本發(fā)明屬于射頻識(shí)別技術(shù)與天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及閱讀器波束切換型智能天線。

背景技術(shù)：

RFID(射頻識(shí)別)技術(shù)利用射頻信號(hào)進(jìn)行非接觸式雙向通信，自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)信息數(shù)據(jù)。它利用射頻信號(hào)的空間耦合實(shí)現(xiàn)無接觸式數(shù)據(jù)傳遞，并通過信息的相互傳遞達(dá)到識(shí)別對(duì)象的目的。RFID已成功應(yīng)用于生產(chǎn)制造、物流倉(cāng)儲(chǔ)、交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生、公共安全等各個(gè)領(lǐng)域。

常用的閱讀器最大識(shí)別距離在10米左右，總的識(shí)別區(qū)域有限，還不能滿足大多數(shù)用戶的需求，從而限制了其大規(guī)模應(yīng)用。天線作為閱讀器重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)通信的關(guān)鍵因素，天線參數(shù)(增益，輻射方向圖等)直接影響閱讀器的識(shí)別距離、識(shí)別區(qū)域和標(biāo)簽的定位等，從而影響閱讀器的性能。傳統(tǒng)的閱讀器天線具有低增益、寬波束的輻射方向圖，因而使得識(shí)別距離、識(shí)別區(qū)域受到限制，標(biāo)簽定位誤差較大。

智能天線能夠利用多個(gè)天線陣元的組合進(jìn)行信號(hào)處理，自動(dòng)調(diào)整發(fā)射和接收方向圖，以針對(duì)不同的信號(hào)環(huán)境達(dá)到性能最優(yōu)。把智能天線技術(shù)應(yīng)用到RFID系統(tǒng)中，可以提高現(xiàn)有閱讀器的最大識(shí)別距離、覆蓋區(qū)域、定位和抗干擾等性能。

智能天線按工作原理的不同可分為固定多波束智能天線、波束切換型智能天線和自適應(yīng)智能天線。其中，波束切換型智能天線具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無需判別用戶信號(hào)到達(dá)方向以及響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，更重要的是上行鏈路的同一波束也可用于下行鏈路，從而在下行鏈路上也能提供增益，其潛在的應(yīng)用價(jià)值得到了國(guó)內(nèi)外越來越多的重視。

在標(biāo)簽天線接收功率不變的情況下，增加識(shí)別距離就要增加發(fā)射功率或者增加閱讀器天線增益，單波束或固定多波束天線增益的增加降低了波束寬度，減小了閱讀器的覆蓋范圍。波束切換型智能天線增大了天線的增益，波束變窄，由于波束在多個(gè)方向上掃描，所以總的識(shí)別區(qū)域擴(kuò)展了，如圖1所示，波束1、2、3、4的覆蓋面積之和大于單個(gè)低增益固定波束的覆蓋面積。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種閱讀器波束切換型智能天線，能夠達(dá)到擴(kuò)展閱讀器識(shí)別區(qū)域的目的。

為了實(shí)現(xiàn)上述功能，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

RFID閱讀器波束切換型智能天線，包括天線輻射單元、電控移相器、四等分功率分配器，其特征在于：所述天線輻射單元采用微帶天線形式，使用同軸饋電方式，所述電控移相器可以通過主芯片對(duì)其進(jìn)行相位控制，所述功率分配器由微帶線構(gòu)成。

本發(fā)明提供的天線輻射單元，由輻射貼片和短路探針組成。輻射貼片使用的是純銅板，地平面使用在單面敷銅的FR4板，短路探針為銅柱，介質(zhì)層使用空氣層。所述輻射貼片，開槽以減小貼片尺寸，實(shí)現(xiàn)小型化。所述短路探針，在減少天線尺寸的同時(shí)增加帶寬，減小天線的后瓣電平，增強(qiáng)主波束增益。

所述同軸饋電方式為同軸線采用底饋形式為輻射貼片饋電。所述四等分功率分配器由微帶線構(gòu)成，單獨(dú)設(shè)計(jì)，利用同軸線將其與電控移相器相連接。所述移相器位于陣列天線與功率分配器之間，用以對(duì)每路信號(hào)移相。

附圖說明：

為了更清楚的說明發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)附圖獲得其他的附圖。

圖1是閱讀器波束切換型智能天線掃描示意圖；

圖2是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明閱讀器陣列天線陣元結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明陣列天線結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明四等分功率分配器結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式：

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

本發(fā)明的主旨是提出一種波束切換型智能天線來實(shí)現(xiàn)閱讀器對(duì)標(biāo)簽的有效識(shí)別，擴(kuò)大閱讀器的識(shí)別區(qū)域。所提出的波束切換型智能天線對(duì)于解決現(xiàn)有的閱讀器識(shí)別距離短，識(shí)別區(qū)域小等缺點(diǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

圖1是閱讀器波束切換型智能天線掃描示意圖，在標(biāo)簽天線接收功率不變的情況下，增加識(shí)別距離就要增加發(fā)射功率或者增加閱讀器天線增益，單波束天線增益的增加降低了波束寬度，減小了閱讀器的覆蓋范圍。波束切換型智能天線增大了天線的增益，波束變窄，由于波束在多個(gè)方向上掃描，所以總的識(shí)別區(qū)域擴(kuò)展了，如圖1所示，波束1、2、3、4的覆蓋面積之和大于單個(gè)低增益固定波束的覆蓋面積。

圖2是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖，相位控制信號(hào)控制電控移相器實(shí)現(xiàn)陣元的相位偏移，以達(dá)到波束切換的目的。

圖3是本發(fā)明波束切換型智能天線中的陣元結(jié)構(gòu)示意圖，所示的天線陣元適用于915MHz超高頻RFID閱讀器，可以在頻率890MHz～930MHz內(nèi)正常工作。陣元選用微帶貼片天線形式，由輻射貼片和短路探針組成。輻射貼片使用的是純銅板，地平面使用在單面敷銅的FR4板，短路探針為銅柱，介質(zhì)層使用空氣層。所述輻射貼片，開槽處理，以減少天線尺寸，實(shí)現(xiàn)小型化，槽1為半徑23.5mm、寬度為4mm的3/4圓環(huán)形槽，槽2為16mm×4mm的階梯形槽，槽3尺寸為44.3mm×4mm，槽4尺寸為56.8mm×4mm。所述短路探針，半徑尺寸為1.2mm、高度尺寸為30mm，在減少天線尺寸的同時(shí)增加帶寬，減小天線的后瓣電平，增強(qiáng)主波束增益。本天線陣元激勵(lì)方式使用同軸饋電，同軸線連接方式是將同軸線的外皮與下層的鋪銅接地面焊接，同軸線的芯線穿過通孔與上層的輻射貼片焊接。

圖4是本發(fā)明陣列天線結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明采用4天線直線排列組成線天線陣，饋電點(diǎn)間距λ/2，λ是工作波長(zhǎng)。

圖5是本發(fā)明四等分功率分配器結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)T型功分器原理制作，可以在頻率860MHz～960MHz內(nèi)正常工作，實(shí)現(xiàn)功率等分的功能。

綜上所述，本發(fā)明涉及了一種RFID閱讀器波束切換型智能天線，該發(fā)明將在射頻識(shí)別領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個(gè)實(shí)施例的示意圖，上述本發(fā)明實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。