一種小型化2.45GHz無(wú)源射頻標(biāo)簽天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于于射頻識(shí)別系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種微波波段無(wú)源射頻標(biāo)簽 天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 射頻識(shí)別（RFID)基本系統(tǒng)由兩部分組成；讀寫器和電子標(biāo)簽。根據(jù)電子標(biāo)簽工作 時(shí)的供電方式不同，將RFID系統(tǒng)分為無(wú)源RFID系統(tǒng)、半無(wú)源RFID系統(tǒng)和有源RFID系統(tǒng)。
[0003] 無(wú)源RFID系統(tǒng)的電子標(biāo)簽即稱為無(wú)源電子標(biāo)簽，目前的典型結(jié)構(gòu)是由標(biāo)簽巧片、 標(biāo)簽天線和標(biāo)簽基板=部分組成。無(wú)源電子標(biāo)簽的應(yīng)用常常附著于待識(shí)別物品的表面，甚 至嵌入待識(shí)別物品內(nèi)部或包裝層中。為適合應(yīng)用需求的多樣性要求，無(wú)源電子標(biāo)簽的小型 化設(shè)計(jì)、變形化設(shè)計(jì)是電子標(biāo)簽設(shè)計(jì)主要方面。無(wú)源電子標(biāo)簽的外形主要決定于標(biāo)簽天線 的外形，因而標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)在很大程度上決定著標(biāo)簽巧片性能的發(fā)揮。
[0004] 無(wú)源電子標(biāo)簽工作的前提條件是標(biāo)簽巧片獲得能量必須超過(guò)巧片工作的最小口 限功率Pmin，也稱其為無(wú)源電子標(biāo)簽的靈敏度。因而，為了提高無(wú)源電子標(biāo)簽在給定讀寫器 場(chǎng)強(qiáng)下的有效閱讀距離，從標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)角度應(yīng)盡可能達(dá)到標(biāo)簽天線阻抗在工作頻帶內(nèi)與 標(biāo)簽巧片阻抗的最佳匹配，W實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽天線在讀寫器場(chǎng)中向標(biāo)簽巧片傳送最大的功率。文 獻(xiàn)[1]對(duì)該樣的技術(shù)做了全面總結(jié)。標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)的基本思路即是改變天線的阻抗曲線， 匹配標(biāo)簽巧片的阻抗曲線。具體的實(shí)現(xiàn)方法可歸結(jié)為天線的各種加載技術(shù)。典型的加載方 法有；利用集總元件加載；利用介質(zhì)材料加載；利用短路技術(shù)加載；利用天線的周圍環(huán)境加 載；利用天線的彎折或孔徑變化實(shí)現(xiàn)加載。其實(shí)，該種改變天線結(jié)構(gòu)的加載技術(shù)和分形天線 的基本思想是一致的，而分形天線的設(shè)計(jì)思想又源于分形幾何或分形理論的發(fā)展。
[0005] 在低頻和高頻波段，標(biāo)簽已經(jīng)發(fā)展相對(duì)成熟，主要商用于近距離識(shí)別系統(tǒng)。而在超 高頻和微波波段的RFID標(biāo)簽方面，尤其是無(wú)源標(biāo)簽方面，我國(guó)正致力于打破國(guó)外壟斷，形 成自己的標(biāo)準(zhǔn)與體系。而天線作為RFID標(biāo)簽重要的一部分，日益受到國(guó)內(nèi)外研究人員的重 視。標(biāo)簽天線在向小型化，寬頻帶，遠(yuǎn)識(shí)別距離和低成本等方向發(fā)展，相信W后會(huì)有廣闊的 市場(chǎng)空間。
