一种稳覆盖的超高频RFID平面近场天线

摘要

本发明提供一种稳覆盖的超高频RFID平面近场天线，包括依次层叠的金属地板、介质板和辐射层；辐射层由功分网络和2~4个辐射器构成；功分网络位于辐射层的中间部位，辐射器均匀分布在功分网络周围；辐射器包括辐射体、第一跳线、第二跳线组和3~18组吸收枝节；辐射体位于辐射器的中间部位，吸收枝节将辐射体包围；功分网络包括数目与辐射器的数目匹配的第一微带；辐射体由主体微带构成；第一微带的一端与主体微带的一端相接于第一点；主体微带绕着第一点旋转弯折延伸；吸收枝节包括弧形微带和第一集总元件；弧形微带的一端通过第一集总元件接地，另一端与主体微带的位于辐射体外缘的位置处相接；弧形微带的电流方向与主体微带的电流方向相反。

权利要求

1.一种稳覆盖的超高频RFID平面近场天线，其特征在于，包括依次层叠的金属地板、介质板和辐射层；所述辐射层由功分网络和N个辐射器构成；所述功分网络位于所述辐射层的中间部位，所述辐射器均匀分布在所述功分网络周围；

所述辐射器包括辐射体、第一跳线、第二跳线组和吸收枝节组件；所述辐射体位于所述辐射器的中间部位，所述吸收枝节组件将所述辐射体包围；

所述功分网络包括第一微带组，所述第一微带组中第一微带的数目与所述辐射器的数目匹配；所述辐射体由主体微带构成；所述第一微带的一端与所述主体微带的一端相接，相接点为第一点；所述主体微带绕着所述第一点旋转弯折延伸；

所述吸收枝节组件由M组吸收枝节组成，所述吸收枝节包括弧形微带和第一集总元件；

所述弧形微带的一端通过所述第一集总元件与所述金属地板连接，另一端与所述主体微带的位于辐射体外缘的位置处相接；所述弧形微带的趋向第一集总元件的延伸方向与所述主体微带的远离第一点的旋转延伸方向相反；

一个所述吸收枝节上设置有第一缺口；所述主体微带上设置有第二缺口组，所述第二缺口组中的第二缺口的数目与所述第二跳线组中的第二跳线的数目匹配；所述第一微带依次从所述第一缺口、所述第二缺口组穿过后延伸至所述第一点；所述吸收枝节的被所述第一缺口分割的两部分通过所述第一跳线导通；沿着主体微带的旋转延伸方向，所述主体微带的被所述第二缺口分割的且相邻的两部分通过所述第二跳线导通；

其中，N为2 4的自然数，M为3 18的自然数。

~ ~

2.如权利要求1所述的稳覆盖的超高频RFID平面近场天线，其特征在于，N为4；四条所述第一微带之间均相互平行；两条所述第一微带的远离第一点端相接于一个第二点，另外两条所述第一微带的远离第一点端相接于另外一个第二点；所述功分网络还包括第二微带和两条V形微带；所述第二微带的一端与馈电输入端相接，另一端与两条所述V形微带相接；

所述第二微带的与所述V形微带的连接点为第三点；两所述第二点分居所述第三点的两侧；

两条所述V形微带关于所述第三点中心对称；从第三点出发，所述V形微带先向与所述第一微带长度方向一致的方向延伸，然后弯折返回所述第三点附近，最后向靠近所述第二点的方向延伸；两所述V形微带之间的延伸方向始终相反。

3.如权利要求2所述的稳覆盖的超高频RFID平面近场天线，其特征在于，沿着趋向第一集总元件的方向，所述弧形微带到所述第一点的距离逐步增大。

4.如权利要求3所述的稳覆盖的超高频RFID平面近场天线，其特征在于，所述吸收枝节均匀分布在所述辐射体四周；从所述第一点出发的射线至少经过一条所述弧形微带。

5.如权利要求4所述的稳覆盖的超高频RFID平面近场天线，其特征在于，所述吸收枝节还包括在辐射体径向方向上的连接线，所述弧形微带通过所述连接线与所述主体微带的位于辐射体外缘的位置处相接；所述主体微带的与所述连接线连接的位置为主体微带的延伸拐点。

