一种等分对称式开路同轴天线制造技术

本实用新型专利技术公开一种等分对称式开路同轴天线，应用于射频识别技术领域，包括同轴电缆和馈线，所述同轴电缆为等分的同轴电缆结构，将同轴电缆的总分布电容分解成多个串联的分段分布电容，减少了总分布电容，提高线圈的谐振频率，突破同轴电缆开路型天线的周长限制，使所述天线覆盖更大的范围和达到更远的读取距离；所述馈线用不平衡方式为同轴电缆馈电；所述天线的结构相对于参考地完全对称，不仅充分抑制了共模干扰，而且将不平衡的馈线结构过渡到平衡的天线的结构，完成不平衡馈电；应用于长距离高频射频识别系统中，改善系统性能，降低系统成本。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及射频识别领域，尤其涉及一种等分对称式开路同轴天线。
技术介绍
在智能图书馆、会议签到、运动计时、门禁考勤、珠宝管理、涉密资产管理等应用领域的物联网感知层技术中，长距离高频射频识别技术被认为是最具前景的物联网感知层技术，这里高频指的是3MHz至30MHz的频段，该频段的电磁波在真空中的波长为10至100米， 在这一频段上射频识别技术通常选取13. 56MHz或6. 78MHz作为射频收发机的载波中心频率，在这一频段上所有标签读取距离大于20厘米的射频识别技术均可被视为长距离高频射频识别技术；目前，国际上已经有ISO 15693、ISO 18000-3、IPX等标准定义了长距离高频射频识别技术的空中接口协议。长距离高频射频识别系统通常包含阅读器和射频标签，阅读器和射频标签之间利用电感耦合的方式传递能量和数据。一般来说，阅读器天线和标签天线均为线圈形式，根据法拉第电磁感应定律，其中一个线圈的电流变化所弓I起的磁通量变化会在另一个线圈上形成感生电动势。基于此原理，两副天线间进行能量传输和数据交换。在整个长距离高频系统中，阅读器天线直接影响着整个系统的外观和性能。为达到最佳的读取性能，绕制成长距离高频阅读器天线的电缆应当具备高Q值、 低电阻的特性。为降低成本，绝大多数长距离高频阅读器天线都采用75欧姆或50欧姆的同轴电缆。由于在13. 56MHz时铜线的趋肤深度仅有18微米，因此直接利用同轴电缆的屏蔽层作为电流通路，可以达到与相同直径的单芯多股电缆相似的电阻特性；其中，两种方式可以实现此类阅读器天线，分别是短路型和开路型。短路型天线的馈电分别加在同轴电缆屏蔽层断开口的两端，同时在断开口处并联电容，与天线电感形成谐振回路，接收电压从断开口的两端引出，两端相对于直流为短路；开路型天线的馈电分别加在同轴电缆屏蔽层断开口的一端和同轴电缆内芯导体断开口的一端，屏蔽层与内芯导体之间的分布式特征电容作为总电容的一部分与线圈电感形成谐振回路，接收电压为负载电阻两端电压，两端相对于直流为开路。因为空间中的干扰电场对短路型天线的并联电容两端的接收电压的影响， 比对开路型天线负载电阻两端的接收电压的影响大得多，所以一般使用开路型天线作为长距离高频射频识别系统的天线。但是，传统的开路型天线结构具有较大的总分布电容。这限制了天线的总周长，也限制了天线的读取范围和最大读取距离；因此，在现有的会议签到或门禁考勤通道的应用中，通道的宽度一般不超过1.2米，在智能图书馆或者智能货架等应用中，通常需要多副天线覆盖一个书架或货架，大大增加了安装成本。
技术实现思路
针对上述技术问题，本技术的目的在于提供一种等分对称式开路同轴天线， 其将同轴电缆的总分布电容分解成多个串联的分段分布电容，减少了总分布电容，提高了线圈的谐振频率，突破了同轴电缆开路天线的周长限制，使所述天线覆盖更大的范围和达到更远的读取距离。为达到上述目的，本技术是通过以下技术方案来实现的一种等分对称式开路同轴天线，其包括同轴电缆和馈线，所述同轴电缆为等分的同轴电缆结构，其包括屏蔽层、内芯导体及设置于屏蔽层和内芯导体之间的绝缘层，用于接收磁场信号；所述馈线用不平衡方式为同轴电缆馈电。特别的，所述同轴电缆的首尾连接，所述内芯导体从同轴电缆的一端开始均勻设置有若干个节点，且内芯导体从节点处断开。