用于射频识别的近场天线及射频识别装置

摘要

本发明涉及射频识别领域，提供一种用于射频识别的近场天线及射频识别装置。所述近场天线包括PCB板和屏蔽腔体，所述PCB板设于所述屏蔽腔体内，所述PCB板的正面设有辐射体；所述辐射体包括线圈、匹配网络结构以及衰减网络结构，所述匹配网络结构与所述线圈连接，所述衰减网络结构与所述匹配网络结构连接；所述线圈自所述PCB板的中心向四周呈等间距螺旋分布。本发明的线圈等间距螺旋分布于PCB板正面并置于屏蔽腔体内，可实现磁场能量均匀、稳定地覆盖，从而实现近场区域的标签信息全部被读取，不会造成标签漏盘。

说明书

技术领域

本发明涉及射频识别领域，具体地涉及一种用于射频识别的近场天线以及一种射频识别装置。

背景技术

射频识别(Radio Frequency Identification，简称RFID)是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场，通过附着在物品上的标签将数据传送出去，以自动辨识与追踪该物品。随着技术理论的不断发展，RFID在身份识别，交通运输、物资追踪等领域有着广泛的应用。

射频识别技术中，近场天线的设计是关键技术之一。作为RFID通信系统中的收发设备，天线性能的好坏直接影响到整个系统的质量。在一些特定场景下，例如流水线需要读取指定的物品并做追踪，使用普通的远场天线读取到的物品数量较多，不能做到指定区域、指定物品的读取。RFID系统此时需要一个区域可控的近场读写器天线，在近场工作区域电场分布均匀，工作频段良好匹配。目前的近场天线在设计上还存在一些缺陷，例如：近场能量的覆盖不均匀造成标签读取不全，近场天线读取标签的距离不能控制等。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种用于射频识别的近场天线，以至少解决上述的近场天线近场能量覆盖不均匀的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种用于射频识别的近场天线，包括PCB板和屏蔽腔体，所述PCB板设于所述屏蔽腔体内，所述PCB板的正面设有辐射体；所述辐射体包括线圈、匹配网络结构以及衰减网络结构，所述匹配网络结构与所述线圈连接，所述衰减网络结构与所述匹配网络结构连接；所述线圈自所述PCB板的中心向四周呈等间距螺旋分布。

可选的，所述线圈包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈的靠近所述PCB板的中心的一端通过所述匹配网络结构与所述第二线圈的靠近所述PCB板的中心的一端连接。

可选的，所述匹配网络结构包括第一电容和第二电容，所述第一电容的一端通过第一印制线路与所述第二电容的一端相连接，所述第一电容的另一端通过第二印制线路与所述第一线圈的靠近所述PCB板的中心的一端相连接，所述第二电容的另一端通过第三印制线路与所述第二线圈的靠近所述PCB板的中心的一端相连接。

可选的，所述衰减网络结构包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻、第二电阻和第三电阻相互连接构成π型衰减网络或T形衰减网络。

可选的，所述第二电阻和所述第三电阻通过微带线与所述匹配网络结构连接。

可选的，所述PCB板的正面和背面设有相互连通的金属反射地，所述第一电阻和所述第三电阻与所述PCB板正面的金属反射地连接。

可选的，所述PCB板的背面还设有馈电焊盘，所述馈电焊盘上焊接有射频连接线，所述射频连接线通过所述馈电焊盘与所述PCB板背面的金属反射地连接。

可选的，所述屏蔽腔体设有出线口，所述射频连接线从所述出线口引出到所述屏蔽腔体外。

可选的，所述屏蔽腔体设有识别窗口，所述PCB板正面的辐射体与所述识别窗口相对应。

本发明实施例还提供一种射频识别装置，所述装置包括上述的用于射频识别的近场天线。

本发明实施例提供的用于射频识别的近场天线，线圈等间距螺旋分布于PCB板正面并置于屏蔽腔体内，结合屏蔽腔体的识别窗口的设计，可实现磁场能量均匀、稳定地覆盖，从而实现近场区域的标签信息全部被读取，不会造成标签漏盘。此外，本发明的匹配网络结构和衰减网络结构，能够实现阻抗调节和读取距离的调整，应用更广泛。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明实施例提供的用于射频识别的近场天线的PCB板正面的结构示意图；

图2是图1中A部的放大图；

图3是本发明实施例提供的用于射频识别的近场天线的PCB板背面的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的用于射频识别的近场天线的屏蔽腔体的上腔体的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的用于射频识别的近场天线的屏蔽腔体的下腔体的构示意图。

附图标记说明

100-PCB板，110-线圈，111-第一线圈，112-第二线圈，113-金属反射地，114-馈电焊盘，120-匹配网络结构，121-第一电容，122-第二电容，123-第一印制线，124-第二印制线，125-第三印制线，130-衰减网络结构，131-第一电阻，132-第二电阻，133-第三电阻，134-微带线，210-屏蔽腔体的上腔体，211-识别窗口，220-屏蔽腔体的下腔体，221-出线口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

本文中的术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。本文所述的“连接”用于表述两个部件之间的电功率连接或信号连接；“连接”可以是两个元件的直接连接，也可以是通过中间媒介(例如导线)相连，还可以是通过第三个元件实现的间接连接。

