一種圓極化抗金屬標簽天線的制作方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及射頻識別領(lǐng)域，具體涉及一種圓極化抗金屬標簽天線。【
背景技術(shù)：
】[0002]射頻識別(RFID)通過電磁或電感耦合進行非接觸的雙向通信，實現(xiàn)自動識別，具有精度高，環(huán)境適應(yīng)能力強等優(yōu)點。RFID技術(shù)的發(fā)展促進了天線設(shè)計與制作工藝的進步，尤其在電子標簽天線方面，已形成了一個獨特的研宄領(lǐng)域。天線作為RFID系統(tǒng)中發(fā)送和接收載波信息的裝置，其重要性不言而喻。[0003]為了降低成本，標簽天線與標簽芯片直接連接在一起，而不在芯片和天線之間使用匹配電路和其他元件。標簽天線的性能和標簽芯片的功耗直接影響著整個RFID系統(tǒng)的性能，如標簽尺寸、識別距離及與貼標物品的兼容性等。[0004]標簽天線根據(jù)使用環(huán)境不同大致可分為一般標簽天線和抗金屬標簽天線。若要識別的產(chǎn)品是金屬或者是影響天線性能的其他材料時，需采用抗金屬標簽天線?？菇饘贅撕炋炀€根據(jù)天線的極化形式不同，可分為線極化抗金屬標簽天線和圓極化抗金屬標簽天線。大多數(shù)的RFID系統(tǒng)中閱讀器天線采用圓極化的天線形式，如果標簽天線采用線極化的天線形式，將會導致讀寫器天線和標簽天線之間的極化失配，從而減少系統(tǒng)可實現(xiàn)的最大讀取范圍。需要說明的是，假如閱讀器天線采用線極化天線形式，為保證最大的讀取范圍，將對線極化標簽天線的擺放位置和取向提出更苛刻的要求，這顯然不便于系統(tǒng)的實施和控制。[0005]目前市面上線極化抗金屬標簽天線有很多種，但是圓極化抗金屬標簽天線比較少，這主要是圓極化抗金屬標簽天線的設(shè)計較難。近年來隨著RFID系統(tǒng)的進一步發(fā)展，圓極化的抗金屬標簽天線逐漸受到重視。[0006]國內(nèi)外關(guān)于圓極化抗金屬標簽天線相繼發(fā)表了相關(guān)研宄成果。[0007]國外2012年Horng-DeanChen等人在IEEETRANSACT1NSONANTENNASANDPROPAGAT1N刊物上發(fā)表文章"Coupling-FeedCircularlyPolarizedRFIDTagAntennaMountableonMetallicSurface"，文中福射貼片采用矩形貼片形式，通過在貼片中心開的“十”字型槽來實現(xiàn)圓極化，并采用倒“L”型微帶線耦合饋電形式。計算和實驗結(jié)果表明提出的標簽天線相對于傳統(tǒng)的標簽天線能夠有效增加最大讀取范圍，該天線外形結(jié)構(gòu)見圖1(a)ο[0008]國內(nèi)2013年賀連星等人公開了中國專利一種基于開口諧振環(huán)的小型圓極化抗金屬標簽天線(公開號:201310677273.5，公開日:20140409)，專利中提出了十字交叉振子型的標簽天線，為實現(xiàn)天線的小型化振子中開了曲折線結(jié)構(gòu)槽，通過調(diào)整兩個振子的長短實現(xiàn)圓極化，并采用開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)微帶線耦合饋電形式。仿真結(jié)果表明天線性能良好，該天線外形結(jié)構(gòu)見圖1(b)?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0009]本發(fā)明旨在提供一種具有良好的阻抗特性和圓極化特性、結(jié)構(gòu)緊湊的圓極化抗金屬標簽天線，利用開槽技術(shù)實現(xiàn)圓極化抗金屬標簽天線小型化，并利用微帶天線中心零電位特性，在中心引入槽體進一步實現(xiàn)小型化，同時利用槽體有限的空間嵌入阻抗匹配螺旋線和阻抗匹配枝節(jié)實現(xiàn)新型結(jié)構(gòu)緊湊的圓極化抗金屬標簽天線。