特别的，所述屏蔽层在内芯导体的相邻两个节点的中间位置设置节点，且屏蔽层从节点处断开。特别的，所述内芯导体断开处，屏蔽层相连接，所述屏蔽层断开处，内芯导体和绝缘层相连接。特别的，所述内芯导体的节点处均可作为馈电位置，所述馈线包括馈线内芯和馈线的屏蔽层，所述馈线内芯与内芯导体断开处的一端连接，所述馈线的屏蔽层与同轴电缆的屏蔽层连接。特别的，所述天线的结构相对于参考地完全对称。特别的，所述同轴电缆绕制成的线圈可以为单圈或多圈。本专利技术的有益效果，采用本专利技术的技术方案通过等分的同轴电缆结构，将同轴电缆的总分布电容分解成多个串联的分段分布电容，减少了总分布电容，从而提高了线圈的谐振频率，突破了同轴电缆开路天线的周长限制，使所述天线覆盖更大的范围和达到更远的读取距离；而且本专利技术的天线的结构相对于参考地完全对称，可以充分抑制共模干扰，将不平衡的馈线结构过渡到平衡的天线的结构，应用于长距离高频射频识别系统中，可以有效提高系统性能，降低系统成本。附图说明下面根据附图和实施例对本技术作进一步详细说明。图1为本技术等分对称式开路同轴天线的示意图；图2为本技术中不平衡方式馈电的示意图；图3为同轴电缆的结构示意图；图4为本技术的等效串联谐振电路模型图；图5为短路型同轴天线的示意图；图6为开路型同轴天线的示意图；图7为同轴电缆的传输线等效电路原理图；图中101、内芯导体；102、绝缘层；103、屏蔽层；104、塑料外皮；105、馈线内芯； 106、馈线的屏蔽层。具体实施方式本技术技术原理请参照图5所示，图5为短路型同轴天线的示意图，只画出了同轴电缆的内芯导体101及屏蔽层103，短路型天线的馈电分别加在同轴电缆屏蔽层103断开口的两端，同时在断开口处并联电容，与天线电感形成谐振回路，接收电压从断开口的两端引出，两端相对于直流为短路。图6为开路型同轴天线的示意图，只画出了同轴电缆的内芯导体101及屏蔽层 103，开路型天线的馈电分别加在同轴电缆屏蔽层103断开口的一端和同轴电缆内芯导体 101断开口的一端，屏蔽层103与内芯导体101之间的分布式特征电容作为总电容的一部分与线圈电感形成谐振回路，接收电压为负载电阻两端电压，两端相对于直流为开路。图7为同轴电缆的传输线等效电路原理图，其包含分布式串联电阻、电感，和分布式并联电导、电容。由同轴电缆的传输线等效电路原理图中可以看出，在同轴电缆上存在分布式串联Z/ Zl电感和并联电容，每米长度的串联电感可由1 = ^jllnO0AO估算，其中D为屏蔽层外径，d为2π内芯导体外径。Ptl和μ ^分别为真空磁导率和绝缘层的磁导率。每米长度的并联电容可由0 = 估算，其中ε。和、分别为真空中的介电常数和绝缘层的介质介电常数。大多数同轴电缆的每米长度串联电感小于0.5微亨，相对于用其绕制成线圈的电感量可忽略不计。通常，50欧姆同轴电缆分布式并联电容约为96皮法每米；75欧姆同轴电缆分布式并联电容约为64皮法每米。用开路型同轴天线的总电容是电缆总长度上的分布式并联电容与外接匹配并联电容之和，因此这种天线的总电容的最小值可以视为电缆总长度上的分布式电容，又因为固定长度的同轴电缆绕制成的单圈线圈相比多圈线圈电感要小，所以这种天线的总电感的最小值可以看作是等周长等线径的导线绕成的圆环的电感值。由此可以进一f 1步得到开路型同轴天线的最大谐振频率为 2π Ir r 例如一副由2米长75欧姆"W mm C mmO的同轴电缆绕成的单圈开路型天线，其最小电容为1 皮法，最大谐振频率约为10. 4MHz。 该天线无法支持13. 56MHz的工作频率，必须要缩减电缆的长度，减少电容，才能提高其谐振频率。在13. 56MHz频率，采用同轴电缆最大只能做成0. 4米长、0. 4米宽的开路型天线， 高频天线的读取范围通常不超过其尺寸的1. 5倍，这样上述天线仅能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：颜力，王新华，
申请(专利权)人：颜力，王新华，
类型：实用新型
国别省市：