本實(shí)用新型涉及射頻識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種多層結(jié)構(gòu)的射頻識(shí)別天線。

背景技術(shù)：

射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)促進(jìn)物RFID天線聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展，而則是物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用中的一個(gè)關(guān)鍵部件。為了能夠正確識(shí)別任意方位的電子標(biāo)簽，RFID天線采用圓極化形式，并以其體積小、重量輕、成本低的微帶天線而常見(jiàn)。

微帶天線的饋電方式對(duì)天線的帶寬、增益及駐波比等性能參數(shù)影響至關(guān)重要，最為簡(jiǎn)單的饋電方式為單饋法，利用簡(jiǎn)并模分離元形式得到輻射波的圓極化形式。但由于分離元的形式、饋點(diǎn)以及位置對(duì)天線指標(biāo)影響甚大，建模及仿真難度大，仿真和實(shí)際測(cè)試結(jié)果間存在較大誤差，需經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試校準(zhǔn)，導(dǎo)致天線研制周期增加，成品率下降。另外，雙饋法技術(shù)結(jié)合加載集總電容、電感器件可以有效地改善天線軸比帶寬，但集總元件射頻寄生參數(shù)難以準(zhǔn)確提取，使得加載技術(shù)饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的難度大大增加。再者，有學(xué)者提出的S型水平蜿蜒帶條饋電技術(shù)，能顯著提高天線增益，但其較大的天線尺寸，不適合于微帶天線小型化應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于：針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供了一種多層結(jié)構(gòu)的射頻識(shí)別天線。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是這樣的：一種多層結(jié)構(gòu)的射頻識(shí)別天線，具體包括上FR4板、下FR4板、主輻射貼片、寄生貼片、四個(gè)支撐柱、接地面和3dB電橋，所述主輻射貼片位于下FR4板的上表面的中央，所述寄生貼片位于上FR4板的上表面，所述主輻射貼片為邊長(zhǎng)L1的正方形結(jié)構(gòu)，所述寄生貼片和上FR4板為邊長(zhǎng)L2的正方形結(jié)構(gòu)，所示下FR4板為邊長(zhǎng)L3的正方形結(jié)構(gòu)，所述邊長(zhǎng)L1＜ L2＜L3，所述上FR4板和下FR4板之間平行并通過(guò)四個(gè)支撐柱連接，所述上FR4板和下FR4板之間具有空氣介質(zhì)層，所述接地面和3dB電橋設(shè)置在下FR4板的下表面，所述下FR4板的下表面設(shè)置了SMA接頭。

進(jìn)一步的，所述主輻射貼片設(shè)置了2個(gè)金屬化通孔，所述金屬化通孔與3dB電橋的輸出端口連接。

進(jìn)一步的，所述上FR4板的下表面無(wú)金屬層。

進(jìn)一步的，所述支撐柱包括依次連接的第一支撐段、第二支撐段和第三支撐段，所述第一支撐段貫穿下FR4板，所述第一支撐段在下FR4板的下表面具有限位接頭，所述第二支撐段的直徑大于第一支撐段的直徑，第二支撐段位于上FR4板和下FR4板之間，所述第二支撐段的上端與上FR4板的下表面接觸，所述第三支撐段貫穿上FR4板，所述第三支撐段的直徑小于第二支撐段，所述地第三支撐段的上端具有呈圓弧面的限位接頭。

進(jìn)一步的，所述下FR4板的厚度h1的取值范圍為3-3.5mm，所述上FR4板的厚度h2的取值范圍為2.5-3mm，所述空氣介質(zhì)層的厚度h的取值范圍為13-15mm。