6.如权利要求5所述的稳覆盖的超高频RFID平面近场天线，其特征在于，所述功分网络还包括两条第三微带；所述V形微带通过所述第三微带与所述第二点相接。

7.如权利要求6所述的稳覆盖的超高频RFID平面近场天线，其特征在于，所述功分网络还包括用于调节第一微带特征阻抗的调节组件；所述调节组件包括第二集总元件和第四微带；所述第二集总元件的一端与所述第一微带的中间部位连接，另一端与所述第四微带连接。

8.如权利要求5至7任一所述的稳覆盖的超高频RFID平面近场天线，其特征在于，所述金属地板上设置有数目与所述第一跳线数目匹配的第一镂空槽、数目与所述第二跳线数目匹配的第二镂空槽；所述第一跳线位于所述第一镂空槽内，所述第二跳线位于所述第二镂空槽内；所述辐射器还包括连接探针组，所述连接探针组由贯穿介质板的连接探针组成；所述主体微带通过连接探针与所述第二跳线连接，所述弧形微带通过连接探针与所述第一跳线连接，所述第一集总元件通过连接探针与所述金属地板连接。

9.如权利要求8所述的稳覆盖的超高频RFID平面近场天线，其特征在于，所述主体微带绕所述第一点旋转弯折延伸的圈数为4 6圈，所述吸收枝节有4 8组。

~ ~

10.如权利要求9所述的稳覆盖的超高频RFID平面近场天线，其特征在于，所述稳覆盖的超高频RFID平面近场天线的中心工作频率波长为λ，所述主体微带的长度为A，宽度为a；

所述主体微带中相邻两圈之间的间隔为B；所述弧形微带的长度为C，宽度为c；所述V形微带的V形拐点到所述第三点的距离为D；相邻两个所述第一点之间的距离为E；所述连接线的长度为F，宽度为f；所述介质板厚度为G，介电常数为ɛ，其中，2λ≤A≤3λ，0.5mm≤a≤5mm，2mm≤B≤20mm，0.15λ≤C≤0.3λ，0.1mm≤c≤5mm，0.1λ≤D≤0.5λ，0.4λ≤E≤0.7λ，2mm≤F≤

20mm，0.1mm≤f≤5mm，0.2mm≤G≤4mm，4.2≤ɛ≤4.7。

说明书

一种稳覆盖的超高频RFID平面近场天线

技术领域

[0001] 本发明涉及天线技术领域，尤其是指一种稳覆盖的超高频RFID平面近场天线。

背景技术

[0002] 射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术飞速发展，已经广泛应用于各个领域，尤其是仓库管理、智能物流、无人零售、智能家居、智能可穿戴设备等行业。
在各行业的实际应用中，RFID系统的工作环境越来越复杂，读写天线和电子标签也更加趋
于小型化、轻量化和超薄化。在这样的环境中，要提高系统的读取速度和读取正确性，对
RFID系统提出了更加高的要求。其中，读写天线是影响RFID系统性能的重要部件，天线的远
近场分布对读取距离和读取区域的控制起到决定性作用，会影响到标签是否漏读和串读。
因此，读写天线的设计十分重要。

[0003] 一般来说，超高频RFID系统利用远场辐射和散射原理来实现，作用距离通常较远，读写器天线一般为圆极化天线，如文献“Q. Liu, et al., Compact 0.92/2.45‑GH Dual‑
Band Directional Circularly Polarized Microstrip Antenna for Handheld RFID 
Reader Applications, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 63, 
no. 9, pp. 3849‑3856, Sept. 2015”所描述的就是一种典型的RFID远场读写天线。对于
这一类的天线而言，一般要求效率尽可能高，轴比尽可能低，轴比波宽尽可能宽，以便有足
够宽的读取范围和足够远的读取距离。

