超寬帶圓極化抗金屬易于阻抗調(diào)節(jié)的rfid標(biāo)簽天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種RFID標(biāo)簽天線，尤其是一種超寬帶圓極化抗金屬易于阻抗調(diào)節(jié)的RFID標(biāo)簽天線，屬于射頻識(shí)別天線技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻識(shí)別(Rad1 Frequency Identificat1n，RFID)技術(shù)，又稱無線射頻識(shí)別。是一種利用電磁波實(shí)現(xiàn)的非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。RFID系統(tǒng)由閱讀器、標(biāo)簽和天線組成。在RFID系統(tǒng)中，電子標(biāo)簽通過標(biāo)簽天線捕捉到從閱讀器天線發(fā)射出來的射頻信號(hào)能量，并且用來激活標(biāo)簽芯片工作，然后在通過標(biāo)簽天線將芯片所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)信息發(fā)射給閱讀器天線進(jìn)行接收。在整個(gè)射頻識(shí)別通信過程中，標(biāo)簽天線有著十分重要的作用。
[0003 ]在零售業(yè)、物流業(yè)等領(lǐng)域，超高頻射頻識(shí)別(UHF-RFID)技術(shù)應(yīng)用的越來越廣泛。對于超高頻RFID所使用的頻段，不同的國家有不同的頻段許可標(biāo)準(zhǔn)，例如中國采用的840MHz-845MHz和920MHz-925MHz，而北美的頻段為902MHz-928MHz。因此，設(shè)計(jì)覆蓋全球超高頻RFID使用頻段(840MHz-960MHz)的超寬帶標(biāo)簽天線具有非常重要的意義。
[0004]在現(xiàn)在的市場中，大部分的RFID系統(tǒng)采用的是圓極化的閱讀器天線，然而當(dāng)標(biāo)簽使用線極化的天線時(shí)，在通信過程中就會(huì)出現(xiàn)很大的極化失配，從而大大的減少了閱讀距離。甚至當(dāng)閱讀器天線也是使用線極化時(shí)，線極化的標(biāo)簽天線放置的位置稍微錯(cuò)位就會(huì)出現(xiàn)完全的極化失配，從而不能進(jìn)行通信。
[0005]在許多實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，標(biāo)簽需要附著在金屬表面上。由于金屬對電磁波的反射，當(dāng)標(biāo)簽天線貼近金屬時(shí)，天線的阻抗匹配、輻射效率、方向性都發(fā)生的改變，標(biāo)簽的讀取距離大大的降低。因此設(shè)計(jì)一個(gè)抗金屬的標(biāo)簽天線是市場上迫切需要的。
[0006]現(xiàn)在的市場上應(yīng)用的RFID標(biāo)簽芯片都是呈現(xiàn)低阻抗高容抗的性質(zhì)，要實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，實(shí)現(xiàn)最大的傳輸功率，標(biāo)簽天線必須設(shè)計(jì)為低阻抗高感抗的電抗。由于不同標(biāo)簽芯片有著不同的阻抗值，因此設(shè)計(jì)易于阻抗調(diào)節(jié)的標(biāo)簽天線非常有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種超寬帶圓極化抗金屬易于阻抗調(diào)節(jié)的RFID標(biāo)簽天線，該標(biāo)簽天線具有超寬帶、圓極化、抗金屬、易于阻抗調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，且覆蓋了全球超高頻RFID應(yīng)用頻段，3dB軸比帶寬較寬。
[0008]本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到:
[0009]超寬帶圓極化抗金屬易于阻抗調(diào)節(jié)的RFID標(biāo)簽天線，包括輻射貼片、介質(zhì)基板、接地金屬貼片和標(biāo)簽芯片，所述輻射貼片設(shè)置在介質(zhì)基板的上表面，所述接地金屬貼片設(shè)置在介質(zhì)基板的下表面;所述輻射貼片的上部開有一個(gè)半圓形槽，所述半圓形槽的內(nèi)部嵌入一個(gè)半圓環(huán)形微帶饋線和一個(gè)與半圓環(huán)形微帶饋線相連的矩形微帶饋線，所述標(biāo)簽芯片焊接在半圓環(huán)形微帶饋線上;所述輻射貼片的中部開有一個(gè)L形槽，輻射貼片的下部設(shè)置一個(gè)連通輻射貼片上層和接地金屬貼片下層的短路過孔。