[0010]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:[0011]—種圓極化抗金屬標簽天線，包括圓極化福射貼片、介質(zhì)板、金屬地板，所述圓極化輻射貼片和金屬地板通過光刻技術(shù)分別刻蝕在所述介質(zhì)板的頂部和底部；所述圓極化輻射貼片為切角矩形微帶貼片，其每條邊上均設(shè)有至少一條向貼片中心延伸的一字型槽，而每兩條相鄰的一字型槽和圓極化輻射貼片邊緣所圍成的部分表面均設(shè)有至少一個十字型槽；所述圓極化輻射貼片的中心部分設(shè)有槽體，其內(nèi)部設(shè)有阻抗匹配線；所述一字型槽靠近所述槽體的一端設(shè)有阻抗匹配枝節(jié)；所述阻抗匹配線通過芯片與所述圓極化輻射貼片相連接，并通過金屬短路柱與所述金屬地板相連接。[0012]需要說明的是，通過在輻射貼片上開槽，可以使輻射貼片上的電流流過的路徑變長，從而使得天線的諧振頻率降低。因此，在相同的諧振頻率下，所述圓極化輻射貼片上開槽的天線相對于未開槽的天線要小，從而實現(xiàn)小型化。[0013]需要說明的是，所述阻抗匹配線與阻抗匹配枝節(jié)的設(shè)置目的在于實現(xiàn)天線與芯片之間的最大功率傳輸，要求天線的輸入阻抗與芯片的阻抗形成共軛匹配。[0014]需要說明的是，所述一字型槽關(guān)于所述圓極化輻射貼片的中心對稱。[0015]需要說明的是，所述阻抗匹配線為螺旋狀。阻抗匹配線通過短路柱與金屬地板連接，目的是要形成一個接地的電感，而螺旋狀可使這部分結(jié)構(gòu)占用空間更少。[0016]需要說明的是，所述槽體為矩形槽。[0017]需要說明的是，所述圓極化輻射貼片、介質(zhì)板以及金屬地板主要由高頻微波介質(zhì)板材構(gòu)成。[0018]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明具有良好的阻抗特性和圓極化特性，而且結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計思路簡單明了，可直接在金屬結(jié)構(gòu)目標上安裝使用?！靖綀D說明】[0019]圖1為【
背景技術(shù)：
】中提供的兩種現(xiàn)有圓極化抗金屬標簽天線的結(jié)構(gòu)示意圖；[0020]圖2為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖；[0021]圖3為本發(fā)明的截面示意圖；[0022]圖4為圖1中圓極化輻射貼片的結(jié)構(gòu)示意圖；[0023]圖5為圖4的中心局部放大示意圖；[0024]圖6為本發(fā)明的實部和虛部阻抗圖；[0025]圖7為本發(fā)明的軸比隨頻率變化圖；[0026]圖8為本發(fā)明安裝在不同尺寸的金屬地板時增益隨頻率變化圖?！揪唧w實施方式】[0027]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述，需要說明的是，本實施例以本技術(shù)方案為前提，給出詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍并不限于本實施例。[0028]如圖2、圖3所示，一種圓極化抗金屬標簽天線，包括圓極化輻射貼片1、介質(zhì)板2、金屬地板3，所述圓極化輻射貼片I采用光刻技術(shù)刻蝕在介質(zhì)板2上，所述金屬地板3采用光刻技術(shù)刻蝕在所述介質(zhì)板2的底部。所述圓極化輻射貼片1、介質(zhì)板2以及金屬地板3主要由高頻微波介質(zhì)板材構(gòu)成。[0029]如圖4所示，所述圓極化輻射貼片I為切角矩形微帶貼片，其四個邊角上均設(shè)有切角11，以實現(xiàn)標簽天線的圓極化特性。其每條邊上均設(shè)有至少一條向圓極化輻射貼片I中心延伸的一字型槽13，所述一字型槽13關(guān)于所述圓極化輻射貼片I中心對稱。而每兩條相鄰的一字型槽13和圓極化輻射貼片邊緣所圍成的部分表面均設(shè)有至少一個十字型槽12;所述一字型槽13靠近圓極化輻射貼片中心的一端設(shè)置有阻抗匹配枝節(jié)14。[0030]如圖2、圖3和圖5所示，所述圓極化輻射貼片I的中心部分設(shè)有矩形槽體，其內(nèi)部設(shè)有阻抗匹配螺旋線15;所述阻抗匹配螺旋線15通過芯片5與所述圓極化輻射貼片I相連接，并通過金屬短路柱4與所述金屬地板3相連接。阻抗匹配的實現(xiàn)具體是通過調(diào)節(jié)阻抗匹配枝節(jié)14和阻抗匹配螺旋線15的長短和粗細。[0031]作為一個實施例，所述圓極化抗金屬標簽天線采用板厚為Imm的FR4板材制成。