專利名稱：平面結(jié)構(gòu)超高頻射頻識(shí)別抗金屬標(biāo)簽天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種平面結(jié)構(gòu)超高頻射頻識(shí)別抗金屬標(biāo)
簽天線。
背景技術(shù)：
射頻識(shí)別(Radio frequency identification,簡(jiǎn)稱RFID)是一種利用射頻讀取標(biāo) 簽的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。射頻識(shí)別系統(tǒng)一般由閱讀器(Reader)和標(biāo)簽(Tag)組成，閱讀器通過(guò) 射頻讀取標(biāo)簽上的信息。與傳統(tǒng)條形碼相比，其具有讀取距離遠(yuǎn)、讀取速度快、非可視識(shí)別、 支持快速讀寫等優(yōu)點(diǎn)；射頻識(shí)別技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)全球范 圍內(nèi)物品的跟蹤與信息共享，在物流供應(yīng)鏈、生產(chǎn)自動(dòng)化、公共信息服務(wù)、交通管理及軍事 應(yīng)用等眾多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用空間。射頻識(shí)別系統(tǒng)主要工作在低頻、高頻、超高頻及微波 等頻段。低頻與高頻射頻識(shí)別系統(tǒng)主要利用電感耦合完成識(shí)別功能，讀取距離較近。超高 頻與微波頻段射頻識(shí)別系統(tǒng)通過(guò)電磁波傳播來(lái)讀取數(shù)據(jù)，具有較遠(yuǎn)的讀取距離。其中，超高 頻由于讀取距離遠(yuǎn)、成本低而有望在物流及交通領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。 一般說(shuō)的射頻識(shí)別技 術(shù)即指超高頻射頻識(shí)別技術(shù)。 在相當(dāng)一部分超高頻射頻識(shí)別應(yīng)用中，需要將標(biāo)簽粘貼于金屬物體表面，譬如汽 車、鋼瓶、集裝箱等等。由于普通標(biāo)簽無(wú)法應(yīng)用于金屬表面，需要采用特殊設(shè)計(jì)的標(biāo)簽，稱為 抗金屬標(biāo)簽或金屬標(biāo)簽。 一般的抗金屬標(biāo)簽采用微帶貼片天線或平面倒F天線作為標(biāo)簽天 線，可以將金屬表面作為天線的地平面。這些天線一般都需要使用短路墻或過(guò)孔，從而使得 抗金屬標(biāo)簽天線的成本增加，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。對(duì)于超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽而言，成本是影 響其推廣應(yīng)用的重要的因素之一。因此，不管是采用現(xiàn)有的蝕刻工藝，還是發(fā)展中的印刷工 藝，設(shè)計(jì)平面結(jié)構(gòu)的天線結(jié)構(gòu)更有利于其大規(guī)模生產(chǎn)，降低標(biāo)簽制作成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種平面結(jié)構(gòu)超高頻射頻識(shí)別抗金屬 標(biāo)簽天線。 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明平面結(jié)構(gòu)超高頻射頻識(shí)別抗 金屬標(biāo)簽天線，包括金屬地面、金屬輻射面、基板、嵌入式凹槽、第一饋線、第二饋線、射頻識(shí) 別芯片，基板為長(zhǎng)方形，金屬輻射面、嵌入式凹槽、第一饋線、第二饋線、射頻識(shí)別芯片位于 基板上表面，金屬地面位于基板下表面，金屬輻射面一側(cè)內(nèi)嵌形成嵌入式凹槽，金屬輻射面 的嵌入式凹槽一端與第一饋線的一端相連，第一饋線的另一端與第二饋線一端之間設(shè)有射 頻識(shí)別芯片，第二饋線另一端開(kāi)路。 進(jìn)一步地，所述金屬輻射面、嵌入式凹槽、第一饋線、第二饋線、射頻識(shí)別芯片位于 基板上表面，金屬地面位于基板下表面，基板無(wú)任何短路墻或過(guò)孔，具有平面結(jié)構(gòu)。所述第 二饋線一端與射頻識(shí)別芯片相連，另一端開(kāi)路，構(gòu)成開(kāi)路短截線。所述第二饋線的長(zhǎng)度范圍 為0 0. 5 A ， A為天線工作頻率的有效波長(zhǎng)。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明平面結(jié)構(gòu)超高頻射頻識(shí)別抗金屬標(biāo)簽天線具有平面結(jié)構(gòu)，可有效降低標(biāo)簽天線的加工制作成本，便于大規(guī)模生產(chǎn)。