[0004] 近年来，随着智能物流和新零售等全新应用场景的涌现，超高频RFID近场读写系统逐渐被广泛应用。这类系统的读写天线一般采用近场天线，天线的辐射能量主要分布在
近场区，远场区的能量非常小，因此，当标签放置近场区时，会感应到电磁波能量，激活标签
上面的芯片，然后，把其中存储的数据信息发送给读写器，实现标签芯片与上位机的通信，
而标签放在远场区不会被读到，避免了串读。与传统远场RFID系统相比，除了标签维持不变
外，近场RFID读写系统对读写天线提出了全新的设计要求和设计挑战，主要体现在以下几
方面：（1）正前方读取距离必须限定在特定距离内，既要避免串读到区域外的标签，也要保
证区域内能的标签能被充分激活；（2）区域内场分布应尽量均匀，避免出现读写盲区；（3）区
域边沿场分布应该快速衰减，避免误读邻区标签。这几点对天线设计来说，挑战是巨大的，
因为均匀的场分布和陡峭的边沿衰减往往是一对矛盾。

[0005] 目前市面上大多数近场天线都是微带漏波天线，利用微带线信号传输过程中泄露电磁波来感应和激活标签。但是，如果天线设计不合理，边沿感应场抑制不够，把天线口径
外非目标标签也读取到，就会造成串读现象。此外，如果在天线规定口径范围内场强分布不
均匀，就会出现盲点，导致标签漏读。市面上的近场天线大多存在着边沿控制差或者读取盲
点较多的问题，少有看到可以同时解决这个两个问题的低成本近场天线。此外，市面上的微
带近场天线大多是基于多层PCB板结构，天线辐射结构和馈电网络分布在不同层，这虽然降
低了设计难度，但大幅度增加了天线成本。

发明内容

[0006] 本发明所要解决的技术问题是：设计一种具有均匀的场分布且具有陡峭的边沿衰减的中间部位无盲点的低成本稳覆盖的超高频RFID平面近场天线。

[0007] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

[0008] 一种稳覆盖的超高频RFID平面近场天线，包括依次层叠的金属地板、介质板和辐射层；所述辐射层由功分网络和N个辐射器构成；所述功分网络位于所述辐射层的中间部
位，所述辐射器均匀分布在所述功分网络周围；所述辐射器包括辐射体、第一跳线、第二跳
线组和吸收枝节组件；所述辐射体位于所述辐射器的中间部位，所述吸收枝节组件将所述
辐射体包围；所述功分网络包括第一微带组，所述第一微带组中第一微带的数目与所述辐
射器的数目匹配；所述辐射体由主体微带构成；所述第一微带的一端与所述主体微带的一
端相接，相接点为第一点；所述主体微带绕着所述第一点旋转弯折延伸；所述吸收枝节组件
由M组吸收枝节组成，所述吸收枝节包括弧形微带和第一集总元件；所述弧形微带的一端通
过所述第一集总元件与所述金属地板连接，另一端与所述主体微带的位于辐射体外缘的位
置处相接；所述弧形微带的趋向第一集总元件的延伸方向与所述主体微带的远离第一点的
旋转延伸方向相反；一个所述吸收枝节上设置有第一缺口；所述主体微带上设置有第二缺
口组，所述第二缺口组中的第二缺口的数目与所述第二跳线组中的第二跳线的数目匹配；
所述第一微带依次从所述第一缺口、所述第二缺口组穿过后延伸至所述第一点；所述吸收
枝节的被所述第一缺口分割的两部分通过所述第一跳线导通；沿着主体微带的旋转延伸方
向，所述主体微带的被所述第二缺口分割的且相邻的两部分通过所述第二跳线导通；其中，
N为2 4的自然数，M为3 18的自然数。
~ ~

[0009] 进一步地，N为4；四条所述第一微带之间均相互平行；两条所述第一微带的远离第一点端相接于一个第二点，另外两条所述第一微带的远离第一点端相接于另外一个第二
点；所述功分网络还包括第二微带和两条V形微带；所述第二微带的一端与馈电输入端相
接，另一端与两条所述V形微带相接；所述第二微带的与所述V形微带的连接点为第三点；两
所述第二点分居所述第三点的两侧；两条所述V形微带关于所述第三点中心对称；从第三点
出发，所述V形微带先向与所述第一微带长度方向一致的方向延伸，然后弯折返回所述第三
点附近，最后向靠近所述第二点的方向延伸；两所述V形微带之间的延伸方向始终相反。