[0010]作為一種優(yōu)選方案，所述輻射貼片、接地金屬貼片和短路過孔均采用銅材料制成，所述介質(zhì)基板采用FR4介質(zhì)基板。
[0011 ]作為一種優(yōu)選方案，所述標(biāo)簽芯片的型號(hào)為Impinj公司的Monza4，該標(biāo)簽芯片在工作頻率為915MHz時(shí)具有l(wèi)l-jl43 Ω的輸入阻抗和-17.4dBm的閾值功率。
[0012]作為一種優(yōu)選方案，所述福射貼片的尺寸為58mmX 58mm。
[0013]作為一種優(yōu)選方案，所述介質(zhì)基板的平面尺寸和接地金屬貼片的尺寸相同，均為68mmX68mm，且介質(zhì)基板的厚度為1.6mm。
[0014]作為一種優(yōu)選方案，所述半圓形槽的半徑為25mm。
[0015]作為一種優(yōu)選方案，所述半圓環(huán)形微帶饋線的圓環(huán)外半徑為22.36mm,內(nèi)半徑為20.39mm;所述矩形微帶饋線的長度為17.3mm，寬度為2.6mm。
[0016]作為一種優(yōu)選方案，所述標(biāo)簽芯片的下表面為正方形的微帶饋線連接線，該微帶饋線連接線的長度為2mm。
[0017]作為一種優(yōu)選方案，所述L形槽的大矩形長度為29.5mm，小矩形長度為7mm，大矩形和小矩形的寬度均為3mm。
[0018]作為一種優(yōu)選方案，所述短路過孔的中心位置與輻射貼片的下邊緣之間的距離為4mm，半徑為Imm。
[0019]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果:
[0020]1、本發(fā)明的標(biāo)簽天線在輻射貼片的上部開有一個(gè)半圓形槽，并在該半圓形槽的內(nèi)部嵌入一個(gè)半圓環(huán)形微帶饋線和一個(gè)矩形微帶饋線，通過改變矩形微帶饋線的長度，可以調(diào)節(jié)標(biāo)簽天線的阻抗，使之與使用的標(biāo)簽芯片阻抗相匹配;在輻射貼片的中部開有一個(gè)L形槽，通過L形槽可以激發(fā)出更好的圓極化模式;在輻射貼片的下部設(shè)置一個(gè)短路過孔，通過短路過孔連通輻射貼片上層和接地金屬貼片下層，實(shí)現(xiàn)將接地金屬貼片作為標(biāo)簽天線的一部分的功能，以達(dá)到抗金屬的目的。
[0021]2、本發(fā)明的標(biāo)簽天線采用微帶線耦合饋電方式，通過短路過孔將接地金屬貼片作為標(biāo)簽天線的一部分，當(dāng)工作于金屬表面時(shí)，性能不僅不會(huì)產(chǎn)生影響，而且由于金屬地的增大會(huì)產(chǎn)生更大的增益，反而增加了閱讀距離。
[0022]3、本發(fā)明的標(biāo)簽天線經(jīng)過測試表明，-1OdB回波損耗帶寬覆蓋全球超高頻RFID系統(tǒng)頻段，3dB的軸比帶寬也完全覆蓋了美國頻段和中國的920MHz-925MHz頻段，因此能夠在更加復(fù)雜的環(huán)境中保持穩(wěn)定的性能。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的標(biāo)簽天線俯視結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖2為本發(fā)明的標(biāo)簽天線側(cè)視結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖3為本發(fā)明的標(biāo)簽天線輸入電抗圖。
[0026]圖4為本發(fā)明的標(biāo)簽天線輸入電阻圖。
[0027]圖5為本發(fā)明的標(biāo)簽天線功率反射系數(shù)的測試圖。
[0028]圖6為本發(fā)明的標(biāo)簽天線軸比帶寬圖。
[0029]圖7為本發(fā)明的標(biāo)簽天線置于不同大小的金屬表面的增益圖。
[0030]其中，1-輻射貼片，2-介質(zhì)基板，3-接地金屬貼片，4-標(biāo)簽芯片，5-半圓形槽，6_半圓環(huán)形微帶饋線，7-矩形微帶饋線，8-L形槽，9-短路過孔。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0032]實(shí)施例1:
[0033]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例的標(biāo)簽天線包括輻射貼片1、介質(zhì)基板2、接地金屬貼片3和標(biāo)簽芯片4，所述輻射貼片I設(shè)置在介質(zhì)基板2的上表面，所述接地金屬貼片3設(shè)置在介質(zhì)基板2的下表面，作為金屬地，即輻射貼片I在上層，介質(zhì)基板2在中間層，接地金屬貼片3在下層；
[0034]所述福射貼片I的上部開有一個(gè)半圓形槽5，所述半圓形槽5的內(nèi)部嵌入一個(gè)半圓環(huán)形微帶饋線6和一個(gè)與半圓環(huán)形微帶饋線6相連的矩形微帶饋線7，通過半