一種帶匹配環(huán)的小型rfid標簽天線的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種帶匹配環(huán)的小型RFID標簽天線,其包括基片、基片底板、輻射板以及匹配環(huán)，輻射板與匹配環(huán)蝕刻于所述基片的一面，基片底板蝕刻于所述基片相對的另一面，匹配環(huán)上連接有標簽芯片，匹配環(huán)通過接地線與基片底板相連，輻射板的形狀為二階Sierpinski三角形分形結(jié)構(gòu)，二階Sierpinski三角形分形結(jié)構(gòu)的一個頂點與匹配環(huán)連接。該標簽天線屬于單極子天線范疇，采用二階Sierpinski三角形分形結(jié)構(gòu)作為單個輻射極；同時利用接地產(chǎn)生的鏡像效果實現(xiàn)偶極子天線的性能，但對比偶極子天線，標簽天線尺寸大大縮?。贿€可以通過調(diào)節(jié)匹配環(huán)的尺寸以改變標簽天線的輸入阻抗，實現(xiàn)標簽天線與標簽芯片的共軛匹配。
【專利說明】—種帶匹配環(huán)的小型RF ID標簽天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬無線射頻識別【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種帶匹配環(huán)的小型RFID標簽天線。
【背景技術(shù)】
[0002]無線射頻識別技術(shù)(RFID, Rad1 Frequency Identificat1n)是一種非接觸的自動識別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號和空間耦合(電感或者電磁耦合)傳輸特性，實現(xiàn)對被識別物體的自動識別。RFID的應(yīng)用非常廣泛，目前典型應(yīng)用有動物芯片、汽車芯片防盜器、門禁管制、停車場管制、生產(chǎn)線自動化、物料管理、校園一卡通等。
[0003]一個簡單的RFID系統(tǒng)由閱讀器(Reader)和電子標簽(Tag)組成。電子標簽由標簽天線和標簽芯片組成，其中標簽天線是電子標簽與讀寫器的空中接口，用于接收讀寫器的射頻能量和相關(guān)的指令信息，發(fā)射帶有標簽信息的反射信號，是RFID系統(tǒng)中至關(guān)重要的裝置。電子標簽的工作頻率也就是射頻識別系統(tǒng)的工作頻率，是其最重要的特點之一。根據(jù)標簽的工作頻率可將其分為:
[0004](I)低頻標簽，工作頻率范圍為30kHz?300kHz，典型工作頻率有:125KHz、133KHz。
[0005](2)中高頻標簽，工作頻率一般為3?30MHz，典型工作頻率為13.56MHz。
[0006](3)微波標簽，典型工作頻率為 433.92MHz、862 (902)?928ΜΗζ、2.45GHz、5.8GHz。
[0007]其中，微波標簽具有體積小、讀取距離遠、數(shù)據(jù)存貯容量大、數(shù)據(jù)傳輸速度快等優(yōu)點而越來越受到關(guān)注，逐漸成為研究重點。因此，設(shè)計一種小型化、低成本、低損耗的RFID微波標簽天線成為行業(yè)內(nèi)產(chǎn)品發(fā)展的方向。
[0008]鑒于此，本發(fā)明人對上述問題進行深入的研究，遂有本案產(chǎn)生。
實用新型內(nèi)容
[0009]本實用新型的目的在于提供一種小型化、輸入阻抗可調(diào)且具有較高性能的小型RFID標簽天線。
[0010]為了達到上述目的，本實用新型采用這樣的技術(shù)方案:
[0011]一種小型RFID標簽天線，其特征在于:包括基片、基片底板、輻射板以及匹配環(huán)，所述輻射板與所述匹配環(huán)蝕刻于所述基片的一面，所述基片底板蝕刻于所述基片相對的另一面，所述匹配環(huán)上連接有標簽芯片，所述匹配環(huán)具有一開口并于開口處形成兩個自由端，兩個自由端分別通過接地線與所述基片底板相連，所述輻射板的形狀為二階Sierpinski三角形分形結(jié)構(gòu)，二階Sierpinski三角形分形結(jié)構(gòu)的一個頂點與所述匹配環(huán)連接。
