專利名稱：一種電子標簽天線的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于天線技術領域，涉及射頻識別(RFID)技術，具體涉及一種適用于 IS018000-6/B/C和EPC GEN2電子標簽標準、具有高長寬比尺寸特性的電子標簽天線。
背景技術：
射頻識別(RadioFrequency Identification, RFID)技術，是一種利用射頻方式 通過非接觸式雙向通信自動識別目標并獲取相關數據的技術，是目前最熱門的智能識別技 術之一。典型的RFID系統(tǒng)主要包括標簽、閱讀器和主機控制系統(tǒng)三部分，其中標簽的性能 對整個RFID系統(tǒng)起到了重要的作用，成本占比達到65%以上，作為標簽重要組成部分的天 線設計就顯得尤為重要。與普通的諧振天線不同，電子標簽天線由于需要與RFID芯片直接相連，不存在阻 抗變換環(huán)節(jié)，設計之初就需要考慮天線阻抗與芯片的共軛匹配，天線的阻抗設計目標往往 具有實部和虛部，即電阻分量和電抗分量，增加了天線設計的難度。同時，在天線的設計過 程中既有來自諸如增益、效率、方向性等本征特性的要求，又存在特殊使用環(huán)境、尺寸等外 在限制，從而天線的設計變得復雜化。在UHF頻段(860MHz 960MHz)和微波頻段(2. 45GHz)的電子標簽天線多采用 體積小、重量輕、低剖面的平面天線。可用于射頻識別電子標簽的平面天線主要有印刷偶 極子天線、微帶天線、帶線縫隙天線等，其中偶極子天線以其結構簡單、阻抗設計靈活、成本 低、易于實現大規(guī)模商用最為常見，如圖1、圖2、圖3所示為三種常見的偶極子天線結構。圖1為普通偶極子天線，該類天線對于特定的工作頻率具有特定的長度，其阻抗 相對固定，但無法滿足多變的ASIC阻抗匹配需求；圖2為簡單折疊偶極子天線，該類天線能 夠部分彌補天線阻抗可調性方面的不足，但當限制天線的彎折間距時，阻抗中電抗分量在 UHF頻段通常呈現容性，無法滿足絕大多數ASIC芯片的匹配要求；圖3為中間加載環(huán)形枝 節(jié)的偶極子天線，該類天線所加載的環(huán)形枝節(jié)對于中心平衡饋電偶極子呈現感性，但天線 整體長度過長，限制彎折間距時，阻抗可調性也會受到限制。因此，設計一種能夠在不增加成本、不提高工藝、天線尺寸受到部分限制時仍能在 多個頻段(UHF頻段、微波頻段)滿足阻抗靈活可調性的天線結構就顯的尤為重要。
發(fā)明內容本實用新型提供一種電子標簽天線，該天線在對尺寸的長寬比有要求的條件下可 實現特性阻抗的靈活可調，尤其是天線特性阻抗中電阻分量和電抗分量可以相對獨立的進 行調節(jié)；該天線不增加成本、不改變工藝，調整尺寸后，可適用于UHF頻段、微波頻段。本實用新型技術方案如下一種電子標簽天線，如圖4所示，包括一個偶極子天線，所述偶極子天線上具有以 下三種加載枝節(jié)1)兩端24各加載了一個“L”形彎折枝節(jié)23，2)中間饋電點20兩側加載 了一個環(huán)路枝節(jié)21，3)在中間饋電點20和兩端24之間各加載了一個垂直枝節(jié)22 ；所述“L”形彎折枝節(jié)23、環(huán)路枝節(jié)21和垂直枝節(jié)22的加載方向一致，且所述垂直枝節(jié)22位于“L” 形彎折枝節(jié)23和環(huán)路枝節(jié)21之間；整個電子標簽天線關于通過偶極子天線饋電點20且垂 直于偶極子天線的直線呈鏡面對稱結構。所述“L”形彎折枝節(jié)23由垂直于偶極子天線的 垂直段231和在垂直段末端折向偶極子天天中心的水平段232構成；所述環(huán)路枝節(jié)21由兩 段垂直于偶極子天線的垂直段211和與兩段垂直段相連的水平段212構成；所述垂直枝節(jié) 與偶極子天線垂直相連。本實用新型在現有偶極子天線的基礎上，通過加載上述三種類型的加載枝節(jié)，可 在滿足較高天線增益的條件下，達到較高的天線長寬比，同時在不改變天線基本形狀的前 提下，僅需改變個別枝節(jié)尺寸，就可獨立調節(jié)天線阻抗的實部和虛部，從而可適應不同的 RFID芯片的阻抗。本實用新型的有益效果是結構簡單，特性阻抗靈活可調、尤其是天線特性阻抗中電阻分量和電抗分量可以 相對獨立的進行調節(jié)；具有較高的長寬比，可以適用于對標簽尺寸具有特殊限制的環(huán)境中； 天線結構可以在尺寸調整后，可用于UHF頻段或微波頻段，與國內外眾多ASIC廠商的芯片 達到良好匹配。