[0010] 进一步地，沿着趋向第一集总元件的方向，所述弧形微带到所述第一点的距离逐步增大。

[0011] 进一步地，所述吸收枝节均匀分布在所述辐射体四周；从所述第一点出发的射线至少经过一条所述弧形微带。

[0012] 进一步地，所述吸收枝节还包括在辐射体径向方向上的连接线，所述弧形微带通过所述连接线与所述主体微带的位于辐射体外缘的位置处相接；所述主体微带的与所述连
接线连接的位置为主体微带的延伸拐点。

[0013] 进一步地，所述功分网络还包括两条第三微带；所述V形微带通过所述第三微带与所述第二点相接。

[0014] 进一步地，所述功分网络还包括用于调节第一微带特征阻抗的调节组件；所述调节组件包括第二集总元件和第四微带；所述第二集总元件的一端与所述第一微带的中间部
位连接，另一端与所述第四微带连接。

[0015] 进一步地，所述金属地板上设置有数目与所述第一跳线数目匹配的第一镂空槽、数目与所述第二跳线数目匹配的第二镂空槽；所述第一跳线位于所述第一镂空槽内，所述
第二跳线位于所述第二镂空槽内；所述辐射器还包括连接探针组，所述连接探针组由贯穿
介质板的连接探针组成；所述主体微带通过连接探针与所述第二跳线连接，所述弧形微带
通过连接探针与所述第一跳线连接，所述第一集总元件通过连接探针与所述金属地板连
接。

[0016] 进一步地，所述主体微带绕所述第一点旋转弯折延伸的圈数为4 6圈，所述吸收枝~
节有4 8组。
~

[0017] 进一步地，所述稳覆盖的超高频RFID平面近场天线的中心工作频率波长为λ，所述主体微带的长度为A，宽度为a；所述主体微带中相邻两圈之间的间隔为B；所述弧形微带的
长度为C，宽度为c；所述V形微带的V形拐点到所述第三点的距离为D；相邻两个所述第一点
之间的距离为E；所述连接线的长度为F，宽度为f；所述介质板厚度为G，介电常数为ɛ，其中，
2λ≤A≤3λ，0.5mm≤a≤5mm，2mm≤B≤20mm，0.15λ≤C≤0.3λ，0.1mm≤c≤5mm，0.1λ≤D≤
0.5λ，0.4λ≤E≤0.7λ，2mm≤F≤20mm，0.1mm≤f≤5mm，0.2mm≤G≤4mm，4.2≤ɛ≤4.7。

[0018] 本发明的有益效果在于：螺旋状的辐射体产生均匀的场强，而旋向相反的弧形微带和用于吸收能量、调节阻抗匹配的第一集总元件结合，使整个辐射器内部形成稳定均匀
的场分布、外缘场强急剧衰减。将功分网络与辐射器设置在同一平面上，功分网络除了向辐
射器馈电外，还具有消除辐射层中间部位的读取盲点的作用，使整个读写天线具有均匀的
场分布、陡峭的边沿衰减且中间部位无盲点。

附图说明

[0019] 下面结合附图详述本发明的具体结构

[0020] 图1为本发明的一种稳覆盖的超高频RFID平面近场天线的俯视图；

[0021] 图2为本发明的一种稳覆盖的超高频RFID平面近场天线的层状结构示意图；

[0022] 图3为本发明的一种稳覆盖的超高频RFID平面近场天线的仰视图；

[0023] 图4为本发明的一种稳覆盖的超高频RFID平面近场天线的反射系数仿真结果；

[0024] 图5为本发明的一种稳覆盖的超高频RFID平面近场天线的中心频点915MHz处的方位角0°和90°的仿真增益方向图；

[0025] 图6为本发明的一种稳覆盖的超高频RFID平面近场天线的中心频点915MHz处的方位角0°和90°的轴比方向图；

[0026] 图7为本发明的一种稳覆盖的超高频RFID平面近场天线的距离辐射层5mm高度的场强分布图；

[0027] 图8为本发明的一种稳覆盖的超高频RFID平面近场天线的法向场强分布图；

[0028] 其中，1‑金属地板，11‑第一跳线，12‑第二跳线，13‑馈电输入端，2‑介质板，3‑辐射层，30‑主体微带，31‑第一微带，32‑第二微带，33‑第三微带，34‑第四微带，35‑V形微带，36‑
弧形微带，37‑连接线，38‑第一集总元件，39‑第二集总元件，41‑第一点，42‑第二点，43‑第
三点。

