一種寬帶高增益叉車天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種寬帶高增益叉車天線，包括絕緣介質(zhì)板、位于絕緣介質(zhì)板正面的饋電網(wǎng)絡、位于絕緣介質(zhì)板背面的金屬底板、安裝于絕緣介質(zhì)板正面且與饋電網(wǎng)絡連接的四個金屬輻射陣子、以及固定于絕緣介質(zhì)板正面且懸空設置于金屬輻射陣子上方的引向器；所述饋電網(wǎng)絡包括若干個相互連接的功分器和移相器，用于將從輸入端輸入的信號轉(zhuǎn)化為四路等幅、相位差依次為90°的信號，分別輸出給四個金屬輻射陣子；所述金屬輻射陣子為倒L形天線陣子。本發(fā)明具有寬軸比帶寬、高增益、圓極化、小型化、性能穩(wěn)定、易于量產(chǎn)等優(yōu)點，不僅克服了單端口饋電的帶寬窄，體積大的缺陷，而且簡化了多端口饋電系統(tǒng)復雜的缺點，提高了性能，更加適合RFID行業(yè)的應用。
【專利說明】一種寬帶高増益叉車天線

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及RFID應用【技術領域】，特別涉及一種寬帶高增益叉車天線。

【背景技術】
[0002]射頻識別(Rad1 Frequency Identificat1n，RFID)技術是一種利用射頻信號自動識別目標對象并獲取相關信息的技術。隨著RFID核心技術的不斷發(fā)展和成熟，應用領域日益擴大，已經(jīng)越來越多的應用在包括軍事、航空、倉儲物流、商品零售、工業(yè)制造、資產(chǎn)管理、交通運輸、畜牧、防偽防盜等不同領域。在倉儲領域，隨著物流向供應鏈管理的發(fā)展，企業(yè)越來越多地強調(diào)倉儲作為供應鏈中資源提供者的獨特角色，倉庫不僅僅是存儲貨物的庫房了。
[0003]隨著RFID技術在物流及倉儲行業(yè)的應用越來越深入，應用RFID技術的叉車越來越多，針對各種應用需要識別的標簽種類越來越多，如地埋標簽、貨架標簽、托盤標簽等。而同一款天線要能夠?qū)崿F(xiàn)同時識別同一個系統(tǒng)中的三類或多類標簽，因此對天線的高增益和小尺寸有更高的要求。由于叉車天線大多安裝在叉車臂之間，普通的RFID讀寫器天線形式微帶天線是無法滿足此類應用關于小尺寸的要求，而通過簡單的L陣子實現(xiàn)移向的小天線的增益又不能滿足高增益的要求。
[0004]綜上所述，制約RFID技術在叉車上應用和普及的主要原因是由于現(xiàn)有的叉車天線應用效率較低，準確度不高，實時性較差，無法實現(xiàn)RFID技術的優(yōu)越性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有技術中的缺陷，提供一種寬帶高增益叉車天線，主要采用饋電網(wǎng)絡實現(xiàn)0°、90°、180°、270°的相差，通過饋電網(wǎng)絡連接四個金屬輻射陣子，金屬輻射陣子上增加引向器；該天線具有增益高、尺寸小、帶寬寬等特點，可以在滿足叉車天線對尺寸要求的前提下實現(xiàn)高增益。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0007]一種寬帶高增益叉車天線，包括絕緣介質(zhì)板、位于絕緣介質(zhì)板正面的饋電網(wǎng)絡、位于絕緣介質(zhì)板背面的金屬底板、安裝于絕緣介質(zhì)板正面且與饋電網(wǎng)絡連接的四個金屬輻射陣子、以及固定于絕緣介質(zhì)板正面且懸空設置于金屬輻射陣子上方的引向器；
[0008]所述饋電網(wǎng)絡具有一個輸入端和四個輸出端，包括若干個相互連接的功分器和移相器，用于將從輸入端輸入的信號轉(zhuǎn)化為四路等幅、相位差依次為90°的信號，分別從四個輸出端輸出給四個金屬輻射陣子；
[0009]所述金屬底板為覆銅層，連接到地；
[0010]所述金屬輻射陣子為倒L形天線陣子。
[0011]進一步地，所述引向器通過多個絕緣支撐件支撐于絕緣介質(zhì)板正面，且懸空設置于倒L形天線陣子上方，通過倒L形天線陣子耦合饋電。
[0012]進一步地，所述引向器為一金屬板。
[0013]進一步地，絕緣介質(zhì)板上設有多個通孔，絕緣支撐件的下端鉚接于通孔中，上端與引向器固定連接。
[0014]進一步地，所述四個金屬輻射陣子在饋電網(wǎng)絡上方沿順時針或逆時針方向圍成一正方形，其中心為絕緣介質(zhì)板的中心。
[0015]進一步地，所述四個金屬輻射陣子以絕緣介質(zhì)板的中心為中心，呈輻射狀排列。