圖1是平面結(jié)構(gòu)超高頻射頻識(shí)別抗金屬標(biāo)簽天線結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是平面結(jié)構(gòu)超高頻射頻識(shí)別抗金屬標(biāo)簽天線俯視圖； 圖3是平面結(jié)構(gòu)超高頻射頻識(shí)別抗金屬標(biāo)簽天線測(cè)試圖； 圖4是平面結(jié)構(gòu)超高頻射頻識(shí)別抗金屬標(biāo)簽天線示例的阻抗曲線圖； 圖5是平面結(jié)構(gòu)超高頻射頻識(shí)別抗金屬標(biāo)簽天線示例的反射參數(shù)曲線圖； 圖中1、金屬地面，2、金屬輻射面，3、基片，4、嵌入式凹槽，5、第一饋線，6、第二饋
線，7、射頻識(shí)別芯片。
具體實(shí)施例方式
超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽為無(wú)源標(biāo)簽， 一般由標(biāo)簽天線與標(biāo)簽芯片組成。標(biāo)簽天線與標(biāo)簽芯片都為復(fù)阻抗。標(biāo)簽從閱讀器天線發(fā)射的詢問(wèn)信號(hào)中獲取能量及詢問(wèn)指令。當(dāng)標(biāo)簽獲得足夠的能量時(shí)，標(biāo)簽芯片被激活。標(biāo)簽芯片被激活后，其根據(jù)閱讀器的詢問(wèn)指令進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作，并通過(guò)反向散射調(diào)制來(lái)發(fā)射數(shù)據(jù)。對(duì)超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽，應(yīng)該設(shè)計(jì)標(biāo)簽天線與標(biāo)簽芯片阻抗匹配，從而實(shí)現(xiàn)最大能量傳輸。 本發(fā)明通過(guò)采用開(kāi)路短截線饋電實(shí)現(xiàn)平面結(jié)構(gòu)超高頻射頻識(shí)別抗金屬標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)。以下以基于TI公司RI_UHF_00001_01型號(hào)超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽芯片的平面結(jié)構(gòu)超高頻射頻識(shí)別抗金屬標(biāo)簽天線為實(shí)施方案并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的說(shuō)明。
如圖1、2、3所示，本發(fā)明平面結(jié)構(gòu)超高頻射頻識(shí)別抗金屬標(biāo)簽天線包括金屬地面1、金屬輻射面2、基板3、嵌入式凹槽4、第一饋線5、第二饋線6、射頻識(shí)別芯片7，基板3為長(zhǎng)方形，金屬輻射面1、嵌入式凹槽4、第一饋線5、第二饋線6、射頻識(shí)別芯片7位于基板3上表面，金屬地面1位于基板3下表面，金屬輻射面2 —側(cè)內(nèi)嵌形成嵌入式凹槽4，金屬輻射面2的嵌入式凹槽4 一端與第一饋線5的一端相連，第一饋線5的另一端與第二饋線6 —端之間設(shè)有射頻識(shí)別芯片7，第二饋線6另一端開(kāi)路。所述金屬輻射面1、嵌入式凹槽4、第一饋線5、第二饋線6、射頻識(shí)別芯片7位于基板3上表面，金屬地面1位于基板3下表面，基板3無(wú)任何短路墻或過(guò)孔，具有平面結(jié)構(gòu)。所述第二饋線6 —端與射頻識(shí)別芯片7相連，另一端開(kāi)路，構(gòu)成開(kāi)路短截線。所述第二饋線6的長(zhǎng)度范圍為0 0.5A， A為天線工作頻率的有效波長(zhǎng)。 對(duì)于超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽，其射頻識(shí)別芯片7 —般是復(fù)阻抗。為了實(shí)現(xiàn)天線與芯片的最大能量傳輸，則需要天線的輸入阻抗與芯片阻抗共軛匹配，這就要求天線輸入阻抗的實(shí)部和虛部都具有靈活的調(diào)節(jié)的能力。對(duì)于本發(fā)明的標(biāo)簽天線，其屬于微帶貼片天線，串聯(lián)了一段開(kāi)路短截線，即第二饋線6。第二饋線6為開(kāi)路短截線，由射頻電路可知，在0 范圍調(diào)節(jié)開(kāi)路短截線的長(zhǎng)度可以使得其電抗在-① +①范圍內(nèi)變化。因此，通過(guò)調(diào)
節(jié)第二饋線6的長(zhǎng)度可以實(shí)現(xiàn)任意電抗的調(diào)節(jié)。而天線的電阻(工作頻帶范圍內(nèi))可以通過(guò)標(biāo)簽金屬輻射面2的長(zhǎng)度調(diào)節(jié)。因此，通過(guò)該方法可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽天線阻抗的靈活調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽天線與芯片的阻抗共軛匹配。