具体实施方式

[0029] 本发明最关键的构思在于：将功分网络纳入辐射层中，使功分网络发挥消除盲点的作用。

[0030] 为了进一步论述本发明构思的可行性，根据本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果的具体实施方式并配合附图详予说明。

[0031] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发
明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施
例，都属于本发明保护的范围。

[0032] 实施例1

[0033] 请参阅图1、图2以及图3，一种稳覆盖的超高频RFID平面近场天线，包括依次层叠的金属地板1、介质板2和辐射层3；所述辐射层3由功分网络和N个辐射器构成；所述功分网
络位于所述辐射层3的中间部位，所述辐射器均匀分布在所述功分网络周围；所述辐射器包
括辐射体、第一跳线11、第二跳线组和吸收枝节组件；所述辐射体位于所述辐射器的中间部
位，所述吸收枝节组件将所述辐射体包围；所述功分网络包括第一微带组，所述第一微带组
中第一微带31的数目与所述辐射器的数目匹配；所述辐射体由主体微带30构成；所述第一
微带31的一端与所述主体微带30的一端相接，相接点为第一点41；所述主体微带30绕着所
述第一点41旋转弯折延伸，电流从第一点41沿着主体微带30由内而外螺旋传输，形成圆极
化电磁波向外辐射；所述吸收枝节组件由M组吸收枝节组成，所述吸收枝节包括弧形微带36
和第一集总元件38；所述弧形微带36的一端通过所述第一集总元件38与所述金属地板1连
接，另一端与所述主体微带30的位于辐射体外缘的位置处相接；所述弧形微带36的趋向第
一集总元件38的延伸方向与所述主体微带30的远离第一点41的旋转延伸方向相反。吸收枝
节可以吸收主体微带30末端信号，使得反射信号非常小，这样有利于增大辐射器的阻抗匹
配带宽和边缘控制。

[0034] 一个所述吸收枝节上设置有第一缺口；所述主体微带30上设置有第二缺口组，所述第二缺口组中的第二缺口的数目与所述第二跳线组中的第二跳线12的数目匹配；所述第
一微带31依次从所述第一缺口、所述第二缺口组穿过后延伸至所述第一点41；所述吸收枝
节的被所述第一缺口分割的两部分通过所述第一跳线11导通；沿着主体微带30的旋转延伸
方向，所述主体微带30的被所述第二缺口分割的且相邻的两部分通过所述第二跳线12导
通；其中，N为2 4的自然数，M为3 18的自然数。
~ ~

[0035] 螺旋状的辐射体产生均匀的场强，而旋向相反的弧形微带36和用于吸收能量、调节阻抗匹配的第一集总元件38结合，使整个辐射器内部形成稳定均匀的场分布、外缘场强
急剧衰减。将功分网络与辐射器设置在同一平面上，功分网络除了向辐射器馈电外，还具有
消除辐射层中间部位的读取盲点的作用，使整个读写天线具有均匀的场分布、陡峭的边沿
衰减且中间部位无盲点。

[0036] 通过第一跳线11和第一缺口、第二跳线组和第二缺口组，既不影响主体微带30形成均匀稳定的场分布、不影响吸收枝节吸收辐射器外缘场强的能力，又能保证功分网络能
够在同一平面上向辐射器馈电，进而使功分网络能够发挥消除盲点的效果。

[0037] 实施例2

[0038] 在上述结构基础上，N为4，即设置有4个辐射器；四条所述第一微带31之间均相互平行；两条所述第一微带31的远离第一点41端相接于一个第二点42，另外两条所述第一微
带31的远离第一点41端相接于另外一个第二点42；所述功分网络还包括第二微带32和两条
V形微带35；所述第二微带32的一端与馈电输入端13相接，另一端与两条所述V形微带35相
接；所述第二微带32的与所述V形微带35的连接点为第三点43；第三点43位于功分网络的中
心位置处，两所述第二点42分居所述第三点43的两侧；两条所述V形微带35关于所述第三点
43中心对称；从第三点43出发，所述V形微带35先向与所述第一微带31长度方向一致的方向
延伸，然后弯折返回所述第三点43附近，最后向靠近所述第二点42的方向延伸；两所述V形
微带35之间的延伸方向始终相反。

