一种用于RFID系统的双频带天线

摘要

一种用于RFID系统的双频带天线，由在不对称的共面带状线上插入两个大小不相等的羊角形槽线，并通过改变插入的羊角形槽线的位置、槽宽来改变天线的传输特性，使之工作于2.45G/5.8GHz的频带上。本发明在不增加电路面积和加工复杂度的前提下，采用该新型的双频带天线可以有效地通过改变羊角形槽线的长度、形状和位置来确定该天线的增益和传输损耗，因而本发明结构简单，体积小，特性容易控制，可方便地应用于各种微波电路中。本发明适用于微波电路和移动通信电路。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于RFID系统的双频带天线，属微波通信技术领域。

背景技术

RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境，因此被广泛使用。RFID按应用频率的不同分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)、微波(MW)，相对应的代表性频率分别为：低频135KHz以下、高频13.56MHz、超高频860M-960MHz、微波2.45G，5.8G。天线在RFID中非常关键的技术，当RFID系统的频率上升到微波段，天线的设计变得越来越精确和重要，RFID中的识别卡和读写器是通过天线进行数据交换的，因此天线作为通信系统的重要组成部分，其性能的好坏直接影响通信系统的指标。随着RFID系统的广泛应用以及频谱资源的日益紧张，能够工作于双频且各个频段的极化又不相同的双频带天线成为不可或缺的一部分。

RFID天线主要有线圈型、微带贴片型、偶极子型3种基本形式的天线。其中，小于1m的近距离应用系统的RFID天线一般采用工艺简单、成本低的线圈型天线，它们主要工作在中低频段.而1m以上远距离的应用系统需要采用微带贴片型或偶极子型的RFID天线，它们工作在高频及微波频段。这几种类型天线的工作原理是不相同的。

微带贴片天线是由贴在带有金属地板的介质基片上的辐射贴片导体所构成的。根据天线辐射特性的需要，可以设计贴片导体为各种形状。通常贴片天线的辐射导体与金属地板距离为几十分之一波长，假设辐射电场沿导体的横向与纵向两个方向没有变化，仅沿约为半波长(λg/2)的导体长度方向变化。则微带贴片天线的辐射基本上是由贴片导体开路边沿的边缘场引起的，辐射方向基本确定，因此，一般适用于通讯方向变化不大的RFID应用系统中。为了提高天线的性能并考虑其通讯方向性问题，人们还提出了各种不同的微带缝隙天线，如文献[5，6]设计了一种工作在24GHz的单缝隙天线和5.9GHz的双缝隙天线，其辐射波为线极化波；文献[7，8]开发了一种圆极化缝隙耦合贴片天线，它是可以采用左旋圆极化和右旋圆极化来对二进制数据中的‘1’和‘0’进行编码。

发明内容

本发明的目的是：为了实现天线的高性能，本发明提出一种尺寸小，重量轻，低损耗，结构简单，用于RFID系统的双频带天线，该天线不仅易于生产，而且控制方便，有很好的发展前景。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

在不对称的共面带状线上插入两个大小不相等的羊角形槽线，构成一种新的结构。此天线通过改变插入的羊角形槽线的位置、槽宽来改变天线的传输特性，使之工作于2.45G/5.8GHz的频带上。

插入的两个大小不相等的羊角形槽线的插入位置不一样，可以改变双频工作的频段宽度，使得传输特性发生改变；插入的两个大小不相等的羊角形槽线，调节其水平方向上(4)、(5)的宽度，可以改变工作频段上回波损耗的极点深度和电压驻波比的值，使得传输特性发生改变；插入的两个大小不相等的羊角形槽线，调节其羊角槽宽(6)、(7)的宽度，可以改变回波损耗的值，使得传输特性发生改变。

具体方法为：

在不对称共面带状线上插入的两个大小不相等的羊角形槽线。水平方向上槽线宽度(4)、(5)，羊角形槽线宽度(6)、(7)与槽线(8)、(9)插入的位置决定了该天线的结构性质。本发明是建立在衬底相对介电常数为4.5，厚度为0.8mm的PCB板上的，而它的另一边没有镀任何的金属。该天线被一对连接SMA接口(1)的非对称共面带状线反馈，能应用于RFID系统的2.45G与5.8G频段。羊角形槽线(8)的尺寸和位置决定了上频带(5.8GHZ的高频带)中心频率位置，其羊角槽的宽度(7)增加可使中心频率左移；羊角形槽线(9)的尺寸和位置决定了下频带(2.4GHZ的低频带)的中心频率位置，其羊角槽的宽度(6)增加同样可使中心频率左移，如图1和图2所示。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明在不增加电路面积和加工复杂度的前提下，采用了羊角形槽线结构，而羊角形槽线是植于带状线内的一种简单、紧凑、共面的缺陷结构。该结构无需在接地板背面的刻蚀工艺和位置校对，因而设计紧凑，易于集成，在密集的集成电路中使用方便。而且，插入羊角形槽线可以有很好的增益，可广泛被用于天线的设计中。而且该天线的传输特性还可以通过调整插入的羊角形槽线的相关长度与位置来控制，与常规双带天线相比，它仅仅通过改变在相同时间干扰因素的情况下的水平槽宽(4)(5)，羊角形槽线宽度(6)(7)以及整个槽线的位置就能控制天线的传输特性。

本发明适用于微波电路和移动通信电路。

附图说明

图1是天线工作于2.4GHz的结构示意图；

图2是天线工作于5.8GHz的结构示意图；

图3是插入羊角形槽线的双频带天线的结构示意图。

图中：(1)为SMA接口，(2)为矩形带状线宽度，(3)为缝隙宽度，(4)、(5)为水平方向上槽线宽度，(6)、(7)为羊角形槽线宽度，(8)、(9)为插入的两个羊角形槽线。

具体实施方式

本发明实施例新型的双频带天线的基本结构示意图如图3所示，

本实施例在不对称共面带状线上插入两个大小不相等的羊角形槽线(8)和(9)。矩形带状线的宽度(2)为1.4mm，缝隙宽度(3)为0.5mm，大羊角形槽线水平方向上槽线宽度(4)为0.4mm，小羊角形槽线水平方向上槽线宽度(5)为1.2mm，大羊角形槽线槽线宽度(6)为0.9mm，小羊角形槽线槽线宽度(7)为0.4mm，小羊角形槽线(8)和大羊角形槽线(9)之间横向的槽之间的相对位置是4.5mm。

实验结果表明该双频带天线可工作于RFID系统中的2.45GHz与5.8GHz频段中，因此在微波电路和移动通信电路中具有潜在的应用前景。