專利名稱：一種抗金屬電子標簽天線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于微波通訊技術領域，尤其涉及一種抗金屬電子標簽天線。
背景技術：
抗金屬電子標簽，簡稱金屬標簽，是一類應用環(huán)境比較特殊的標簽。該類
標簽通常貼附于其它物體的金屬外表面。電子標簽由標簽內心inlay和inlay 外面的封裝例如塑料殼構成。標簽內心Inlay通常由天線和芯片組成。由于目 前的芯片供應商能夠為全球的標簽制造商廣泛提供電子標簽芯片，所以電子標 簽的核心竟爭力集中在天線方面。
目前的抗金屬電子標簽天線，在超高頻頻段一般為偶極子天線。偶極子天 線通常由等長的兩臂組成，天線的材料通常為良導體，例如銅、鋁。偶極子天 線的輻射效率很高，是常用的天線類型之一，同時也經常用作陣列天線的天線 單元。由于臨近導體的影響，會導致偶極子型抗金屬電子標簽天線性能的急劇 惡化，包括增益急劇降低，并且阻抗急劇變化，和芯片嚴重失配，最終使電子 標簽無法工作。為了解決這一難題，目前主要有兩種做法
方法一、增加電子標簽天線和貼附物金屬外表面的距離，減小臨近導體對 偶極子天線的影響，直到性能達到可以接受的程度。天線和貼附物金屬表面之 間增加一層介質材料，例如有機玻璃、聚氯乙烯來保證所需要的距離。目前， 基于這種設計思想的抗金屬標簽厚度通常為5腿至10mm,并且天線的長度大都 超過了 100mm,多為150mm左右，工作頻率為900MHz頻段。
方法二在天線和貼附物的金屬表面之間增加一層微波吸波材料。該方法 相比于前一種，優(yōu)勢是天線的阻抗便于和芯片匹配。其缺點包括厚度較大， 不小于5mm;長度較大，大都超過了 100mra,多為150mm左右，工作頻率為900MHz 頻段。
以上兩種方法設計的天線，增益通常只能達到-10dBi左右甚至更低。正是由于抗金屬電子標簽天線的尺寸大、增益低，使用非常不便，因而限制了金屬
標簽在一些領域的應用，例如筆記本電腦管理系統(tǒng)。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種增益高、尺寸小的抗金屬電子標簽天線。
為解決上述技術問題，本發(fā)明抗金屬電子標簽天線由一個微帶天線和一個 偶極子天線結合而成，其中微帶天線由地板和主輻射體組成，偶極子天線由天
線第 一臂和天線第二臂組成；所述微帶天線的主輻射體同時作為偶極子天線的 第一臂，兩者為同一個導體；所述微帶天線的地板與所述偶極子天線的第二臂 之間直流短路。 本發(fā)明抗金屬電子標簽天線的結構分為底層、中間層和頂層三層，所述微 帶天線的地板在底層，所述偶極子天線的第一臂和第二臂在頂層；該天線的中 間層包括高頻介質基材，該基材用于填充底層與頂層之間的空隙。該基材優(yōu)選 FR4基材，采用該種基材更有利于縮小天線尺寸。所述天線中間層還包括過孔， 用于基材兩側實體之間的電連接。
作為本發(fā)明的一種改進，所述偶極子天線的第一臂和第二臂不在一條直線 上，兩者之間形成變形偶極子天線的結構形式。
作為進一步的改進，該抗金屬電子標簽天線的饋點的第 一點在所述偶極子 天線的第一臂上靠近該天線饋點第二點的一端，該天線饋點的第二點在一個與 微帶天線的地板直流短路的金屬導體上。
作為更進一步的改進，所述偶極子天線第 一臂遠離天線饋點的一端向所述 偶極子天線第二臂方向有一個折彎。
本發(fā)明提出的抗金屬電子標簽天線樣式為微帶天線與偶極子天線的巧妙結 合，把貼附物的金屬表面作為天線的一部分，有效地利用該金屬面，使金屬面 也參加輻射，增大了天線的輻射面積，使天線有較好的方向性和較高的增益， 天線與貼附物金屬表面之間的距離不再是主要的影響因素。本發(fā)明抗金屬電子標簽天線實現(xiàn)了電子標簽可直接貼附于金屬表面，尺寸小、應用范圍廣、性能
穩(wěn)定、易批量加工、安裝方便。


