限元分析后，在微帶天線盡量小的情況下得到了上述互相相關(guān)的尺寸。眾所周知，對于天線類型的器材，結(jié)構(gòu)上微小的尺寸變化，即會對天線的性能產(chǎn)生較大的影響。并且，在天線領(lǐng)域中，參考向量較多，且各個(gè)尺寸參數(shù)之間有一定相關(guān)性，只有將天線整體按照上述尺寸設(shè)計(jì)，方可得到理想的帶寬和較好的增益。
[0034]如圖4，展示了采用上述尺寸而設(shè)計(jì)的即10微帶天線的軸比圖；如圖5所示，展示了采用上述尺寸而設(shè)計(jì)的即10微帶天線的帶寬增益圖。由圖中可看出，該即10微帶天線在尺？10規(guī)范的頻段920他2至925他2區(qū)間內(nèi)有著較高的增益和較低的軸比，和傳統(tǒng)技術(shù)相比，天線性能得到大幅提高。
[0035]進(jìn)一步的，如圖3所示，介質(zhì)基板四角為90度圓弧結(jié)構(gòu)，且其半徑為將介質(zhì)基板的四角設(shè)計(jì)為圓弧結(jié)構(gòu)，可以削弱尖端介質(zhì)產(chǎn)生的不穩(wěn)定的電磁場，從而是天線的圓極化程度更高。
[0036]進(jìn)一步的，絕緣底板30為聚四氟乙烯或絕緣底板，其厚度為0.8臟±0丨2臟，耦合電路為此0900八03芯片。
[0037]絕緣底板30可以是聚四氟乙烯或等作為板材料的絕緣板，在本實(shí)施例中，如圖3所示，可將絕緣底板設(shè)計(jì)為在四角設(shè)置穿透的安裝孔，然后在某個(gè)板面上整體鍍銅形成接地金屬層，優(yōu)選地可再涂上油漆防銹，并將該板面作為與介質(zhì)基板10的貼合面。其板面的中心點(diǎn)與介質(zhì)基板，進(jìn)而與金屬貼片的中心點(diǎn)重合。這樣就使得接地金屬層完全覆蓋了介質(zhì)基板，使得作為反射面的接地金屬層能夠完全反射由介質(zhì)基板傳遞而來的電磁波。
[0038]絕緣底板30上鍍銅形成接地金屬層時(shí)，可忽略掉與第二通孔對應(yīng)的位置，使得探針在穿透第一通孔和第二通孔時(shí)，與接地金屬層不觸碰。
[0039]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種RFID微帶天線的介質(zhì)基板，其特征在于，所述介質(zhì)基板為正方形板，所述介質(zhì)基板上設(shè)置有垂直穿透所述介質(zhì)基板的兩個(gè)第一通孔，所述第一通孔之間的連線與所述介質(zhì)基板的板平面的對角線正交，所述第一通孔與所述介質(zhì)基板的第一板平面的中心點(diǎn)的連線正交。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID微帶天線的介質(zhì)基板，其特征在于，所述介質(zhì)基板的邊長為42mm±3mm，厚度為5mm± 1mm，且所述兩個(gè)第一通孔與所述介質(zhì)基板的第一板平面的中心點(diǎn)的距離均為3.5mm±0.5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的RFID微帶天線的介質(zhì)基板，其特征在于，所述介質(zhì)基板四角為90度圓弧結(jié)構(gòu)，且其半徑為3mm±2mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID微帶天線的介質(zhì)基板，其特征在于，所述介質(zhì)基板為陶瓷材料，且其介電常數(shù)在18至22之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID微帶天線，其特征在于，所述第一通孔的孔徑為0.2mm至 2mm。
6.一種RFID微帶天線，其特征在于，包括: 權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)基板，所述介質(zhì)基板的第一板平面設(shè)置有正方形的金屬貼片； 與所述介質(zhì)基板的第二板平面貼合的絕緣底板，所述絕緣底板上設(shè)置有穿透所述絕緣底板的第二通孔，且所述第二通孔與所述介質(zhì)基板上的第一通孔對應(yīng)，第二板平面與所述第一板平面相對，所述絕緣底板在與所述介質(zhì)基板的貼合面上設(shè)置有接地金屬層； 與所述接地金屬層連接的耦合電路； 連接所述耦合電路的輸出端與所述金屬貼片的探針，所述探針穿透所述第一通孔和第二通孔的探針。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的RFID微帶天線，其特征在于，所述金屬貼片為附著在所述介質(zhì)基板上的鍍銀層，且所述金屬貼片的邊長為34mm±2mm ;所述接地金屬層覆蓋所述介質(zhì)基板的第二板平面；所述金屬貼片和介質(zhì)基板的中心點(diǎn)一致。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的RFID微帶天線，其特征在于，所述絕緣底板為聚四氟乙烯或FR4絕緣底板，其厚度為0.8mm± 0.2mm，所述耦合電路為HC0900A03芯片。
【文檔編號】H01Q1/12GK204205023SQ201420501217
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月2日
【發(fā)明者】馮銘正 申請人:馮銘正