[0016]進一步地，所述絕緣介質(zhì)板為圓形或矩形。
[0017]進一步地，所述饋電網(wǎng)絡包括兩級功分移向電路，第一級功分移向電路包括第一功分器和180°移相器，第二級功分移向電路包括第二功分器、第三功分器和兩個90°移相器；
[0018]第一功分器的輸入端為饋電網(wǎng)絡的輸入端，第一功分器的一個輸出端通過180°移相器連接到第二功分器，另一個輸出端直接連接到第三功分器；
[0019]第二功分器的一個輸出端通過一個90°移相器連接到饋電網(wǎng)絡的第一輸出端；第二功分器的另一個輸出端直接連接到饋電網(wǎng)絡的第二輸出端；
[0020]第三功分器的一個輸出端通過一個90°移相器連接到饋電網(wǎng)絡的第三輸出端；第三功分器的另一個輸出端直接連接到饋電網(wǎng)絡的第四輸出端；
[0021]饋電網(wǎng)絡的第一至第四輸出端分別連接四個金屬輻射陣子。
[0022]進一步地，所述移相器為共面波導或微帶線形式的移相器；所述功分器為陶瓷功分器或者微帶線等功率功分器；所述絕緣介質(zhì)板為聚四氟乙烯板或FR-4絕緣板；所述金屬輻射陣子由不銹鋼、洋白銅或PCB構(gòu)成。
[0023]進一步地，所述寬帶高增益叉車天線還包括一模壓玻璃鋼天線罩，所述絕緣介質(zhì)板、饋電網(wǎng)絡和引向器罩在模壓玻璃鋼天線罩內(nèi)。
[0024]同現(xiàn)有的技術相比較，本發(fā)明提供的一種寬帶高增益叉車天線具有寬軸比帶寬、高增益、圓極化、小型化、性能穩(wěn)定、易于量產(chǎn)等優(yōu)點。本發(fā)明不僅克服了單端口饋電的帶寬窄，體積大的缺陷，而且簡化了多端口饋電系統(tǒng)復雜的缺點，提高了性能，更加適合RFID行業(yè)的應用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明實施例的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2為本發(fā)明實施例的頂面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖3為本發(fā)明實施例中的饋電網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖4為本發(fā)明實施例中的金屬輻射陣子的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖5為本發(fā)明實施例中的金屬輻射陣子的整體排布示意圖。
[0030]附圖標記
[0031]絕緣介質(zhì)板I 饋電網(wǎng)絡2金屬底板3
[0032]金屬輻射陣子4 引向器5絕緣支撐件6
[0033]外部饋電端口 7 通孔8第一功分器21
[0034]180°移相器22 第二功分器23第三功分器24
[0035]90°移相器25 第一輸出端201第二輸出端202
[0036]第三輸出端203 第四輸出端204垂直部分41
[0037]水平部分42

【具體實施方式】
[0038]下面將結(jié)合附圖和具體的實施例對本發(fā)明的技術方案進行詳細說明。
[0039]如圖1和圖2所示，本發(fā)明實施例提供的一種寬帶高增益叉車天線，包括絕緣介質(zhì)板1、位于絕緣介質(zhì)板I正面的饋電網(wǎng)絡2、位于絕緣介質(zhì)板I背面的金屬底板3、安裝于絕緣介質(zhì)板I正面且與饋電網(wǎng)絡2連接的四個金屬輻射陣子4、以及固定于絕緣介質(zhì)板I正面且懸空設置于金屬輻射陣子4上方的引向器5。
[0040]具體地，所述引向器5通過多個絕緣支撐件6支撐于絕緣介質(zhì)板I正面，且懸空設置于金屬輻射陣子4上方，通過金屬輻射陣子4耦合饋電。
[0041]所述絕緣介質(zhì)板I呈矩？為聚四氟乙稀板或FR-4絕緣板。絕緣介質(zhì)板I上設有多個通孔8，絕緣支撐件6的下端鉚接于通孔8中，上端與引向器5固定連接。所述引向器5可以是金屬板
[0042]位于絕緣介質(zhì)板I背面的金屬底板I為覆銅層，連接到地。金屬底板3是在絕緣介質(zhì)板I的背面全部鋪銅形成的，并設有饋電焊盤，能夠使得饋電網(wǎng)絡2呈共面波導的傳輸特性，增加信號穩(wěn)定性。
[0043]位于絕緣介質(zhì)板I正面的饋電網(wǎng)絡2具有一個輸入端和四個輸出端，包括若干個相互連接的功分器和移相器，用于將從輸入端輸入的信號轉(zhuǎn)化為四路等幅、相位差依次為90°的信號，分別從四個輸出端輸出給四個金屬輻射陣子4，金屬輻射陣子4通過耦合饋電的形式與引向器5耦合。
