一种混合馈电的小型化四臂螺旋RFID天线的制作方法

本发明属于微波通信，涉及一种天线，具体地说涉及一种混合馈电的小型化四臂螺旋rfid天线。

背景技术：

1、无线射频识别即射频识别技术(radio frequency identification，rfid)，是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用电磁波信号识别目标并读写相关数据，通常由电子标签、读写器和数据处理系统组成，可以实现对物品的远程识别和信息管理，近年来，随着无线通信和芯片技术的飞速发展，rfid技术得到了广泛应用，并被认为是21世纪最具发展潜力的信息技术之一。rfid技术可使物品被赋予独一无二的身份标识，并通过网络与其它物品的信息进行交换，从而使得物品间的交互变得更加高效和智能，为物联网的发展提供了重要支持。

2、在rfid系统中，天线作为发送和接收射频信号的装置，发挥着重要作用，其负责将无线电能转换成电流或将电流转换成无线电能，从而在rfid系统中，天线用于激活和读取rfid标签上的信息。

3、天线的性能直接影响着rfid系统的工作效果，天线的尺寸、形状、结构和材质会影响其频率特性、辐射效率和方向性，优良的天线设计可以提高rfid系统的读取距离、抗干扰能力和多标签识别能力，进而提升rfid系统的整体性能。

4、rfid系统中天线普遍采用如下两种类型：陶瓷微带天线和四臂螺旋天线，其中，四臂螺旋天线由于具有高前后比、小型化特点，常被应用于便携式rfid读写设备中。四臂螺旋天线包括四支螺旋排布的辐射臂，各辐射臂的馈电相位依次相差90度，从而产生了低轴比、高前后比的方向性圆极化波束，具有较强的抗多径干扰和极化失配能力，特别适用于rfid技术。

5、但是，传统的四臂螺旋天线存在体积大、纵向剖面高、难以满足便携式设备应用要求的缺点，为解决上述技术问题，一些学者通过使用印刷电路工艺的ifa天线(倒f天线)代替相互缠绕的金属螺线形成四条旋转臂，通过顺次的90度相位差馈电，实现相似的心形方向图和良好的轴比，如文献《principle and unified design of circularly polarizedquadruple inverted-fantenna with miniaturized size and enhanced front-to-backratio》(ieeetransactions on antennas and propagation,vol.70,no.9,pp.7735-7744,sept.2022，x.zhang,z.-p.zhong,q.-y.zeng,q.-s.wu,l.zhu and t.yuan)分析了四臂倒f螺旋天线的原理，并对其进行了小型化和高前后比设计。虽然四臂螺旋天线在小型化的同时具有优异的性能，但是其采用了复杂的移相馈电网络，实际效率和增益不佳，另外，目前的四臂倒f螺旋天线设计中，ifa天线的谐振枝节和辐射枝节通常处于同一平面，对小型化天线的空间利用率低，同时，目前的四臂螺旋天线还存在加工成本高的技术问题。

6、有鉴于此，有必要对现有技术的四臂螺旋天线予以进一步改进。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于传统四臂螺旋天线馈电网络复杂、效率和增益低、空间利用率不足且生产成本高，从而提出一种馈电简单、效率、增益高、空间利用率高、成本低廉的混合馈电的小型化四臂螺旋rfid天线。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

3、本发明提供一种混合馈电的小型化四臂螺旋rfid天线，其包括：

4、基板；

5、沿所述基板周向顺次首尾设置的第一ifa天线单元、第二ifa天线单元、第三ifa天线单元和第四ifa天线单元；

6、功分单元，连接于所述基板，所述功分单元对所述第一ifa天线单元、第二ifa天线单元进行90度差分馈电，所述第一ifa天线单元、第二ifa天线单元对所述第三ifa天线单元和第四ifa天线单元耦合馈电；

7、所述第一ifa天线单元、第二ifa天线单元、第三ifa天线单元和第四ifa天线单元均包括两水平辐射枝节，两所述水平辐射枝节通过竖向连接枝节连接。

8、作为优选，所述第一ifa天线单元、第二ifa天线单元、第三ifa天线单元和第四ifa天线单元还各包括一馈电枝节和一接地枝节，所述馈电枝节和所述接地枝节连接于所述基板。

9、作为优选，所述第一ifa天线单元、第二ifa天线单元、第三ifa天线单元和第四ifa天线单元分别通过一绝缘支撑件连接于所述基板。

10、作为优选，所述第一ifa天线单元包括顺次连接的第一水平辐射枝节、第一竖向连接枝节和第二水平辐射枝节，所述第二水平辐射枝节连接有第一馈电枝节和第一接地枝节；所述第二ifa天线单元包括顺次连接的第三水平辐射枝节、第二竖向连接枝节和第四水平辐射枝节，所述第四水平辐射枝节连接有第二馈电枝节和第二接地枝节，所述第四水平辐射枝节设置于所述第一水平辐射枝节下方。

11、作为优选，所述第三ifa天线单元包括顺次连接的第五水平辐射枝节、第三竖向连接枝节和第六水平辐射枝节，所述第六水平辐射枝节连接有第三馈电枝节和第三接地枝节，所述第六水平辐射枝节设置于所述第三水平辐射枝节下方；所述第四ifa天线单元包括顺次连接的第七水平辐射枝节、第四竖向连接枝节和第八水平辐射枝节，所述第八水平辐射枝节连接有第四馈电枝节和第四接地枝节，所述第八水平辐射枝节设置于所述第五水平辐射枝节下方，所述第二水平辐射枝节设置于所述第七水平辐射枝节下方。

12、作为优选，所述功分单元连接有一馈电机构。

13、作为优选，所述功分单元为t型功分器。

14、作为优选，所述基板为功分pcb板，所述基板边缘设置有连接定位孔。

15、作为优选，所述第一ifa天线单元、第二ifa天线单元对所述第三ifa天线单元、第四ifa天线单元的材质为白铜、黄铜或纯铜中的任一种。

16、作为优选，所述绝缘支撑件的材质为非铁磁性材料。

17、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

18、本发明提供的混合馈电的小型化四臂螺旋rfid天线，其包括基板，沿基板周向顺次首尾设置的第一ifa天线单元、第二ifa天线单元、第三ifa天线单元和第四ifa天线单元，其中，第一ifa天线单元、第二ifa天线单元通过功分单元馈电，第三ifa天线单元、第四ifa天线单元通过第一ifa天线单元、第二ifa天线单元耦合馈电，形成了简单的混合馈电结构，简化了馈电网络，提高了天线的效率，使天线具有良好的轴比和高前后比。同时，第一ifa天线单元、第二ifa天线单元、第三ifa天线单元和第四ifa天线单元顺次首尾设置，占用面积小，每个天线单元均包括两水平辐射枝节，两水平辐射枝节通过竖向连接枝节连接，从而在基板表面形成了z型弯折的ifa天线结构，与传统处于同一平面的四臂螺旋天线相比，充分利用了竖向空间，提高了空间利用率，实现了小型化效果的同时，提高了天线的增益和带宽等性能，该天线结构简单，易于生产制作，生产成本低廉，可广泛应用于rfid读写设备技术领域。