[0012]在上述方案中，所述基片為FR4材料，介電常數(shù)為4.4，損耗角正切為0.02，厚度為Imm0
[0013]作為一種優(yōu)選方式，所述輻射板的材料為銅或銀。
[0014]作為一種優(yōu)選方式，所述底板的材料為銅或銀。
[0015]作為一種優(yōu)選的實施方式，所述基片的長度為24.9mm、寬度為23.2mm、高度為Imm ;所述福射板的邊長為22.2mm,高為19.2mm ;基片底板的長度為23.2mm,寬度為3mm ;所述匹配環(huán)由橫線和連接在橫線兩端部的兩平行縱線圍成，橫線與縱線的線寬均為1_，所述匹配環(huán)的外圍寬度為5.3_，所述匹配環(huán)的外圍長度為7.2_，所述標簽芯片的輸入阻抗為(30 — 200 j) Ω。
[0016]采用本實用新型的技術(shù)方案得到的小型RFID標簽天線，該標簽天線屬于單極子天線范疇，采用二階Sierpinski三角形分形結(jié)構(gòu)作為單個福射極；同時利用接地產(chǎn)生的鏡像效果實現(xiàn)偶極子天線的性能，但對比偶極子天線，標簽天線尺寸大大縮小，而且該標簽天線具有較高增益和全向性。對于不同的標簽芯片，通過設(shè)置不同的匹配環(huán)尺寸以調(diào)整標簽天線的輸入阻抗，實現(xiàn)標簽天線與標簽芯片的共軛匹配。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本實用新型的側(cè)視圖；
[0019]圖3為本實用新型中匹配環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為本實用新型優(yōu)選實施方式的標簽天線輸入阻抗仿真圖；
[0021]圖5為本實用新型優(yōu)選實施方式的X-Y面和Y-Z面增益方向圖的仿真圖；
[0022]圖中:
[0023]1-輻射板2-匹配環(huán)
[0024]21-開口22-自由端
[0025]3-基片4_基片底板
[0026]5-標簽芯片6-接地線
【具體實施方式】
[0027]為了進一步解釋本實用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖進行詳細闡述。
[0028]參照圖1至圖3，一種帶匹配環(huán)的小型RFID標簽天線，包括基片3、基片底板4、輻射板I以及匹配環(huán)2，所述輻射板I與所述匹配環(huán)2蝕刻于所述基片3的上表面，所述基片底板4蝕刻于所述基片3的下表面，所述匹配環(huán)2上連接有標簽芯片5，所述匹配環(huán)2具有一開口 21并于開口 21處形成兩個自由端22，兩個自由端22分別通過接地線6與所述基片底板4相連,所述福射板I形狀為二階Sierpinski三角形分形結(jié)構(gòu),二階Sierpinski三角形分形結(jié)構(gòu)的一個頂點與所述匹配環(huán)2連接。如圖1所示，將一個等邊三角形形狀的輻射板I的三條邊的三個中點連線，三條連線構(gòu)成一個小等邊三角形，將該小等邊三角形內(nèi)的材料切去，如此輻射板I被分成三個等邊三角形，將每個等邊三角形三條邊的中點連線，連線圍成小等邊三角形，將該小等邊三角形內(nèi)的材料切去，即形成二階Sierpinski三角形分形結(jié)構(gòu)。二階Sierpinski三角形分形結(jié)構(gòu)在數(shù)學和物理領(lǐng)域為公知形狀。