進(jìn)一步的，所述下FR4板厚度h1為3.5mm，所述上FR4板厚度h2為3mm，所述空氣介質(zhì)層的厚度h為15mm。

進(jìn)一步的，所述3dB電橋包括第一主臂線、第二主臂線、第一支線、第二支線、輸入端口、第一輸出端口、第二輸出端口和隔離端口，所述第一主臂線長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)，所述第一主臂線包括第一主臂線Ⅰ段、第一主臂線Ⅱ段和第一主臂線Ⅲ段，所述第一主臂線Ⅰ段和第一主臂線Ⅲ段均垂直于第一主臂線Ⅱ段，所述第二主臂線長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)，所述第二主臂線包括第二主臂線Ⅰ段、第二主臂線Ⅱ段和第二主臂線Ⅲ段，所述第二主臂線Ⅰ段和第二主臂線Ⅲ段均垂直于第二主臂線Ⅱ段，所述第一主臂線Ⅰ段和第二主臂線Ⅰ段通過(guò)第一支線連接，所述第一支線呈“L”型，所述第一主臂線Ⅲ段和第二主臂線Ⅲ段通過(guò)第二支線連接，所述第二支線呈“L”型，所述第一主臂線Ⅰ段和第一支線的連接處設(shè)置第一輸出端口，所述第二主臂線Ⅰ段與第一支線的連接處設(shè)置第二輸出端口，所述第一輸出端口和第二輸出端口分別具有金屬化通孔，所述第一主臂線Ⅲ段與第二支線的連接處設(shè)置輸入端口，所述第二主臂線Ⅲ段與第二支線連接處設(shè)置隔離端口，所述隔離端口處設(shè)置了隔離電阻。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是：

1.本實(shí)用新型在于采用兩塊普通的FR4基板，并對(duì)金屬層進(jìn)行部分腐蝕，該射頻識(shí)別天線駐波比和增益性能得到提高，而且天線體積小、成本低、結(jié)構(gòu)緊湊；

2.本實(shí)用新型易于加工，復(fù)制性好，部分采用印制電路板集成，便于大批量生產(chǎn)，降低成本；

3.本實(shí)用新型多層結(jié)構(gòu)的射頻識(shí)別天線的駐波比和增益性能得到提高；

4.本實(shí)用新型的3dB電橋?qū)⑻炀€的相對(duì)阻抗帶寬增加到了51%，從而進(jìn)一步改善天線的電性能指標(biāo)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型多層結(jié)構(gòu)的射頻識(shí)別天線的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型3dB電橋的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記：下FR4板-1，上FR4板-2，SMA接頭-3，3dB電橋-4，接地面-5，主輻射貼片-6，寄生貼片-7，第一支撐段-8，第二支撐段-9，第三支撐段-10，金屬化通孔-11，第一主臂線-12，第二主臂線-13，第二支線-14，第一支線-15，輸入端口-16，第一輸出端口-17，第二輸出端口-18，隔離端口-19，隔離電阻-20，金屬化通孔-21。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的說(shuō)明。

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

如圖1所示，一種多層結(jié)構(gòu)的射頻識(shí)別天線，具體包括上FR4板2、下FR4板1、主輻射貼片6、寄生貼片7、四個(gè)支撐柱、接地面5和3dB電橋4，所述主輻射貼片6位于下FR4板1的上表面的中央，所述寄生貼片7位于上FR4板2的上表面，所述主輻射貼片6為邊長(zhǎng)L1的正方形結(jié)構(gòu)，所述寄生貼片7和上FR4板2為邊長(zhǎng)L2的正方形結(jié)構(gòu)，所示下FR4板1為邊長(zhǎng)L3的正方形結(jié)構(gòu)，所述邊長(zhǎng)L1＜ L2＜L3，所述上FR4板2和下FR4板1之間平行并通過(guò)四個(gè)支撐柱連接，所述上FR4板2和下FR4板1之間具有空氣介質(zhì)層，所述接地面5和3dB電橋4設(shè)置在下FR4板的下表面，所述下FR4板的下表面設(shè)置了SMA接頭3。采用上FR4板2和下FR4板1，并對(duì)板表面的主輻射貼片6、寄生貼片7的大小關(guān)系和位置進(jìn)行設(shè)置，使增益性能和駐波比得到改善，為了防止 3dB電橋4中的帶線短路，印制電路板表面進(jìn)行了涂覆絕緣漆。