[0044]進一步地，本發(fā)明實施例提供的一種寬帶高增益叉車天線還包括一模壓玻璃鋼天線罩，所述絕緣介質(zhì)板1、饋電網(wǎng)絡2和引向器5罩在模壓玻璃鋼天線罩內(nèi)。由于模壓玻璃鋼天線罩的形狀可以根據(jù)實際應用需求進行變化設計，且其結(jié)構(gòu)簡單，故未在圖中示出。模壓玻璃鋼天線罩具備堅固、耐熱、耐高溫、耐腐蝕、絕緣性優(yōu)良等特點，能夠有效保護絕緣介質(zhì)板1、饋電網(wǎng)絡2和引向器5不受外界擠壓和干擾，增強了叉車天線的安全性和穩(wěn)定性，能夠適應叉車的各種使用環(huán)境。
[0045]具體地，如圖3所示，所述饋電網(wǎng)絡2包括兩級功分移向電路，第一級功分移向電路包括第一功分器21和180°移相器22，第二級功分移向電路包括第二功分器23、第三功分器24和兩個90°移相器25，均印刷在絕緣介質(zhì)板I的正面。所述移相器為共面波導或微帶線形式的移相器；所述功分器為陶瓷功分器或者微帶線等功率功分器。其中，第一功分器21的輸入端為饋電網(wǎng)絡2的輸入端，與外部饋電端口 7連接，第一功分器21的一個輸出端通過180°移相器22連接到第二功分器23，另一個輸出端直接連接到第三功分器24。第二功分器23的一個輸出端通過一個90°移相器25連接到饋電網(wǎng)絡2的第一輸出端201 ；第二功分器23的另一個輸出端直接連接到饋電網(wǎng)絡2的第二輸出端202。第三功分器24的一個輸出端通過一個90°移相器25連接到饋電網(wǎng)絡2的第三輸出端203 ;第三功分器24的另一個輸出端直接連接到饋電網(wǎng)絡2的第四輸出端204。饋電網(wǎng)絡2的第一至第四輸出端201、202、203、204分別連接四個金屬輻射陣子4。
[0046]初始信號經(jīng)過第一級功分移向電路后，分別向第二級功分移向電路中的第二功分器23和第三功分器輸24出相位角為180°和0°的信號，第二功分器23對相位角為180°的信號進行等分后，其中一個輸出端通過一個90°移相器25進行移相，并向第一輸出端201輸出相位角為270°的信號，另一個輸出端則直接向第二輸出端202輸出相位角為180°的信號。第三功分器24對相位角為0°的信號進行等分后，其中一個輸出端通過一個90°移相器25進行移相，并向第三輸出端203輸出相位角為90°的信號，另一個輸出端則直接向第四輸出端204輸出相位角為0°的信號。最終，饋電網(wǎng)絡2的第一至第四輸出端201、202、203、204分別輸出幅值相等，相位角分別為270°、180。、90。和O。的四路信號，分別對四個金屬輻射陣子4饋電。
[0047]優(yōu)選地，在本發(fā)明實施例中，所述金屬輻射陣子4為倒L形天線陣子。如圖4所示，倒L形天線陣子包括垂直部分41和水平部分42，所述垂直部分41的下端垂直固定于絕緣介質(zhì)板I上，垂直部分41的上端與水平部分42連接，所述水平部分42則與絕緣介質(zhì)板I平行，整體形成一個躺倒的“L”的形狀。所述金屬輻射陣子4由PCB、不銹鋼、洋白銅或其他金屬導體材料制成。四個金屬輻射陣子4的垂直部分分別與饋電網(wǎng)絡2的四個輸出端連接饋電，所述引向器5與四個金屬輻射陣子4的水平部分平行設置，且通過絕緣支撐件6懸設于四個金屬輻射陣子4上方。四個倒L形的金屬輻射陣子4，一方面大大縮小了陣子長度，利于天線小型化，另一方面對天線的穩(wěn)定性有很大提高；引向器5則用于拓寬天線阻抗帶寬，同時提高信號增益。
[0048]進一步地，所述四個金屬輻射陣子4按照一定的順序依次安裝在絕緣介質(zhì)板I正面的饋電網(wǎng)絡2上，其高度可調(diào)。如圖5所示，在本發(fā)明實施例中，所述絕緣介質(zhì)板I是矩形的，所述四個金屬輻射陣子4在饋電網(wǎng)絡2上方沿順時針或逆時針方向圍成一正方形，其中心為絕緣介質(zhì)板I的中心，每一個金屬輻射陣子4分別平行于矩形的一條邊。
[0049]在本發(fā)明的另一個實施例中，所述絕緣介質(zhì)板I還可以為圓形，所述四個金屬輻射陣子4以絕緣介質(zhì)板I的中心為中心，呈輻射狀排列。
[0050]本發(fā)明提供的一種寬帶高增益叉車天線，其工作頻段可以是RFID的超高頻，也可以是433MHz或2.4GHz等頻段?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)金屬輻射陣子的長度和饋電網(wǎng)絡上微帶線寬度長度以及陣子距離地板的高度，來大范圍或者小范圍調(diào)節(jié)天線的工作頻段。
