一種等分對稱式開路同軸天線的製作方法
2023-08-09 00:26:41
專利名稱：一種等分對稱式開路同軸天線的製作方法
技術領域：
本發明涉及射頻識別技術領域，尤其涉及一種等分對稱式開路同軸天線。
背景技術：
在智能圖書館、會議籤到、運動計時、門禁考勤、珠寶管理、涉密資產管理等應用領域的物聯網感知層技術中，長距離高頻射頻識別技術被認為是最具前景的物聯網感知層技術，這裡高頻指的是3MHz至30MHz的頻段，該頻段的電磁波在真空中的波長為10至100米， 在這一頻段上射頻識別技術通常選取13. 56MHz或6. 78MHz作為射頻收發機的載波中心頻率，在這一頻段上所有標籤讀取距離大於20釐米的射頻識別技術均可被視為長距離高頻射頻識別技術；目前，國際上已經有ISO 15693、ISO 18000-3、IPX等標準定義了長距離高頻射頻識別技術的空中接口協議。長距離高頻射頻識別系統通常包含閱讀器和射頻標籤，閱讀器和射頻標籤之間利用電感耦合的方式傳遞能量和數據。一般來說，閱讀器天線和標籤天線均為線圈形式，根據法拉第電磁感應定律，其中一個線圈的電流變化所弓I起的磁通量變化會在另一個線圈上形成感生電動勢。基於此原理，兩副天線間進行能量傳輸和數據交換。在整個長距離高頻系統中，閱讀器天線直接影響著整個系統的外觀和性能。為達到最佳的讀取性能，繞製成長距離高頻閱讀器天線的電纜應當具備高Q值、 低電阻的特性。為降低成本，絕大多數長距離高頻閱讀器天線都採用75歐姆或50歐姆的同軸電纜。由於在13. 56MHz時銅線的趨膚深度僅有18微米，因此直接利用同軸電纜的屏蔽層作為電流通路，可以達到與相同直徑的單芯多股電纜相似的電阻特性；其中，兩種方式可以實現此類閱讀器天線，分別是短路型和開路型。短路型天線的饋電分別加在同軸電纜屏蔽層斷開口的兩端，同時在斷開口處並聯電容，與天線電感形成諧振迴路，接收電壓從斷開口的兩端引出，兩端相對於直流為短路；開路型天線的饋電分別加在同軸電纜屏蔽層斷開口的一端和同軸電纜內芯導體斷開口的一端，屏蔽層與內芯導體之間的分布式特徵電容作為總電容的一部分與線圈電感形成諧振迴路，接收電壓為負載電阻兩端電壓，兩端相對於直流為開路。因為空間中的幹擾電場對短路型天線的並聯電容兩端的接收電壓的影響， 比對開路型天線負載電阻兩端的接收電壓的影響大得多，所以一般使用開路型天線作為長距離高頻射頻識別系統的天線。但是，傳統的開路型天線結構具有較大的總分布電容。這限制了天線的總周長，也限制了天線的讀取範圍和最大讀取距離；因此，在現有的會議籤到或門禁考勤通道的應用中，通道的寬度一般不超過1.2米，在智能圖書館或者智能貨架等應用中，通常需要多副天線覆蓋一個書架或貨架，大大增加了安裝成本。
發明內容
針對上述技術問題，本發明的目的在於提供一種等分對稱式開路同軸天線，其將同軸電纜的總分布電容分解成多個串聯的分段分布電容，減少了總分布電容，提高了線圈的諧振頻率，突破了同軸電纜開路天線的周長限制，使所述天線覆蓋更大的範圍和達到更遠的讀取距離；且天線的結構相對於參考地完全對稱，可以充分抑制共模幹擾，將不平衡的饋線結構過渡到平衡的天線的結構。為達到上述目的，本發明是通過以下技術方案來實現的一種等分對稱式開路同軸天線，包括接收單元和饋電單元，所述接收單元用於接收磁場信號，其中，所述接收單元降低了構成天線的同軸線圈的總分布電容，突破同軸電纜開路型天線的周長限制；所述饋電單元用不平衡方式為接收單元饋電。特別的，所述同軸線圈由同軸電纜構成，所述同軸電纜包括屏蔽層、內芯導體及設置於屏蔽層和內芯導體之間的絕緣層。特別的，所述同軸電纜的首尾連接，所述內芯導體從電纜的一端開始均勻設置有若干個節點，且內芯導體從節點處斷開。特別的，所述屏蔽層在內芯導體的相鄰兩個節點的中間位置設置節點，且屏蔽層從節點處斷開。特別的，所述內芯導體斷開處，屏蔽層相連接，所述屏蔽層斷開處，內芯導體相連接。特別的，所述饋電單元包括饋線，所述饋線用不平衡方式為接收單元饋電。特別的，所述內芯導體的節點處均可作為饋電位置，所述饋線包括饋線內芯和饋線的屏蔽層，所述饋線內芯與內芯導體斷開處的一端連接，所述饋線的屏蔽層與同軸電纜的屏蔽層連接。特別的，所述天線的結構相對於參考地完全對稱。本發明的有益效果，採用本發明的技術方案通過等分的同軸電纜結構，將同軸電纜的總分布電容分解成多個串聯的分段分布電容，減少了總分布電容，從而提高了線圈的諧振頻率，突破了同軸電纜開路天線的周長限制，使所述天線覆蓋更大的範圍和達到更遠的讀取距離；而且本發明的天線的結構相對於參考地完全對稱，可以充分抑制共模幹擾，將不平衡的饋線結構過渡到平衡的天線的結構，應用於長距離高頻射頻識別系統中，可以有效提高系統性能，降低系統成本。