圖l是抗金屬電子標簽天線結構示意圖2是抗金屬電子標簽天線位于貼附物金屬表面的方向圖(含增益)；此時 天線模型中包含貼附物的金屬表面。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。 圖l是抗金屬電子標簽天線結構示意圖，如圖所示，該天線分為三層結構 底層、頂層、中間層。底層是一塊完整的金屬導體，例如銅箔，形成微帶天線 的地板l。頂層由三塊彼此獨立的金屬導體例如銅箔組成，包括偶極子天線的兩 臂和一個方形焊盤6，該偶極子天線的第一臂2和微帶天線的主輻射體2為同一 塊金屬導體，該金屬導體也是本發(fā)明抗金屬電子標簽天線的主輻射體，該偶極 子天線的第二臂3于地板1之間通過過孔直流短路。方形焊盤6與地板1通過 過孔直流短路，該方形焊盤上有本發(fā)明抗金屬電子標簽天線饋點中的第二個點 6，該天線饋點的第一個點5在偶極子天線第一臂2上靠近方形焊盤6的一端。 天線饋點表示天線和芯片的電氣連接位置。中間層由FR4基材4和數(shù)目不少于 兩個的過孔7組成，F(xiàn)R4基材能有效縮小天線的尺寸，其厚度為2. Omm;過孔7 是基材4兩側實體的電氣連接部分。
主輻射體2和偶極子天線的第二臂3不在同一直線上，兩者組成變形偶極 子天線形式。根據(jù)天線輻射原理可以知道當天線的輻射阻抗達到一定的值以后 該天線才能夠有效的輻射，所以本發(fā)明采用變形偶極子來提高天線的輻射阻抗。 本發(fā)明實施例中該變形偶極子天線是一個近似平衡雙線饋電的非對稱形式的天 線，所以其水平方向上的電場分量相互疊加。按矢量分析的方法可將該天線形 式等效為許多水平方向上的線載流元，所以該天線形式的主極化方式為水平極 化。本發(fā)明實施例中，偶極子天線的第一臂2和第二臂3平行設置，第二臂3的長度為整個抗金屬電子標簽天線長度的 一半左右，寬度為整個抗金屬電子標
簽天線寬度的一半左右，可以通過調整偶極子天線第二臂3的長和寬來調節(jié)天 線的性能；偶極子天線第一臂2的長度應盡可能占滿整個抗金屬電子標簽天線 的長度，兩端可留出1至3腿，偶極子天線第一臂2的寬度為整個抗金屬電子標 簽天線寬度的三分之一左右。在整個天線長度有限的情況下，例如天線的長 度不足0. 25個波長，偶極子天線第一臂2遠離饋點的一端向第二臂3的方向折 彎變形，使總長度增加，適當調節(jié)折彎部分增加的長度，能夠調節(jié)天線的增益、 諧振頻率和阻抗的大小，從而使天線能夠諧振在所需的頻率上，并且使天線的 阻抗與芯片的特性阻抗達到共扼匹配，使得標簽芯片的能量以最小損耗傳到天 線上，再通過天線發(fā)射出去。調節(jié)這些相應的天線參數(shù)最后得到一個理想的抗 金屬電子標簽天線。連接微帶天線地板1和偶極子天線第二臂3的過孔，應保 證地板1加上偶極子天線第二臂3的電長度盡可能長。
整個金屬電子標簽的尺寸設計為64ram*32mm*3mm,其封裝釆用標貼的形式。 天線饋點的第二個點6所在的方形焊盤6的邊長設計為2隱*2隱，其邊緣距離整 個天線右側板邊、偶極子天線第一臂2的最右邊緣、偶極子電線第二臂3上邊 緣的距離均為lmm。
在地板1和主輻射體2組成的^f鼓帶天線中，地板1和主輻射體2共同形成 輻射，同時地板1還起到類似于手電筒中反光鏡的作用，反光鏡越大、聚束能 力越強，則前方就會更亮。在微帶天線不靠近其它導體時，它有一個自帶的較 小的反光鏡即地板；當它靠近其他導體時，相當于獲得了一個較大的反光鏡， 相當于增大的地板，從而獲得較高的亮度即增益。地板的大小，影響了天線的 方向圖，從而影響增益。同時，地板1還消除了偶極子天線靠近其它導體時， 輸入阻抗的急劇變化。
本發(fā)明提出的抗金屬電子標簽天線樣式為微帶天線與偶極子天線的巧妙結 合，把貼附物的金屬表面作為天線的一部分，有效地利用該金屬面，使金屬面 也參加輻射，增大了天線的輻射面積，使天線有較好的方向性和較高的增益，普通的偶極子標簽天線方向性增益一般為2至3dBi,而本發(fā)明設計的標簽可達 到7.11dBi，詳見圖2。天線與貼附物金屬表面之間的距離不再是主要的影響因 素。本發(fā)明抗金屬電子標簽天線實現(xiàn)了電子標簽可直接貼附于金屬表面，尺寸 小、應用范圍廣、性能穩(wěn)定、易批量加工、安裝方便。