[0051]同現(xiàn)有的技術相比較，本發(fā)明提供的一種寬帶高增益叉車天線具有寬軸比帶寬，圓極化，高增益，小型化，性能穩(wěn)定，易于量產(chǎn)等優(yōu)點。本發(fā)明不僅克服了單端口饋電的帶寬窄，體積大的缺陷，而且簡化了多端口饋電系統(tǒng)復雜的缺點，提高了性能，更加適合RFID行業(yè)的應用。
[0052]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。
【權(quán)利要求】
1.一種寬帶高增益叉車天線，其特征在于，包括絕緣介質(zhì)板、位于絕緣介質(zhì)板正面的饋電網(wǎng)絡、位于絕緣介質(zhì)板背面的金屬底板、安裝于絕緣介質(zhì)板正面且與饋電網(wǎng)絡連接的四個金屬輻射陣子、以及固定于絕緣介質(zhì)板正面且懸空設置于金屬輻射陣子上方的引向器； 所述饋電網(wǎng)絡具有一個輸入端和四個輸出端，包括若干個相互連接的功分器和移相器，用于將從輸入端輸入的信號轉(zhuǎn)化為四路等幅、相位差依次為90°的信號，分別從四個輸出端輸出給四個金屬輻射陣子； 所述金屬底板為覆銅層，連接到地； 所述金屬輻射陣子為倒L形天線陣子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶高增益叉車天線，其特征在于，所述引向器通過多個絕緣支撐件支撐于絕緣介質(zhì)板正面，且懸空設置于倒L形天線陣子上方，通過倒L形天線陣子親合饋電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬帶高增益叉車天線，其特征在于，所述引向器為金屬板。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬帶高增益叉車天線，其特征在于，絕緣介質(zhì)板上設有多個通孔，絕緣支撐件的下端鉚接于通孔中，上端與引向器固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶高增益叉車天線，其特征在于，所述四個金屬輻射陣子在饋電網(wǎng)絡上方沿順時針或逆時針方向圍成一正方形，其中心為絕緣介質(zhì)板的中心。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶高增益叉車天線，其特征在于，所述四個金屬輻射陣子以絕緣介質(zhì)板的中心為中心，呈輻射狀排列。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶高增益叉車天線，其特征在于，所述絕緣介質(zhì)板為圓形或矩形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶高增益叉車天線，其特征在于，所述饋電網(wǎng)絡包括兩級功分移向電路，第一級功分移向電路包括第一功分器和180°移相器，第二級功分移向電路包括第二功分器、第三功分器和兩個90°移相器； 第一功分器的輸入端為饋電網(wǎng)絡的輸入端，第一功分器的一個輸出端通過180°移相器連接到第二功分器，另一個輸出端直接連接到第三功分器； 第二功分器的一個輸出端通過一個90°移相器連接到饋電網(wǎng)絡的第一輸出端；第二功分器的另一個輸出端直接連接到饋電網(wǎng)絡的第二輸出端； 第三功分器的一個輸出端通過一個90°移相器連接到饋電網(wǎng)絡的第三輸出端；第三功分器的另一個輸出端直接連接到饋電網(wǎng)絡的第四輸出端； 饋電網(wǎng)絡的第一至第四輸出端分別連接四個金屬輻射陣子。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的寬帶高增益叉車天線，其特征在于，所述移相器為共面波導或微帶線形式的移相器；所述功分器為陶瓷功分器或者微帶線等功率功分器；所述絕緣介質(zhì)板為聚四氟乙烯板或FR-4絕緣板；所述金屬輻射陣子由不銹鋼、洋白銅或PCB構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶高增益叉車天線，其特征在于，所述寬帶高增益叉車天線還包括一模壓玻璃鋼天線罩，所述絕緣介質(zhì)板、饋電網(wǎng)絡和引向器罩在模壓玻璃鋼天線罩內(nèi)。
【文檔編號】H01Q1/38GK104505577SQ201410837597
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月26日
【發(fā)明者】劉良驥 申請人:劉良驥