所述主輻射貼片6設(shè)置了2個(gè)金屬化通孔11，所述金屬化通孔11與3dB電橋4的輸出端口連接。所示3dB電橋4具有2個(gè)輸出端口，3dB電橋4的輸出端口通過(guò)金屬化通孔11實(shí)現(xiàn)對(duì)主輻射貼片6的探針饋電。

所述上FR4板2的下表面無(wú)金屬層，所述上FR4板2的下表面的金屬層被腐蝕掉。上表面的金屬層即寄生貼片7保留作為輻射單元。

所述支撐柱包括依次連接的第一支撐段8、第二支撐段9和第三支撐段10，所述第一支撐段8貫穿下FR4板1，所述第一支撐段8在下FR4板的下表面具有限位接頭，所述第二支撐段9的直徑大于第一支撐段8的直徑，第二支撐段9位于上FR4板2和下FR4板1之間，所述第二支撐段9的上端與上FR4板2的下表面接觸，所述第三支撐段10貫穿上FR4板2，所述第三支撐段10的直徑小于第二支撐段9，所述地第三支撐段10的上端具有呈圓弧面的限位接頭。所述支撐柱采用熟料支撐柱，簡(jiǎn)單而有效地實(shí)現(xiàn)了上FR4板2和下FR4板1之間的支撐，而且實(shí)現(xiàn)了機(jī)械連接穩(wěn)定，不會(huì)對(duì)天線的電磁性能產(chǎn)生影響。

所述下FR4板2的厚度h1的取值范圍為3-3.5mm，所述上FR4板1的厚度h2的取值范圍為2.5-3mm，所述空氣介質(zhì)層的厚度h的取值范圍為13-15mm。

所述下FR4板2厚度h1為3.5mm，所述上FR4板1厚度h2為3mm，所述空氣介質(zhì)層的厚度h為15mm。

如圖2所示，所述3dB電橋4包括第一主臂線12、第二主臂線13、第一支線15、第二支線14、輸入端口16、第一輸出端口17、第二輸出端口18和隔離端口19，所述第一主臂線12長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)，阻抗為50歐姆，所述第一主臂線12包括第一主臂線Ⅰ段、第一主臂線Ⅱ段和第一主臂線Ⅲ段，所述第一主臂線Ⅰ段和第一主臂線Ⅲ段均垂直于第一主臂線Ⅱ段，所述第二主臂線13長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)，阻抗為50歐姆，所述第二主臂線13包括第二主臂線Ⅰ段、第二主臂線Ⅱ段和第二主臂線Ⅲ段，所述第二主臂線Ⅰ段和第二主臂線Ⅲ段均垂直于第二主臂線Ⅱ段，所述第一主臂線Ⅰ段和第二主臂線Ⅰ段通過(guò)第一支線15連接，所述第一支線15呈“L”型，阻抗為35.4歐姆，長(zhǎng)度小于四分之一波長(zhǎng)，所述第一主臂線Ⅲ段和第二主臂線Ⅲ段通過(guò)第二支線14連接，所述第二支線14呈“L”型，阻抗為35.4歐姆，長(zhǎng)度小于四分之一波長(zhǎng)，所述第一主臂線Ⅰ段和第一支線15的連接處設(shè)置第一輸出端口17，所述第二主臂線Ⅰ段與第一支線15的連接處設(shè)置第二輸出端口18，所述第一輸出端口17和第二輸出端口18分別具有金屬化通孔21，此處為天線饋電端，所述第一主臂線Ⅲ段與第二支線14的連接處設(shè)置輸入端口16，所述第二主臂線Ⅲ段與第二支線14連接處設(shè)置隔離端口19，無(wú)信號(hào)輸出，所述隔離端口19處設(shè)置了隔離電阻20。所述3dB電橋4整體呈“L”型。

本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)可以使天線駐波比小于2的頻寬范圍為580-1050MHz，相對(duì)阻抗帶寬達(dá)到51%；在850-1010MHz頻帶內(nèi)天線軸比小于3dB，相對(duì)軸比帶寬達(dá)到17%，具有較好圓極化性能。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。