圖1是普通偶極子天線的結構示意圖。圖2是簡單折疊偶極子天線的結構示意圖。圖3是中心加載閉合環(huán)路枝節(jié)的偶極子天線結構示意圖。圖4是本實用新型提供的電子標簽天線結構示意圖。圖5是本實用新型用于參數優(yōu)化的高長寬比的電子標簽天線結構示意圖。圖6是910MHz時，結構參數L1、L3對本實用新型提供的電子標簽天線阻抗的影響 示意圖。圖7是910MHz時，結構參數L4對本實用新型提供的電子標簽天線阻抗的影響示 意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。圖4是本實用新型提供的電子標簽天線結構示意圖。該天線包括一個偶極子天 線，所述偶極子天線上具有以下三種加載枝節(jié)1)兩端24各加載了一個“L”形彎折枝節(jié) 23,2)中間饋電點20兩側加載了一個環(huán)路枝節(jié)21，3)在中間饋電點20和兩端24之間各加 載了一個垂直枝節(jié)22 ；所述“L”形彎折枝節(jié)23、環(huán)路枝節(jié)21和垂直枝節(jié)22的加載方向一 致，且所述垂直枝節(jié)22位于“L”形彎折枝節(jié)23和環(huán)路枝節(jié)21之間；整個電子標簽天線關 于通過偶極子天線饋電點20且垂直于偶極子天線的直線呈鏡面對稱結構。所述“L”形彎 折枝節(jié)23由垂直于偶極子天線的垂直段231和在垂直段末端折向偶極子天天中心的水平 段232構成；所述環(huán)路枝節(jié)21由兩段垂直于偶極子天線的垂直段211和與兩段垂直段相連 的水平段212構成；所述垂直枝節(jié)與偶極子天線垂直相連。上述三種加載枝節(jié)的尺寸取決 于天線的目標阻抗。[0022]所述“L”形彎折枝節(jié)23、環(huán)路枝節(jié)21和垂直枝節(jié)22的線寬不超過所述偶極子天 線的線寬。圖5是本實用新型用于參數優(yōu)化的高長寬比的電子標簽天線結構示意圖。為了分 析問題的方便，將本實用新型提供的電子標簽天線的尺寸簡化為圖5中所示的參數L1、L2、 L3和L4。其中參數L1、L2、L3和L4的定義如下L1為偶極子天線末端至饋電點的距離；L2 為偶極子天線饋電點至垂直枝節(jié)22的距離；L3為環(huán)路枝節(jié)21水平段212長度的一半；L4 為“L”形彎折枝節(jié)23水平段232的長度。對參數Li、L3的變化進行掃描分析得到的結果參考圖6，可以看到，隨著Ll的變 化，電阻分量變化加大，電抗分量相對較??；L3的變化對電抗分量作用顯著，對電阻分量影 響較小，這主要是因為偶極子天線采用平衡饋電，在奇模激勵下，L3枝節(jié)為短路加載，從而 貢獻感性電抗進行補償；參數L4對天線阻抗的影響如圖7所示，隨著L4的增大，天線阻抗 的電阻分量和電抗分量都呈現增大的趨勢；參數L3對天線阻抗具有微調作用。據此，理論上可以實現天線電阻分量和電抗分量的相對獨立調節(jié)，并使天線阻抗 無線接近目標阻抗，最大限度的實現與ASIC芯片阻抗的共軛匹配。實施例1以Impinj公司的MonZa2芯片為例，取設計頻率910MHz，芯片阻抗的測試值為 33. 45-J246. 61 Ω，設計天線。通過優(yōu)化，當天線的尺寸為Ll = 61毫米、L2 = 33毫米、L3 =19毫米、L4 = 20毫米，且其中偶極子天線和所有枝節(jié)的線寬為1毫米和所有加載枝節(jié) 的垂直距離等于1毫米時，天線阻抗Ztl = 33. 61+J248. 42 Ω，可以實現與ASIC芯片的良好 匹配，反射系數達到-38dB，天線的增益達到2. 41dB。實施例2同樣以Impinj公司的MonZa2芯片為例，取設計頻率2. 45GHz，針對同樣的阻抗進 行天線設計。優(yōu)化得到，當天線的尺寸為Ll = 19. 3毫米、L2 = 6. 9毫米、L3 = 6. 8毫米、 L4 = 10毫米，且其中偶極子天線和所有枝節(jié)的線寬為1毫米和所有加載枝節(jié)的垂直距離等 于1毫米時，天線阻抗Ztl = 33. 45+J250. 8 Ω，可以實現與ASIC芯片的良好匹配，反射系數 達到_32dB，天線的增益達到2. 38dB。上述方案僅是本實用新型的兩種具體實施方式