介質(zhì)板的大小為70mmX70mm，金屬地板大小與介質(zhì)板一致，圓極化福射貼片大小為47mmX47mm，所述切角是邊長6mm的三角形；所述一字型槽的長度為16.3mm，寬度為2mm，所述十字型槽的長度為16mm，寬度為1mm，所述矩形槽為8mmX8mm。[0032]如圖6所示為本發(fā)明的仿真輸入阻抗，圖中實線為實部和虛線為虛部。圖中看出在900MHzRFID頻段(920_925MHz)，仿真的天線輸入阻抗實部和虛部的值與芯片的阻抗值(芯片的阻抗為11-Π41歐姆)相當。因此本發(fā)明的阻抗和和芯片的阻抗可實現(xiàn)良好的共軛匹配。[0033]如圖7所示為本發(fā)明的仿真軸比隨頻率變化曲線，圖中看出在900MHzRFID頻段(920-925MHZ)，天線的軸比性能良好。[0034]如圖8所示為本發(fā)明安裝在不同尺寸的金屬底板時，仿真的增益隨頻率變化的曲線。圖中看出隨著金屬底板的尺寸增大，增益明顯增高，說明在金屬環(huán)境中本發(fā)明提出的圓極化抗金屬標簽天線工作狀態(tài)良好。[0035]對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以根據(jù)以上的技術(shù)方案和構(gòu)思，給出各種相應(yīng)的改變和變形，而所有的這些改變和變形都應(yīng)當包括在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)?！局鳈?quán)項】1.一種圓極化抗金屬標簽天線，包括圓極化輻射貼片、介質(zhì)板、金屬地板，所述圓極化輻射貼片和金屬地板通過光刻技術(shù)分別刻蝕在所述介質(zhì)板的頂部和底部，其特征在于:所述圓極化輻射貼片為切角矩形微帶貼片，其每條邊上均設(shè)有至少一條向圓極化輻射貼片中心延伸的一字型槽，而每兩條相鄰的一字型槽和圓極化輻射貼片邊緣所圍成的部分表面均設(shè)有至少一個十字型槽；所述圓極化輻射貼片的中心部分設(shè)有槽體，其內(nèi)部設(shè)有阻抗匹配線；所述一字型槽靠近所述槽體的一端設(shè)有阻抗匹配枝節(jié)；所述阻抗匹配線通過芯片與所述圓極化輻射貼片相連接，并通過金屬短路柱與所述金屬地板相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓極化抗金屬標簽天線，其特征在于，所述一字型槽關(guān)于所述圓極化輻射貼片中心對稱。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓極化抗金屬標簽天線，其特征在于，所述阻抗匹配線為螺旋狀。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓極化抗金屬標簽天線，其特征在于，所述槽體為矩形槽。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓極化抗金屬標簽天線，其特征在于，所述圓極化輻射貼片、介質(zhì)板以及金屬地板主要由高頻微波介質(zhì)板材構(gòu)成。【專利摘要】本發(fā)明公開了一種圓極化抗金屬標簽天線，包括介質(zhì)板，以及通過光刻技術(shù)分別刻蝕在介質(zhì)板頂部和底部的圓極化輻射貼片和金屬地板；圓極化輻射貼片為切角矩形微帶貼片，其每條邊上均設(shè)有至少一條向貼片中心延伸的一字型槽，而每兩條相鄰的一字型槽和圓極化輻射貼片邊緣所圍成的部分表面均設(shè)有至少一個十字型槽；圓極化輻射貼片的中心部分設(shè)有槽體，其內(nèi)部設(shè)有阻抗匹配線，所述一字型槽靠近所述槽體的一端設(shè)有阻抗匹配枝節(jié)；阻抗匹配線通過芯片與所述圓極化輻射貼片相連接，并通過金屬短路柱與金屬地板相連接。本發(fā)明具有良好的阻抗特性和圓極化特性，而且結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計思路簡單明了，可直接在金屬結(jié)構(gòu)目標上安裝使用?！綢PC分類】H01Q1-48,H01Q13-08,H01Q1-38,H01Q15-24,H01Q1-22【公開號】CN104600424【申請?zhí)枴緾N201510003454【發(fā)明人】徐云學,龔書喜,劉英,王興,張鵬飛【申請人】西安電子科技大學【公開日】2015年5月6日【申請日】2015年1月6日