一種低剖面抗金屬寬帶超高頻rfid標(biāo)簽天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低剖面抗金屬寬帶超高頻RFID標(biāo)簽天線，包括天線輻射單元、環(huán)形饋電微帶和介質(zhì)基板，在介質(zhì)基板的一側(cè)同時(shí)蝕刻天線輻射單元和環(huán)形饋電微帶。天線輻射單元是由一個(gè)U形輻射貼片構(gòu)成，U形輻射貼片上內(nèi)嵌有一條水平的長(zhǎng)槽線，以及兩條垂直于長(zhǎng)槽線呈奇對(duì)稱的短槽線。環(huán)形微帶通過縫隙耦合對(duì)輻射貼片進(jìn)行饋電。IC芯片安置在環(huán)形饋電微帶的中部。環(huán)形微帶饋電產(chǎn)生較高的感抗，實(shí)現(xiàn)了天線與具有較高容性輸入阻抗的IC芯片之間的共軛匹配。本發(fā)明覆蓋了全球UHFRFID應(yīng)用頻段(840-960MHz)，同時(shí)，具有不攜帶短路探針或短路貼片的平面結(jié)構(gòu)，可安裝于金屬物體表面，適合低成本的批量生產(chǎn)。
【專利說明】一種低剖面抗金屬寬帶超高頻RFID標(biāo)簽天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及射頻識(shí)別領(lǐng)域使用的天線，具體涉及一種低剖面抗金屬寬帶超高頻RFID標(biāo)簽天線。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]射頻識(shí)別(RFID,Radio Frequency Identification)技術(shù)，又稱無線射頻識(shí)別，是一種無線通信技術(shù)，可通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。常用的有低頻、高頻、超高頻，微波等技術(shù)。超高頻射頻識(shí)別(UHF RFID, Ultra-high Frequency Radio Frequency Identif ication)技術(shù)具有能一次性讀取多個(gè)標(biāo)簽、穿透性強(qiáng)、可多次讀寫、數(shù)據(jù)的記憶容量大，無源電子標(biāo)簽成本低，體積小，使用方便，可靠性和壽命高等特點(diǎn)，得到了世界各國(guó)的重視。
[0004]超高頻射頻識(shí)別技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電子客票，物流系統(tǒng)，以及一些新興技術(shù)場(chǎng)合。然而不同國(guó)家或地區(qū)的RFID許可UHF頻段不盡相同。比如，中國(guó)的840.5-844.5 MHz和920.5-924 MHz，歐洲的865-869 MHz，以及北美的902-928 MHz。因此，設(shè)計(jì)覆蓋全球UHFRFID應(yīng)用頻段(840-960 MHz)的通用寬帶標(biāo)簽天線具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0005]在許多實(shí)際應(yīng)用情境中，標(biāo)簽天線需要附著在金屬物體上。然而，由金屬物體對(duì)電磁波的反射所帶來不良影響還亟待克服。同時(shí)，對(duì)于需要批量生產(chǎn)的標(biāo)簽，低成本在天線的設(shè)計(jì)過程中也是需要考慮的重要參考指標(biāo)之一。目前絕大多數(shù)抗金屬的UHF RFID標(biāo)簽都采用了短路探針或者短路貼片的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)加工難度較大，生產(chǎn)成本也較高，不利于批量生產(chǎn)。因此，平面結(jié)構(gòu)的不帶短路探針或者短路貼片的標(biāo)簽天線更適用于低成本的RFID標(biāo)簽。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明目的在于提供一種低剖面、抗金屬、寬帶超高頻RFID標(biāo)簽天線。使用一個(gè)單天線提供對(duì)全球UHF RFID應(yīng)用頻段(840-960 MHz)的全頻覆蓋，并且該款天線不攜帶短路探針或短路貼片，適合批量生產(chǎn)。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種由U形輻射貼片和環(huán)形饋電微帶組成的低剖面抗金屬寬帶超高頻RFID標(biāo)簽天線。