[0039] 通过两V形微带35和第一微带组，形成一个近似“王”字形的四功分网络，进一步有效地消除任两个辐射器之间和辐射层中间部位的读取盲点。

[0040] 实施例3

[0041] 在上述结构基础上，沿着趋向第一集总元件38的方向，所述弧形微带36到所述第一点41的距离逐步增大，提升吸收枝节组件形成陡峭的边沿衰减的能力。

[0042] 实施例4

[0043] 在上述结构基础上，所述吸收枝节均匀分布在所述辐射体四周；从所述第一点41出发的射线至少经过一条所述弧形微带36，即在辐射体的径向方向上，吸收枝节紧密包围
辐射体，不存在间隙泄漏场强的情况，提升吸收枝节组件形成陡峭的边沿衰减的能力，使整
个辐射器内部形成稳定均匀的场分布。

[0044] 实施例5

[0045] 在上述结构基础上，所述吸收枝节还包括在辐射体径向方向上的连接线37，所述弧形微带36通过所述连接线37与所述主体微带30的位于辐射体外缘的位置处相接；所述主
体微带30的与所述连接线37连接的位置为主体微带30的延伸拐点。设置连接线37，使弧形
微带36与辐射体之间保持一定的距离，使吸收枝节组件形成陡峭的边沿衰减的同时使辐射
体保持均匀稳定的场强。

[0046] 实施例6

[0047] 在上述结构基础上，所述功分网络还包括两条第三微带33；所述V形微带35通过所述第三微带33与所述第二点42相接。优选地，所述第三微带33与所述第一微带31相互垂直。
V形微带35与第三微带33的宽度不同，通过第三微带33调节该部分的功分网络的特征阻抗。

[0048] 实施例7

[0049] 在上述结构基础上，所述功分网络还包括用于调节第一微带31特征阻抗的调节组件；所述调节组件包括第二集总元件39和第四微带34；所述第二集总元件39的一端与所述
第一微带31的中间部位连接，另一端与所述第四微带34连接。

[0050] 即使设置的第一微带31的长度和宽度都一致，但受主体微带30的影响，四条第一微带31之间输入阻抗存在差异。为了保证第一微带31的输入阻抗与功分网络端口的输出阻
抗相匹配，可通过第二集总元件39和第四微带34调节第一微带31的输入阻抗。

[0051] 实施例8

[0052] 在上述结构基础上，所述金属地板1上设置有数目与所述第一跳线11数目匹配的第一镂空槽、数目与所述第二跳线12数目匹配的第二镂空槽；所述第一跳线11位于所述第
一镂空槽内，所述第二跳线12位于所述第二镂空槽内；所述辐射器还包括连接探针组，所述
连接探针组由贯穿介质板2的连接探针组成；所述主体微带30通过连接探针与所述第二跳
线12连接，所述弧形微带36通过连接探针与所述第一跳线11连接，所述第一集总元件38通
过连接探针与所述金属地板1连接。

[0053] 第一缺口的投影落在第一跳线11上，第二缺口的投影落在第二跳线12上。因为第一缺口和第二缺口只需容纳第一微带31穿过即可，对应地，第一跳线11和第二跳线12的跨
度也较小，所以在金属地板1上设置第一镂空槽和第二镂空槽对金属地板1自身的性能影响
不大。另外，由于第一跳线11和第二跳线组与金属地板1设置在同一平面上，使得天线只具
有金属地板1、介质板2和辐射层3三层结构，可以直接使用芯板加工形成，故加工成本较低。

[0054] 实施例9

[0055] 在上述结构基础上，所述主体微带30绕所述第一点41旋转弯折延伸的圈数为4 6~
圈，所述吸收枝节有4 8组。所述稳覆盖的超高频RFID平面近场天线的中心工作频率波长为
~
λ，所述主体微带30的长度为A，宽度为a；所述主体微带30中相邻两圈之间的间隔为B；所述
弧形微带36的长度为C，宽度为c；所述V形微带35的V形拐点到所述第三点43的距离为D；相
邻两个所述第一点41之间的距离为E；所述连接线37的长度为F，宽度为f；所述介质板2厚度
为G，介电常数为ɛ，其中，2λ≤A≤3λ，0.5mm≤a≤5mm，2mm≤B≤20mm，0.15λ≤C≤0.3λ，
0.1mm≤c≤5mm，0.1λ≤D≤0.5λ，0.4λ≤E≤0.7λ，2mm≤F≤20mm，0.1mm≤f≤5mm，0.2mm≤G
≤4mm，4.2≤ɛ≤4.7。