，在符合本實用新型技術特征下可 以有多種不同的應用方案，但這些應用方案只要符合本發(fā)發(fā)明技術特征，都應屬于發(fā)明保 護范圍之內。
權利要求一種電子標簽天線，包括一個偶極子天線；其特征在于，所述偶極子天線上具有以下三種加載枝節(jié)1)兩端(24)各加載了一個“L”形彎折枝節(jié)(23)，2)中間饋電點(20)兩側加載了一個環(huán)路枝節(jié)(21)，3)在中間饋電點(20)和兩端(24)之間各加載了一個垂直枝節(jié)(22)；所述“L”形彎折枝節(jié)(23)、環(huán)路枝節(jié)(21)和垂直枝節(jié)(22)的加載方向一致，且所述垂直枝節(jié)(22)位于“L”形彎折枝節(jié)(23)和環(huán)路枝節(jié)(21)之間；整個電子標簽天線關于通過偶極子天線饋電點(20)且垂直于偶極子天線的直線呈鏡面對稱結構；所述“L”形彎折枝節(jié)(23)由垂直于偶極子天線的垂直段(231)和在垂直段末端折向偶極子天天中心的水平段(232)構成；所述環(huán)路枝節(jié)(21)由兩段垂直于偶極子天線的垂直段(211)和與兩段垂直段相連的水平段(212)構成；所述垂直枝節(jié)與偶極子天線垂直相連。
2.根據權利要求1所述的電子標簽天線，其特征在于，所述“L”形彎折枝節(jié)(23)、環(huán)路 枝節(jié)(21)和垂直枝節(jié)(22)的線寬不超過所述偶極子天線的線寬。
3.根據權利要求2所述的電子標簽天線，其特征在于，偶極子天線末端至饋電點的距 離Ll等于61毫米；偶極子天線饋電點至垂直枝節(jié)(22)的距離L2等于33毫米；環(huán)路枝節(jié) (21)水平段(212)長度的一半L3等于19毫米；“L”形彎折枝節(jié)(23)水平段(232)的長 度L4等于20毫米；偶極子天線和所有枝節(jié)的線寬為1毫米和所有加載枝節(jié)的垂直距離等 于1毫米。
4.根據權利要求2所述的電子標簽天線，其特征在于，偶極子天線末端至饋電點的距 離Ll等于19. 3毫米；偶極子天線饋電點至垂直枝節(jié)(22)的距離L2等于6. 9毫米；環(huán)路枝 節(jié)(21)水平段(212)長度的一半L3等于6. 8毫米；“L”形彎折枝節(jié)(23)水平段(232)的 長度L4等于10毫米；偶極子天線和所有枝節(jié)的線寬為1毫米和所有加載枝節(jié)的垂直距離 等于1毫米。
專利摘要本實用新型提供了一種適用于ISO18000-6/B/C和EPC GEN2電子標簽標準、具有較高的長寬比尺寸特性的電子標簽天線。該天線在現有偶極子天線上加載三種類型的枝節(jié)1)兩端各加載一個“L”形彎折枝節(jié)，2)中間饋電點兩側加載一個環(huán)路枝節(jié)，3)在中間饋電點和兩端之間各加載一個垂直枝節(jié)(22)。通過加載上述三種枝節(jié)，可在滿足較高天線增益的條件下，達到較高的天線長寬比，同時僅需改變個別枝節(jié)尺寸，就可獨立調節(jié)天線阻抗的實部和虛部，從而可適應不同的RFID芯片的阻抗。本實用新型結構簡單，特性阻抗靈活可調，具有較高的長寬比，適用于對標簽尺寸具有特殊限制的環(huán)境中；天線結構在尺寸調整后，可用于UHF頻段或微波頻段，與國內外眾多ASIC廠商的芯片達到良好匹配。
文檔編號H01Q1/36GK201741805SQ20102050747
公開日2011年2月9日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權日2010年8月27日
發(fā)明者呂洪光, 宋莉萍, 王宇, 王魯豫, 鄧騰彬, 鄭開明 申請人:電子科技大學