射頻識(shí)別芯片7采用TI (Texas Instruments)公司的RI_UHF_00001_01型號(hào)超高 頻RFID標(biāo)簽芯片，915M頻點(diǎn)的阻抗為9. 9-J60. 3 Q ?；?采用普通FR4印制板，相對(duì)介 電常數(shù)為4. 4，損耗角正切為0. 02，厚度為3mm，金屬輻射面2的長(zhǎng)度74. 5mm，金屬輻射面2 寬度為20mm，金屬輻射面2的嵌入式凹槽嵌入深度為14mm，寬度為8mm，第一饋線的長(zhǎng)度為 0. 2mm，寬度為3mm，第二饋電的長(zhǎng)度為46mm，寬度為3mm。通過(guò)電磁場(chǎng)仿真，天線的阻抗曲 線、反射系數(shù)曲線分別如圖4與圖5。由圖4與圖5可知，天線的輸入阻抗在中國(guó)超高頻射 頻識(shí)別的頻帶范圍920MHz 925MHz能夠與射頻識(shí)別芯片的阻抗較好的實(shí)現(xiàn)共軛匹配。
上述方案只是本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
，在符合本發(fā)明的特征下可以有多種不 同應(yīng)用方案，但這些應(yīng)用方案只要符合本發(fā)明的特征，都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種平面結(jié)構(gòu)超高頻射頻識(shí)別抗金屬標(biāo)簽天線，其特征在于，包括金屬地面(1)、金屬輻射面(2)、基板(3)、嵌入式凹槽(4)、第一饋線(5)、第二饋線(6)、射頻識(shí)別芯片(7)。基板(3)為長(zhǎng)方形，金屬輻射面(1)、嵌入式凹槽(4)、第一饋線(5)、第二饋線(6)、射頻識(shí)別芯片(7)位于基板(3)上表面，金屬地面(1)位于基板(3)下表面，金屬輻射面(2)一側(cè)內(nèi)嵌形成嵌入式凹槽(4)。金屬輻射面(2)的嵌入式凹槽(4)一端與第一饋線(5)的一端相連，第一饋線(5)的另一端與第二饋線(6)一端之間設(shè)有射頻識(shí)別芯片(7)，第二饋線(6)另一端開(kāi)路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述平面結(jié)構(gòu)超高頻射頻識(shí)別抗金屬標(biāo)簽天線，其特征在于，所述金屬輻射面(1)、嵌入式凹槽(4)、第一饋線(5)、第二饋線(6)、射頻識(shí)別芯片(7)位于基板(3)上表面，金屬地面(1)位于基板(3)下表面，基板(3)無(wú)任何短路墻或過(guò)孔，具有平面結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述平面結(jié)構(gòu)超高頻射頻識(shí)別抗金屬標(biāo)簽天線，其特征在于，所述第二饋線(6) —端與射頻識(shí)別芯片(7)相連，另一端開(kāi)路，構(gòu)成開(kāi)路短截線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述平面結(jié)構(gòu)超高頻射頻識(shí)別抗金屬標(biāo)簽天線，其特征在于，所述第二饋線(6)的長(zhǎng)度范圍為0 0. 5 A ， A為天線工作頻率的有效波長(zhǎng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種平面結(jié)構(gòu)超高頻射頻識(shí)別抗金屬標(biāo)簽天線，它包括金屬地面、金屬輻射面、基板、嵌入式凹槽、第一饋線、第二饋線、射頻識(shí)別芯片，基板為長(zhǎng)方形，金屬輻射面、嵌入式凹槽、第一饋線、第二饋線、射頻識(shí)別芯片位于基板上表面，金屬地面位于基板下表面，金屬輻射面一側(cè)內(nèi)嵌形成嵌入式凹槽，金屬輻射面的嵌入式凹槽一端與第一饋線的一端相連，第一饋線的另一端與第二饋線一端之間設(shè)有射頻識(shí)別芯片，第二饋線另一端開(kāi)路。本天線制作的超高頻射頻識(shí)別抗金屬標(biāo)簽天線具有平面結(jié)構(gòu)，可有效降低標(biāo)簽天線的加工制作成本，便于大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號(hào)G06K19/07GK101777693SQ201010122898
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月12日
發(fā)明者張宏建, 莫凌飛, 覃春芳 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)