下面根據附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。圖1為本發明等分對稱式開路同軸天線的示意圖；圖2為本發明中不平衡方式饋電的示意圖；圖3為同軸電纜的結構示意圖；圖4為本發明的等效串聯諧振電路模型圖；圖5為短路型同軸天線的示意圖；圖6為開路型同軸天線的示意圖；圖7為同軸電纜的傳輸線等效電路原理圖；圖中101、內芯導體；102、絕緣層；103、屏蔽層；104、塑料外皮；105、饋線內芯； 106、饋線的屏蔽層。
具體實施例方式本發明技術原理請參照圖5所示，圖5為短路型同軸天線的示意圖，只畫出了同軸電纜的內芯導體101及屏蔽層103，短路型天線的饋電分別加在同軸電纜屏蔽層103斷開口的兩端，同時在斷開口處並聯電容，與天線電感形成諧振迴路，接收電壓從斷開口的兩端引出，兩端相對於直流為短路。圖6為開路型同軸天線的示意圖，只畫出了同軸電纜的內芯導體101及屏蔽層 103，開路型天線的饋電分別加在同軸電纜屏蔽層103斷開口的一端和同軸電纜內芯導體 101斷開口的一端，屏蔽層103與內芯導體101之間的分布式特徵電容作為總電容的一部分與線圈電感形成諧振迴路，接收電壓為負載電阻兩端電壓，兩端相對於直流為開路。圖7為同軸電纜的傳輸線等效電路原理圖，其包含分布式串聯電阻、電感，和分布式並聯電導、電容。由同軸電纜的傳輸線等效電路原理圖中可以看出，在同軸電纜上存在分布式串聯
權利要求
1.一種等分對稱式開路同軸天線，包括接收單元和饋電單元，所述接收單元用於接收磁場信號，其特徵在於，所述接收單元降低了構成天線的同軸線圈的總分布電容，突破同軸電纜開路型天線的周長限制；所述饋電單元用不平衡方式為接收單元饋電。
2.根據權利要求1所述的等分對稱式開路同軸天線，其特徵在於，所述同軸線圈由同軸電纜構成，所述同軸電纜包括屏蔽層、內芯導體及設置於屏蔽層和內芯導體之間的絕緣層。
3.根據權利要求2所述的等分對稱式開路同軸天線，其特徵在於，所述同軸電纜的首尾連接，所述內芯導體從電纜的一端開始均勻設置有若干個節點，且內芯導體從節點處斷開。
4.根據權利要求3所述的等分對稱式開路同軸天線，其特徵在於，所述屏蔽層在內芯導體的相鄰兩個節點的中間位置設置節點，且屏蔽層從節點處斷開。
5.根據權利要求4所述的等分對稱式開路同軸天線，其特徵在於，所述內芯導體斷開處，屏蔽層相連接，所述屏蔽層斷開處，內芯導體相連接。
6.根據權利要求3所述的等分對稱式開路同軸天線，其特徵在於，所述饋電單元包括饋線，所述饋線用不平衡方式為接收單元饋電。
7.根據權利要求6所述的等分對稱式開路同軸天線，其特徵在於，所述內芯導體的節點處均可作為饋電位置，所述饋線包括饋線內芯和饋線的屏蔽層，所述饋線內芯與內芯導體斷開處的一端連接，所述饋線的屏蔽層與同軸電纜的屏蔽層連接。
8.根據權利要求1至7之一所述的等分對稱式開路同軸天線，其特徵在於，所述天線的結構相對於參考地完全對稱。
全文摘要
本發明公開一種等分對稱式開路同軸天線，應用於射頻識別技術領域，包括接收單元和饋電單元，所述接收單元採用等分的同軸電纜結構，將同軸電纜的總分布電容分解成多個串聯的分段分布電容，減少了總分布電容，提高線圈的諧振頻率，突破同軸電纜開路型天線的周長限制，使所述天線覆蓋更大的範圍和達到更遠的讀取距離；所述饋電單元用不平衡方式為接收單元饋電；所述天線的結構相對於參考地完全對稱，不僅充分抑制了共模幹擾，而且將不平衡的饋線結構過渡到平衡的天線的結構；應用於長距離高頻射頻識別系統中，可以有效改善系統性能，降低系統成本。
文檔編號H01Q1/36GK102509893SQ201110347270
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月4日 優先權日2011年11月4日
發明者王新華, 顏力 申請人:王新華, 顏力