[0009]技術(shù)方案如下:該天線包括天線輻射單元、環(huán)形饋電微帶和介質(zhì)基板，在介質(zhì)基板的一側(cè)同時(shí)蝕刻所述天線輻射單元和環(huán)形饋電微帶；其特征在于所述天線輻射單元由一個(gè)U形輻射貼片構(gòu)成，U形輻射貼片上內(nèi)嵌有與U形輻射貼片底部平行的水平槽線，以及兩條垂直于相交于水平槽線且呈奇對(duì)稱的垂直槽線；環(huán)形微帶通過縫隙耦合對(duì)U形輻射貼片進(jìn)行饋電。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)化的，水平槽線長(zhǎng)度大于垂直槽線。[0011]在工作頻段內(nèi)，U形輻射貼片上內(nèi)嵌的水平槽線和呈奇對(duì)稱的垂直槽線能夠激發(fā)出兩個(gè)相鄰的諧振模，從而拓展天線帶寬。通過調(diào)節(jié)垂直槽線的長(zhǎng)度能調(diào)節(jié)諧振頻點(diǎn)的位置。
[0012]進(jìn)一步的，天線還包括IC芯片，IC芯片安置在環(huán)形饋電微帶的中部；環(huán)形微帶饋電產(chǎn)生較高的感抗，實(shí)現(xiàn)了天線與具有較高容性輸入阻抗的IC芯片之間的共軛匹配。
[0013]本發(fā)明采用微帶貼片天線結(jié)構(gòu)，把金屬地作為天線的一部分，減少了由金屬物體對(duì)電磁波的反射所帶來不良影響，使標(biāo)簽天線能更好的工作于金屬表面上。該款天線具有不攜帶短路探針或短路貼片的平面結(jié)構(gòu)，降低加工損耗以及加工復(fù)雜等問題，適合低成本的批量生產(chǎn)。
[0014]本發(fā)明的技術(shù)方案相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
水平槽線和奇對(duì)稱垂直槽線是實(shí)現(xiàn)寬帶天線的關(guān)鍵在工作頻段內(nèi)，U形輻射貼片上內(nèi)嵌的水平槽線和奇對(duì)稱槽線能夠激發(fā)出兩個(gè)相鄰的諧振模，從而拓展天線帶寬。而諧振頻點(diǎn)的位置能夠通過奇對(duì)稱垂直槽線的長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0015]環(huán)形饋電微帶和U形貼片之間的縫隙對(duì)天線輸入阻抗的調(diào)節(jié)起著關(guān)鍵性作用。調(diào)節(jié)環(huán)形微帶的長(zhǎng)度和縫隙寬度，能夠很好地實(shí)現(xiàn)天線與芯片之間的共軛匹配。
[0016]采用微帶貼片天線結(jié)構(gòu)，把金屬地作為天線的一部分，使標(biāo)簽天線能更好的工作于金屬表面上，減少了由金屬物體對(duì)電磁波的反射所帶來不良影響。
[0017]該天線是全平面化、緊湊型結(jié)構(gòu)，不帶短路探針或者短路貼片，易于制作，U形輻射貼片和環(huán)形饋電微帶相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了該款天線的半功率阻抗帶寬能夠達(dá)到132MHz (838-970 MHz)，完全覆蓋了通用UHF RFID應(yīng)用頻段(840-960 MHz)，滿足了低剖面、抗金屬、寬帶的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本低剖面抗金屬寬帶超高頻RFID標(biāo)簽天線結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是本低剖面抗金屬寬帶超高頻RFID標(biāo)簽天線參數(shù)示意圖。
[0020]圖1中各附圖標(biāo)記說明如下:
1、U形輻射貼片；2、槽線；3、環(huán)形饋電微帶；4、介質(zhì)基板；5、IC芯片；6、地板。
[0021]
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0023]本實(shí)施實(shí)例中，一種低剖面抗金屬寬帶超高頻RFID標(biāo)簽天線，包括U形輻射貼片
1、環(huán)形饋電微帶3和介質(zhì)基板4，在介質(zhì)基板的下表面敷以金屬薄層作為地板6，在介質(zhì)基板的上表面同時(shí)蝕刻金屬天線輻射單元和金屬環(huán)形饋電微帶。U形輻射貼片組成天線輻射單元，U形輻射貼片上內(nèi)嵌有一條水平槽線，以及兩條垂直于長(zhǎng)槽線呈奇對(duì)稱的垂直槽線。環(huán)形微帶通過縫隙耦合對(duì)輻射貼片進(jìn)行饋電。IC芯片5安置在環(huán)形饋電微帶的中部。
