寬頻帶小型化印刷天線的製作方法

2023-08-02 05:00:26 1

專利名稱：寬頻帶小型化印刷天線的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種小型化的寬頻帶印刷天線，特別涉及一種工作在微波頻段 的射頻識別系統的標籤天線。
背景技術：
目前，國內外用於微波頻段射頻識別系統的標籤天線都採用印刷結構的方案， 主要型式有曲線型、口徑耦合型、共面波導饋電的折合槽線型等，或是結構過於復 雜，或是尺寸過大而難與系統配合，或是工作頻帶過窄、增益過高、全向性較差、 等等，難以滿足微波頻段射頻識別系統對標籤天線的實用要求。發明內容技術問題本實用新型的目的是克服現有技術中的不足，提供了一種結構簡單， 成本低廉，易於批量加工製造，工作頻帶較寬、輻射全向性較好的，便於單片集成 的寬頻帶小型化印刷天線。技術方案本實用新型為實現上述要求所採取的技術方案如下金屬貼片貼在 介質板的表面上，金屬貼片上開有同心雙半環形縫隙，其中，內半環形縫隙與外半 環形縫隙的上部相連通，內半環形縫隙與外半環形縫隙之間設有金屬貼片半圓環， 金屬貼片半圓環的下部連接共面波導的中心導帶，所述金屬貼片和介質板通過共面 波導與外部電路相連。所述的同心雙半環形縫隙的周長之和約等於工作頻率在介質中的波長。所述的 金屬貼片的外形為矩形，其寬度約為工作頻率在介質中的半波長。介質板的長度和 寬度與金屬貼片相同。有益效果由於採用了上述技術方案，本實用新型與現有技術相比具有如下有 益效果(1)採用微帶印刷技術，利於批量生產，降低成本。(2)工作帶寬較寬， 輸入駐波比不超過2:1 (即回波損失S-10dB)的相對頻帶寬度達到26% ，是已
知其他射頻識別系統標籤天線的2-3倍，有利於提高射頻識別系統的魯棒性和對環 境的適應性。(3)天線輻射方向性圖的全向性比現有技術有所改善，天線的增益比 現有技術低，符合射頻識別系統對全向性的要求。(4)天線遠場的兩個極化分量呈 現的交叉極化效應，恰適用於室內環境。(5)具有較好的通用性，可應用於無線局 域網，無線家庭網絡等領域。


圖1是本實用新型的結構示意圖。圖2是工作在5.80 GHz頻段的天線結構示意圖。圖3是工作在5.80 GHz頻段的天線回波損失頻響曲線。圖4是天線在5.90 GHz頻率上實測的;cc^剖面(H-面)的輻射方向性圖。圖5是天線在5.90 GHz頻率上實測的yoz剖面(對稱E-面)的輻射方向性圖。圖6是天線在5.90 GHz頻率上實測的加y剖面(貼片E-面)的輻射方向性圖。圖7是工作在5.80 GHz頻段的天線的實測增益頻響曲線。
具體實施方式
現對本實用新型的具體實施方式
結合如下實施例及其附圖作進一步詳細描述。實施例用於5.80 GHz頻段的射頻識別標籤的共面波導饋電的寬頻帶天線，此 標籤天線的結構示於圖2,僅由一塊常規的聚四氟乙烯介質片上印製的開縫貼片構 成，採用共面波導饋電。該介質片的厚度為1.6 mm，相對介電常數^ = 4.4，損耗正切角tano"-0.02;介質片的長度Z約等於工作頻率在介質中的半波長^/2,寬度為 『。由於天線兩側分別是介質片與空氣，在介質中的波長^既不是自由空間中的波 長A、也不是無限大介質中的波長，可按近似公式計算。formula see original document page 4式中的等效介電常數^ =(1 + ^)/2。該天線沿橫向是左右對稱的，由圖2可見其縫隙部分由兩個同心半圓環連接而成，其總長度約等於工作頻率在介質中的波長 4。基於幾何學中相同面積圖形以圓之周長為最長的簡單原理，採用圓環形折合縫 隙將比相同周長的矩形折合縫隙佔用更小的面積，符合結構小型化的要求。記共面波導的中心導帶寬度為『3、縫隙寬度為『2、至饋端的長度為&，如圖2所示。可以利用CST公司的CST MICROWAVE STUDIO來計算共面波導的特性 阻抗。可以利用Ansoft公司的電磁仿真軟體HFSS-9.2進行了仿真分析，優選出符 合要求的天線幾何尺寸丄=16 mm，『=15 mm， i 產2.3 mm，及2= 4.7 mm，及3= 5.7 ram， i 4=7.7mm。兩同心半圓環的周長之和約為34 mm，恰接近1^。對應有共面波導的尺寸『2=『3 = 1 mm， A = 3.3 mm，對應其特性阻抗為50 Q。在仿真分析的 過程中發現影響天線匹配的參數主要是『2和『3 ，與長度A幾乎無關。圖3、 圖4、圖5、圖6、圖7分別給出了該實例天線的仿真或測試結果。
權利要求1.一種寬頻帶小型化印刷天線，包括介質板、金屬貼片和共面波導，其特徵是金屬貼片(1)貼在介質板(2)的表面上，金屬貼片(1)上開有同心雙半環形縫隙(3)，其中，內半環形縫隙(31)與外半環形縫隙(32)的上部相連通，內半環形縫隙(31)與外半環形縫隙(32)之間設有金屬貼片半圓環(11)，金屬貼片半圓環(11)的下部連接共面波導中心導帶(12)，所述金屬貼片(1)和介質板(2)通過共面波導(4)與外部電路相連。
2. 根據權利要求1所述的寬頻帶小型化印刷天線，其特徵是所述的同心雙半 環形縫隙(3)的周長之和約等於工作頻率在介質中的波長。
3. 根據權利要求1所述的寬頻帶小型化印刷天線，其特徵是所述的金屬貼片(1) 的外形為矩形，其寬度約為工作頻率在介質中的半波長。. 根據權利要求1所述的寬頻帶小型化印刷天線，其特徵是介質板(2)的長 度和寬度與金屬貼片(1)相同。
專利摘要寬頻帶小型化印刷天線是一種結構簡單、成本低廉、易於批量加工製造，工作頻帶較寬、輻射全向性較好的，共面波導饋電的縫隙貼片天線。在該天線中，金屬貼片(1)貼在介質板(2)的表面上，金屬貼片(1)上開有同心雙半環形縫隙(3)，其中，內半環形縫隙(31)與外半環形縫隙(32)的上部相連通，內半環形縫隙(31)與外半環形縫隙(32)之間設有金屬貼片半圓環(11)，金屬貼片半圓環(11)的下部連接共面波導中心導帶(12)，所述金屬貼片(1)和介質板(2)通過共面波導(4)與外部電路相連。本實用新型適用於工作在微波頻段的射頻識別系統的標籤天線，也適用於無線區域網、無線家庭網絡等領域。
文檔編號H01Q13/10GK201025630SQ20072003451
公開日2008年2月20日 申請日期2007年2月14日 優先權日2007年2月14日
發明者章文勳, 達 馬 申請人:東南大學