采用本發(fā)明抗金屬電子標簽天線的抗金屬電子標簽封裝過程為首先確定 FR4天線基板4的形狀及尺寸，然后在此基板正面用銅箔絲印抗金屬電子標簽天 線，反面也用銅箔絲印接地面天線部分；然后將芯片與抗金屬電子標簽天線邦 定在一起；標簽接地板背面再貼上一層雙面膠，安裝時將膠表面的紙撕開，即 可直接將標簽貼于金屬表面。
以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進 一步詳細說明，所應注意的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，本領 域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范 圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求記載的技術方案 及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1、一種抗金屬電子標簽天線，其特征在于該抗金屬電子標簽天線由一個微帶天線和一個偶極子天線結合而成，其中微帶天線由地板(1)和主輻射體(2)組成，偶極子天線由天線第一臂(2)和天線第二臂(3)組成；所述微帶天線的主輻射體(2)和所述偶極子天線的第一臂(2)為同一個金屬導體；所述微帶天線的地板(1)與所述偶極子天線的第二臂(3)之間直流短路。
2、 根據(jù)權利要求1所述的抗金屬電子標簽天線，其特征在于該天線的結 構分為底層、中間層和頂層三層，所述微帶天線的地板(1)在底層，所述偶極 子天線的第一臂(2 )和第二臂(3 )在頂層；該天線的中間層包括高頻介質基材(4)，該基材用于填充底層與頂層之間 的空隙。
3、 根據(jù)權利要求2所述的抗金屬電子標簽天線，其特征在于所述基材為 FR4基材。
4、 根據(jù)權利要求2所述的抗金屬電子標簽天線，其特征在于所述天線中 間層還包括過孔(7)，該過孔用于基材(4)兩側實體之間的電連接。
5、 根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的抗金屬電子標簽天線，其特征在于 所述偶極子天線為變形偶極子天線。
6、 根據(jù)權利要求5所述的抗金屬電子標簽天線，其特征在于該抗金屬電 子標簽天線的饋點的第一點(5)在所述偶極子天線的第一臂(2)上靠近該天 線饋點第二點(6)的一端，該天線饋點的第二點(6)在一個與地板(1)直流 短路的金屬導體上。
7、 根據(jù)權利要求6所述的抗金屬電子標簽天線，其特征在于所述天線饋 點的第二點(6)所在的金屬導體為一方形焊盤。
8、 根據(jù)權利要求6所述的抗金屬電子標簽天線，其特征在于所述偶極子天線第一臂(2)遠離天線饋點的一端向所述偶極子天線第二臂(3)方向有一 個折彎。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種增益高、尺寸小的抗金屬電子標簽天線，該天線由微帶天線和偶極子天線結合而成，其中微帶天線由地板(1)和主輻射體(2)組成，偶極子天線由天線第一臂(2)和第二臂(3)組成；所述微帶天線的主輻射體(2)和偶極子天線的第一臂(2)為同一個導體；所述微帶天線的地板(1)與偶極子天線的第二臂(3)之間直流短路。該天線結構包括底層、中間層和頂層三層，其中底層為地板(1)，頂層包括偶極子天線的兩臂，中間層包括FR4基材(4)和過孔(7)，基材(4)用于填充底層與頂層之間的空隙，過孔用于基材(4)兩側實體之間的電連接。本發(fā)明為微帶天線與偶極子天線的巧妙結合，實現(xiàn)了電子標簽可直接貼附于金屬表面。
文檔編號H01Q9/16GK101527390SQ20081000764
公開日2009年9月9日 申請日期2008年3月3日 優(yōu)先權日2008年3月3日
發(fā)明者李廣立, 程勝祥 申請人:中興通訊股份有限公司