[0029]本實用新型中，匹配環(huán)2的尺寸根據(jù)不同的標簽芯片5進行設(shè)定，當工作頻率為2.45GHz，標簽芯片的輸入阻抗為(30 — 200j) Ω時，標簽天線采用如下方式進行設(shè)置:基片3的長度為24.9mm、寬度為23.2mm、高度為Imm;所述輻射板I的邊長為22.2mm，高為19.2mm;圖3中，L1-表示匹配環(huán)2的外圍長度，L2表示匹配環(huán)2的外圍寬度，W表示線寬，所述匹配環(huán)2由橫線和連接在橫線兩端部的兩平行縱線圍成，橫線與縱線的線寬均為1_，所述匹配環(huán)的外圍寬度為5.3mm，所述匹配環(huán)的外圍長度為7.2mm ;基片底板4的長度為23.2mm，寬度為3mm ;。在材料選擇方面，基片I選用常用的FR4材料，介電常數(shù)為4.4，損耗角正切為0.02，厚度為1_。輻射板I和基片底板4由銅或銀等良導體加工而成。匹配環(huán)2的材料也可以選用金屬銀或銅。
[0030]參照圖4，其為優(yōu)選實施方式中的標簽天線輸入阻抗仿真圖，此時標簽天線在2.45GHz時的輸入阻抗為(28.3+200.9j) Ω，與標簽芯片5的阻抗(30 — 200j) Ω達到了良好的共軛匹配。
[0031]參照圖5，其為優(yōu)選實施方式的X-Y面和Y-Z面增益方向圖的仿真圖，在圖中Y-Z面是全向輻射的，最大增益為2.0325dBi，說明本實用新型標簽天線具有很好的全向性，且增益較高。
[0032]由于本實用新型的提出，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)不同的標簽芯片，對標簽天線中輻射板I的邊長、匹配環(huán)2的外圍長度和外圍寬度以及線寬、基片底板4的長度、標簽芯片5在匹配環(huán)2上的位置進行相應(yīng)的調(diào)整，以實現(xiàn)標簽天線與標簽芯片共軛匹配。
[0033]本實用新型的產(chǎn)品形式并非限于本案圖示和實施例，任何人對其進行類似思路的適當變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本實用新型的專利范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種帶匹配環(huán)的小型RFID標簽天線，其特征在于:包括基片、基片底板、輻射板以及匹配環(huán)，所述輻射板與所述匹配環(huán)蝕刻于所述基片的一面，所述基片底板蝕刻于所述基片相對的另一面，所述匹配環(huán)上連接有標簽芯片，所述匹配環(huán)具有一開口并于開口處形成兩個自由端，兩個自由端分別通過接地線與所述基片底板相連，所述輻射板的形狀為二階Sierpinski三角形分形結(jié)構(gòu)，二階Sierpinski三角形分形結(jié)構(gòu)的一個頂點與所述匹配環(huán)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的帶匹配環(huán)的小型RFID標簽天線，其特征在于:所述基片為FR4材料，介電常數(shù)為4.4，損耗角正切為0.02，厚度為1mm。
3.如權(quán)利要求1所述的帶匹配環(huán)的小型RFID標簽天線，其特征在于:所述輻射板的材料為銅或銀。
4.如權(quán)利要求1所述的帶匹配環(huán)的小型RFID標簽天線，其特征在于:所述底板的材料為銅或銀。
5.如權(quán)利要求2所述的帶匹配環(huán)的小型RFID標簽天線，其特征在于:所述基片的長度為24.9mm、寬度為23.2mm、高度為Imm ;所述福射板的邊長為22.2mm,高為19.2mm ;基片底板的長度為23.2mm,寬度為3_ ;所述匹配環(huán)由橫線和連接在橫線兩端部的兩平行縱線圍成，橫線與縱線的線寬均為1mm，所述匹配環(huán)的外圍寬度為5.3mm，所述匹配環(huán)的外圍長度為7.2mm，所述標簽芯片的輸入阻抗為(30 — 200 j) Ω。
【文檔編號】H01Q1/38GK204243184SQ201420634452
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】余燕忠 申請人:泉州師范學院