[0056] 优选地，介质板2长度为0.5λ2λ，宽度为0.5λ2λ。第一微带31的长度为0.1λ0.5~ ~ ~
λ。

[0057] 在此结构和尺寸的条件下，稳覆盖的超高频RFID平面近场天线的场分布的均匀度、边沿衰减的陡峭度最优，读写时基本不存在盲点。

[0058] 为了进一步论述本申请技术方案的可行性，对以下试验例及相应性能数据作进一步的说明：

[0059] 试验例

[0060] 一种稳覆盖的超高频RFID平面近场天线，包括依次层叠的金属地板1、介质板2和辐射层3；所述辐射层3由功分网络和四个辐射器构成；所述功分网络位于所述辐射层3的中
间部位，所述辐射器均匀分布在所述功分网络周围；所述辐射器包括辐射体、第一跳线11、
五条第二跳线12和吸收枝节组件；所述辐射体位于所述辐射器的中间部位，所述吸收枝节
组件将所述辐射体包围。所述功分网络包括一条第二微带32、两条V形微带35、两条第三微
带33和四条第一微带31。

[0061] 所述辐射体由主体微带30构成；所述第一微带31的一端与所述主体微带30的一端相接，相接点为第一点41；所述主体微带30绕着所述第一点41旋转弯折延伸；所述主体微带
30绕所述第一点41旋转弯折延伸的圈数为5圈。所述吸收枝节组件由6组吸收枝节组成，所
述吸收枝节均匀分布在所述辐射体四周。所述吸收枝节包括连接线37、弧形微带36和第一
集总元件38；所述弧形微带36的一端通过所述第一集总元件38与所述金属地板1连接，另一
端通过所述连接线37与所述主体微带30的位于辐射体外缘的位置处相接；所述弧形微带36
的趋向第一集总元件38的延伸方向与所述主体微带30的远离第一点41的旋转延伸方向相
反，即主体微带30中电流方向为顺时针旋转时，弧形微带36中的电流方向为逆时针旋转；或
主体微带30中电流方向为逆时针旋转时，弧形微带36中的电流方向为顺时针旋转。所述连
接线37位于所述辐射体的径向方向上，所述主体微带30的与所述连接线37连接的位置为主
体微带30的延伸拐点，所以辐射体呈六角螺旋状。从所述第一点41出发的射线至少经过一
条所述弧形微带36。沿着趋向第一集总元件38的方向，所述弧形微带36到所述第一点41的
距离逐步增大。

[0062] 四条所述第一微带31之间均相互平行；两条所述第一微带31的远离第一点41端相接于一个第二点42，另外两条所述第一微带31的远离第一点41端相接于另外一个第二点
42，共有两个第二点42；所述第二微带32的一端与馈电输入端13相接，另一端与两条所述V
形微带35相接；所述第二微带32的与所述V形微带35的连接点为第三点43；两所述第二点42
分居所述第三点43的两侧；两条所述V形微带35关于所述第三点43中心对称；从第三点43出
发，所述V形微带35先向与所述第一微带42长度方向一致的方向延伸，然后弯折返回所述第
三点43附近，最后向靠近所述第二点42的方向延伸；两所述V形微带35之间的延伸方向始终
相反。信号从馈电输入端13输入后，在第三点43位置处一分为二后依次经过V形微带35、第
三微带33，到达第二点42位置后再一分为二并经过第一微带31实现对辐射器馈电。

[0063] 一个所述弧形微带36上设置有第一缺口；所述主体微带30上设置有五个第二缺口；所述第一微带31依次从所述第一缺口、五个所述第二缺口穿过后延伸至所述第一点41；
所述弧形微带36的被所述第一缺口分割的两部分通过所述第一跳线11导通；沿着主体微带
30的旋转延伸方向，所述主体微带30的被所述第二缺口分割的且相邻的两部分通过所述第
二跳线12导通。