[0024]作為一個(gè)實(shí)例，介質(zhì)基板采用FR4材料，其相對(duì)介電常數(shù)為4.4、電損耗角為0.02。介質(zhì)基板的長(zhǎng)度Is為73 mm,寬度ws為30mm,厚度h為1.6 mm。
[0025]天線主要針對(duì)英頻杰(Impinj)Monza3微芯片匹配設(shè)計(jì)的。該型號(hào)芯片在915 MHz頻點(diǎn)具有32-j216 Ω的輸入阻抗和-15 dBm的功率敏感度。
[0026]相對(duì)奇對(duì)稱槽線天線能夠激發(fā)出兩個(gè)相鄰的諧振點(diǎn)，偶對(duì)稱的槽線天線則只具有一個(gè)諧振頻點(diǎn)。改變奇對(duì)稱槽線的長(zhǎng)度(14和15)，便可以調(diào)節(jié)諧振頻點(diǎn)的位置。以垂直槽線與水平槽線的相交點(diǎn)將垂直槽線分成較長(zhǎng)的部分和較短的部分，當(dāng)較短部分的長(zhǎng)度14為7.7 mm，較長(zhǎng)部分的長(zhǎng)度15為14 mm時(shí)，天線的諧振點(diǎn)能滿足天線的設(shè)計(jì)要求。
[0027]隨著環(huán)形饋電微帶的長(zhǎng)邊與U形輻射貼片內(nèi)底部之間的距離g的增加，天線輸入阻抗的電阻分量減小。隨著IC芯片與環(huán)形微帶的內(nèi)邊緣距離16的增加，天線的輸入阻抗增大。另外，水平槽線與U形輻射貼片外底部之間的距離13可對(duì)輸入阻抗實(shí)現(xiàn)粗調(diào)，配合環(huán)形饋電微帶的長(zhǎng)邊與U形輻射貼片內(nèi)底部之間的距離g對(duì)輸入阻抗的微調(diào)，進(jìn)而能夠較易實(shí)現(xiàn)對(duì)不同微芯片的共軛匹配。當(dāng)環(huán)形饋電微帶的長(zhǎng)邊與U形輻射貼片內(nèi)底部之間的距離g為1.3 mm,水平槽線與U形福射貼片外底部之間的距離13為9.5 mm,隨著IC芯片與環(huán)形微帶的內(nèi)邊緣距離16為11 mm,能夠滿足Monza3微芯片匹配設(shè)計(jì)。
[0028]利用該發(fā)明具有不攜帶短路探針或短路貼片的平面結(jié)構(gòu)，可以滿足射頻識(shí)別中標(biāo)簽天線低成本批量生產(chǎn)的需求。
【權(quán)利要求】
1.一種低剖面抗金屬寬帶超高頻RFID標(biāo)簽天線，包括天線輻射單元、環(huán)形饋電微帶和介質(zhì)基板，在介質(zhì)基板的一側(cè)同時(shí)蝕刻所述天線輻射單元和環(huán)形饋電微帶；其特征在于所述天線輻射單元由一個(gè)U形輻射貼片構(gòu)成，U形輻射貼片上內(nèi)嵌有與U形輻射貼片底部平行的水平槽線，以及兩條垂直于相交于水平槽線且呈奇對(duì)稱的垂直槽線；環(huán)形微帶通過縫隙耦合對(duì)U形輻射貼片進(jìn)行饋電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低剖面抗金屬寬帶超高頻RFID標(biāo)簽天線，其特征在于:水平槽線長(zhǎng)度大于垂直槽線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低剖面抗金屬寬帶超高頻RFID標(biāo)簽天線，其特征在于:在工作頻段內(nèi)，U形輻射貼片上內(nèi)嵌的水平槽線和呈奇對(duì)稱的垂直槽線能夠激發(fā)出兩個(gè)相鄰的諧振模，通過調(diào)節(jié)垂直槽線的長(zhǎng)度能調(diào)節(jié)諧振頻點(diǎn)的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低剖面抗金屬寬帶超高頻RFID標(biāo)簽天線，其特征在于:還包括IC芯片，IC芯片安置在環(huán)形饋電微帶的中部。
【文檔編號(hào)】H01Q1/38GK103956570SQ201410173704
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】劉雄英, 吳澤濤, 張振坤 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)