本实用新型属于RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)天线设计领域，具体为一种紧凑型高增益圆极化阅读器天线。
背景技术：
随着RFID技术的应用需求逐渐扩大，对RFID天线的设计也提出了更高的要求，需要设计出各种高性能的天线以满足各种需要。在RFID系统中，阅读器天线多使用圆极化天线，主要以微带贴片天线和螺旋天线为主。目前UHF频段和微波频段的RFID技术发展很快，其相应的阅读器天线的设计研究很重要。
现有圆极化天线仍存在一些问题：1)大多数圆极化天线只能实现左旋圆极化或者右旋圆极化，不能同时具有左旋圆极化和右旋圆极化功能2)现有圆极化天线大多采用直接馈电方式，阻抗不易调节且带宽较低3)现有圆极化若采用标准微带结构，天线尺寸较大，小型化困难。
技术实现要素：
1、实用新型目的。
本实用新型为了解决现有技术的不足，提出一种紧凑型高增益圆极化阅读器天线，该天线同时具有左旋圆极化和右旋圆极化功能，以及天线小型化，高增益，大带宽等特点。
2、本实用新型所采用的技术方案。
本实用新型提出了一种紧凑型高增益圆极化阅读器天线，为两层结构，上层是微带线辐射层，下层是馈电网络层，中间是空气介质，上下层通过隔离柱固定；
所述上层微带线辐射层包括介质基板和金属微带线辐射贴片，金属微带线贴片为四角开槽结构,所述辐射贴片层上有两个正交的馈电点。
更进一步具体实施方式中，所述辐射贴片层介质基板采用单面pcb板材。
更进一步具体实施方式中，所述下层馈电网络层采用双层设计，上层为参考地，下层为两个输入端，两个输出端和耦合器，两个输出端通过馈线与微带线辐射层的两个馈电点连接，所述两个输入端连接信号接头，一个输入端接入左旋射频信号，另一个输入端右旋射频信号。
更进一步具体实施方式中，所述耦合器为3dB耦合器，使馈电网络的两个输出端相位差为90度。
更进一步具体实施方式中，所述馈电网络层采用双层pcb板材。
更进一步具体实施方式中，所述述馈电网络层的馈电结构为微带线或CPWG。
3、本实用新型所产生的技术效果。
(1)本实用新型采用特殊馈电结构，可以通过一个天线同时实现左旋或右旋功能。
(2)本实用新型采用耦合馈电,带宽大，可实现宽频带覆盖全球所有UHF RFID标准。同时，采取耦合馈电也可以缩小天线尺寸。
(3)本实用新型采用四角开槽形辐射结构设计，可有效降低天线尺寸，实现天线小型化。
附图说明
图1：所述RFID阅读器天线侧视图。
图2：所述RFID阅读器天线俯视图。
图3：所述RFID阅读器天线馈电网络。
图4：3dB耦合器端口示意图。
图5：3dB耦合器等效结构图。
图6：所述RFID阅读器天线馈电网络模拟图。
图7：所述RFID阅读器天线馈电网络S11/22参数仿真结果。
图8：所述RFID阅读器天线增益仿真结果。
图9：所述RFID阅读器天线圆极化轴比带宽仿真结果。
图10：所述RFID阅读器天线3D空间波瓣图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，RFID阅读器天线为两层结构，上层是微带线辐射层1，下层是馈电网络层2，中间是空气介质，上下层通过隔离柱3固定，馈线4连接馈电网络输出端与辐射贴片馈点。
如图2所示，微带线辐射层1包括介质基板7和金属微带线辐射贴片5。金属微带线辐射贴片5为四角开槽结构。四角开槽结构设计能够缩小尺寸，实现小型化。所述辐射贴片层上有两个正交的馈电点6，通过相位差为90度的双馈电实现圆极化，耦合馈电可提高带宽同时缩小尺寸。所诉辐射贴片层介质基板可采用单面pcb板材。
图3为RFID阅读器天线CPWG馈电结构示意图。如图所示，馈电结构在馈电网络层2的底部。馈电网络包括两个输入端8，两个输出端9和3dB耦合器10。
将两路射频信号(一路左旋，一路右旋)通过输入端8输入，两路射频信号经过3dB耦合器10之后产生90度相位差。相位差为90度的两路射频信号从两个输出端9输出，通过馈线4到达两个天线馈电点6，产生圆极化信号。
所述下层馈电网络层采用双层设计，上层为参考地，下层为两个输入端，两个输出端和3dB耦合器，耦合器设计在下层可减小天线对耦合器的影响。两个输出端通过馈线与微带线辐射层的两个馈电点连接。
所述两个输入端连接信号接头，一个输入端接入左旋射频信号，另一个输入端右旋射频信号，使天线同时具有左旋或右旋功能。
所述耦合器为3dB耦合器，使馈电网络的两个输出端相位差为90度。所述3dB向耦合器是一个4端口网络，它的各个端口分别称为输入端口、直通端口、耦合端口和隔离端口，分别对应图4的端口1、2、3、4。
理想微带分支定向耦合器的定向散射参量为：
由S参量可知，当端口1输入时，端口2和3相位差90度，端口1和4隔离。同理可知，端口2，3相当于互相开路端以实现端口隔离。
3dB耦合器等效结构图如图5所示：耦合器采用择四分之一波长传输线，其中A、B、C、D分别对应输入端口、直通端口、耦合端口和隔离端口。
假定信号由输入端口经点A输入，隔离端口的信号由两路信号叠加得到，一路为A-D，波程为λ/4，另一路为A-B-C-D波程为3λ/4，两路信号波程差为λ/2，两路信号的幅度相等，相位相差π/2，则两信号相互抵消，使得A，D两端隔离。耦合端口的信号由两路信号叠加得到，一路为A-B-C，另一路为A-D-C,两者波程均为λ/2，到达C点两路信号同相，耦合端的输出信号为二者之和，耦合信号的大小取决于两个分支线的归一化特性导纳值。为了让各端口更好的匹配，一般取各端口的阻抗值为Z0＝50Ω,则主线的阻抗值为
四分之一波长传输线的开路特性可提高端口隔离特性。
传输线理论公式定义如下：
其中l为传输线长度。
因端口1,4为1/4波长，有正切公式等价变换
可推出
其中Zc为传输线特性阻抗，因此可得相距1/4波长处相当于端口1,4互相开路端以实现端口隔离。
所述馈电网络层可采用双层pcb板材。所述底层馈电网络在不增加尺寸的前提下，采用双层介质PCB板材，相比单层介质可提高天线增益0.5db以上。
所述双层介质PCB板馈电网络具体实现方法:在原双面金属板的GND层通过层压或其他工艺增加一层厚度为h，介电常数为εr的介质，通过适当调整厚度变量h与介电常数εr变量值，可提高天线增益。
所述馈电结构可为微带线，也可为CPWG(共面接地波导)。
图6为RFID阅读器天线馈电网络模拟图。如图所示，通过该馈电网络模拟可验证馈电网络结构。图7为RFID阅读器天线S11/22参数仿真结果。图8为RFID阅读器天线增益仿真结果。图9为RFID阅读器天线圆极化轴比带宽仿真结果。如图10所示，天线在z方向上具有较好圆极化效果。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。