[0064] 所述金属地板1上设置有数目与所述第一跳线11数目匹配的第一镂空槽、数目与所述第二跳线12数目匹配的第二镂空槽；所述第一跳线11位于所述第一镂空槽内，所述第
二跳线12位于所述第二镂空槽内；所述辐射器还包括连接探针组，所述连接探针组由贯穿
介质板2的连接探针组成；所述主体微带30通过连接探针与所述第二跳线12连接，所述弧形
微带36通过连接探针与所述第一跳线11连接，所述第一集总元件38通过连接探针与所述金
属地板1连接。所述馈电输入端13通过馈电探针与所述第二微带32相接，所述馈电探针依次
贯穿金属地板1和介质板2。馈电输入端13可接入SMA‑K接头或同轴接头。

[0065] 所述馈电输入端13的输入阻抗为50Ω，通过所述第二微带32把射频信号二等分给所述V形微带35，然后，通过所述第三微带33实现阻抗变换，把射频信号四等分给所述第一
微带31。为了四个辐射器的获得的射频信号相等，需要保证所述第一微带31的输入阻抗与
功分网络的输出阻抗相匹配，如果阻抗不匹配，可以通过所述第四微带34和所述第二集总
元件39来调节。

[0066] 试验例中，输入信号通过功分网络等分给四个辐射器，四个辐射器组成2×2阵列，阵列产生的电磁波辐射到近场区。由于每个辐射器的外圈接有反向吸收枝节，当电流流到
辐射体的外圈时，已经大大减弱。受第一集总元件38的吸收作用，内圈的主体微带30产生的
场强较强，外圈的吸收枝节产生的场强弱，所以，天线口径外的场强急剧下降。辐射层中心
位置是功分网络的走线，其产生的场强可以覆盖天线中心位置，弥补了辐射器不能覆盖的
区域。

[0067] 为了进一步说明本发明的有益效果，根据以下测试结果进行说明：

[0068] 从图4的反射系数仿真结果中可知，902MHz～928MHz频段内天线端口反射系数小于‑18dB，端口阻抗匹配良好。

[0069] 从图5的中心频点915MHz处的方位角0°和90°的仿真增益方向图中可知，远场增益小于‑11dB，远场电磁能量很小，当标签放在远场区域时，不会被激活，只有近场的标签可以
被激活，从而被识别。

[0070] 从图6的中心频点915MHz处的方位角0°和90°的轴比方向图中可知，俯仰角±12°以内，轴比小于3dB，天线圆极化性能较好。

[0071] 当周期平均场强约大于12dB时，标签可以被读到，场强小于12dB时，标签上面的芯片不能被激活。图7中心的30cm×30cm区域为试验例天线所放置的位置，图7中，坐标(x,y）=
（0,0）的投影落在辐射层3的中心，输入功率为1W。从图7的距离辐射层5mm高度的场强分布
图中可知，天线口径内（30cm×30cm区域）场强较强，并且分布均匀，天线口径外急剧衰减，
在口径外10mm位置，周期平均场强小于12dB，即位于口径外10mm位置处标签很难被读到。

[0072] 图8中，纵坐标显示范围为9‑250mm，由于与辐射层3距离0‑9mm范围内的电场变化较大，图线较密，难以表达清楚，故而在图8中省略；实际上，0‑9mm范围内的天线法向电场场
强，距离辐射层3中心100mm范围的区域内，以30dBV以上的场强为主。图8中，坐标（x,z）=（0,
9）的投影落在辐射层3的中心，输入功率为1W。从图8的天线法向场强分布图中可知，随着高
度增大场强减弱，当高度达到90cm时，场强减弱到12dB左右，周期平均场强大于12dB的高度
小于85cm。通过天线样件测试发现，测试例的近场天线的边沿控制约为10mm，读取高度约为
80cm，验证了仿真与测试的一致性。

[0073] 综上所述，本发明提供的一种稳覆盖的超高频RFID平面近场天线，边沿控制好，无标签串读、漏读问题，价格便宜，能在902MHz～928MHz频段内工作，并且性能稳定。

[0074] 此处第一、第二……只代表其名称的区分，不代表它们的重要程度和位置有什么不同。

[0075] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技
术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。