图1是本发明实施例提供的用于射频识别的近场天线的PCB板正面的结构示意图。如图1所示，本实施例提供一种用于射频识别的近场天线，包括PCB板100和屏蔽腔体，所述PCB板100设于所述屏蔽腔体内，所述PCB板100的正面设有辐射体，所述辐射体包括线圈110、匹配网络结构120以及衰减网络结构130，所述匹配网络结构120与所述线圈110连接，所述衰减网络结构130与所述匹配网络结构120连接。所述线圈110包括第一线圈111和第二线圈112，所述第一线圈111的靠近所述PCB板100的中心的一端通过所述匹配网络结构120与所述第二线圈112的靠近所述PCB板100的中心的一端连接。所述线圈110自所述PCB板100的中心向四周呈等间距螺旋分布。本实施例通过线圈110等间距螺旋分布，实现磁场能量均匀、稳定地覆盖近场区域，可实现近场区域的标签信息全部被读取。本实施例中，所述线圈110的长度、宽度和间距是可调整的，从而实现天线阻抗的调节。例如，当线圈110的长度为220mm，宽度为3mm，间距为2mm时，天线的阻抗为50欧，此时天线与输入端同轴馈电端口相匹配，激励出RFID谐振，可实现较宽的阻抗带宽。

图2是图1中A部的放大图。如图2所示，所述匹配网络结构120包括第一电容121和第二电容122，所述第一电容121的一端通过第一印制线路123与所述第二电容122的一端相连接，所述第一电容121的另一端通过第二印制线路124与所述第一线圈111的靠近所述PCB板100的中心的一端相连接，所述第二电容122的另一端通过第三印制线路125与所述第二线圈112的靠近所述PCB板100的中心的一端相连接。所述衰减网络结构130包括第一电阻131、第二电阻132和第三电阻133，所述第一电阻131、第二电阻132和第三电阻133相互连接构成π型衰减网络或T形衰减网络。所述第二电阻132和所述第三电阻133通过微带线134与所述匹配网络结构120连接。本实施例中，通过调节衰减网络的数值，即调整第一电阻131、第二电阻132和第三电阻133的阻值，可控制天线的辐射能量，从而实现对天线读取距离的调整；通过调节匹配网络的数值，即调整第一电容121和第二电容122的容值，对天线的谐振频率进行调整以实现匹配调试，从而实现阻抗与RFID系统的读写器匹配。例如，在匹配网络结构120的印制线路附铜处焊接阻容可实现谐振频率的调节，从而实现阻抗调节；在衰减网络结构130的微带线134附铜处焊接电阻可实现衰减能量的调节，从而实现对读取距离的调节。

图3是本发明实施例提供的用于射频识别的近场天线的PCB板背面的结构示意图。如图1和图3所示，所述PCB板100的正面和背面设有相互连通的金属反射地113，PCB板100正面的金属反射地113与PCB板100背面的金属反射地113通过金属化过孔连通。所述衰减网络结构130的第一电阻131和第三电阻133与PCB板100正面的金属反射地113连接。所述PCB板100的背面还设有馈电焊盘114，所述近场天线通过馈电焊盘114和金属反射地113进行馈电。所述馈电焊盘114上焊接有SMA射频连接线，所述SMA射频连接线的一端通过馈电焊盘114与PCB板100背面的金属反射地113连接，从而与PCB板100正面的辐射体连接，所述SMA射频连接线的另一端引出到屏蔽腔体外。

图4是本发明实施例提供的用于射频识别的近场天线的屏蔽腔体的上腔体的结构示意图；图5是本发明实施例提供的用于射频识别的近场天线的屏蔽腔体的下腔体的构示意图。如图4和图5所示，所述屏蔽腔体的上腔体210设有识别窗口211，所述PCB板100正面的辐射体与所述识别窗口211相对应。所述屏蔽腔体的下腔体220设有出线口221，与辐射体连接的SMA射频连接线从所述出线口221引出到屏蔽腔体外，与RFID模块连接以实现视频识别功能。PCB板100通过螺丝与屏蔽腔体的下腔体220固定，屏蔽腔体的上腔体210通过螺丝与下腔体220固定，构成天线的外观结构。所述屏蔽腔体的识别窗口211的设计可实现固定区域的磁场覆盖，使能量更集中。例如，当附着在物品上的标签接近识别窗口211，标签进入天线的发射射频场时，天线的辐射体将获得感应电流，将携带信息的感应电流通过SMA射频连接线传送到RFID系统的RFID模块，从而实现对相应区域的物品的辨识和追踪。

本发明实施例提供的用于射频识别的近场天线，线圈等间距螺旋分布于PCB板正面并置于屏蔽腔体内，结合屏蔽腔体的识别窗口的设计，可实现近场区域磁场能量均匀、稳定地覆盖，从而实现近场区域的标签信息全部被读取，不会造成标签漏盘。此外，本发明的匹配网络结构和衰减网络结构，能够实现阻抗调节和读取距离的调整，应用更广泛。

本发明实施例还提供一种射频识别装置，所述装置包括上述的用于射频识别的近场天线。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。