[0006] 在微波波段，全球使用頻帶范圍是2. 4-2. 484GHz，國(guó)際IS018000-4標(biāo)準(zhǔn)是 2. 4-2. 5細(xì)Z。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 本實(shí)用新型的目的是實(shí)現(xiàn)一種小型化全向性的微波波段無(wú)源標(biāo)簽天線。
[0008] 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是；一種小型化2. 45GHz無(wú)源射頻標(biāo) 簽天線，它包括介質(zhì)基板W及設(shè)置在介質(zhì)基板上的天線主體和標(biāo)簽巧片，其特征在于：標(biāo)簽 巧片設(shè)置于介質(zhì)基板的中間位置，標(biāo)簽巧片兩側(cè)連接有相互中屯、對(duì)稱布置的天線主體，天 線主體分為第一枝節(jié)和第二枝節(jié)兩部分，其中第一枝節(jié)由HUbed分形結(jié)構(gòu)和彎折偶極子 構(gòu)成，第二枝節(jié)圍繞第一枝節(jié)形成自身偶極子。
[0009] 所述的天線主體是由寬度為0. 2mm的銅巧貼片構(gòu)成。
[0010] 所述的介質(zhì)基板的長(zhǎng)L是30mm，寬W是7. 3mm。
[001U 所述的標(biāo)簽巧片為Atmel公司的ATA5590射頻標(biāo)簽巧片，該標(biāo)簽巧片在2. 45GHz 巧片阻抗為10-j30歐姆。
[0012] 所述的標(biāo)簽巧片的長(zhǎng)L1是3mm，寬化是2. 5mm。
[0013] 所述的標(biāo)簽巧片與兩側(cè)的第一枝節(jié)的過(guò)渡段L2的長(zhǎng)度是1mm。
[0014] 所述的標(biāo)簽巧片經(jīng)過(guò)渡段L2通過(guò)阻抗調(diào)節(jié)臂P及第=枝節(jié)Q分別與第一枝節(jié)和 第二枝節(jié)連接，阻抗調(diào)節(jié)臂P的長(zhǎng)度是2mm，阻抗調(diào)節(jié)臂P的寬度是0. 4mm，第S枝節(jié)Q的長(zhǎng) 度是3mm。
[0015] 所述的第一枝節(jié)的HUbed分形結(jié)構(gòu)距用于連接標(biāo)簽巧片的第S枝節(jié)Q的長(zhǎng)度 a 是 0. 5mm，Hnbe;rt 分形結(jié)構(gòu)各部分長(zhǎng)度分別為；b = 1. 6mm，C = 1. 6mm，d = 3. 6mm，e = 1. 9mm ;彎折偶極子長(zhǎng)度分別為；f = 0. 6mm，g = 2. 8mm，h = 2. 4mm，k = 5mm。
[0016] 所述的第二枝節(jié)的彎折偶極子各部分長(zhǎng)度分別為；m = 0. 5mm，n = 12. 2mm，r = 6. 8mm，s = 12. 2mm。
[0017] 所述的介質(zhì)基板厚度H是0.5mm，相對(duì)介電常數(shù)e是2. 65。
[0018] 本實(shí)用新型的有益效果：本實(shí)用新型提供的該種2. 45GHz無(wú)源射頻標(biāo)簽天線，為 了保證天線的全向性，天線主體采用的是對(duì)稱偶極子天線模式，同時(shí)，為了最大限度減小天 線尺寸，天線主體采用1階HUbed分形結(jié)構(gòu)W及彎折偶極子組合的方式進(jìn)行鋪展，由于 Hi Aed分形結(jié)構(gòu)具有自相似性和自填充性，能在保證福射效率的條件下，最能有效填充空 間面積。彎折偶極子自身電流相位相反，相互抵消，有效減小諧振頻率，減小天線尺寸，因 此，本實(shí)用新型天線結(jié)合該兩種結(jié)構(gòu)有效利用空間面積，大大減小了天線尺寸，最終小型化 尺寸僅為30mm*7. 3mm。同時(shí)在小型化的基礎(chǔ)上，天線主體分兩個(gè)枝節(jié)共同作用拓展帶寬，保 證福射效率，覆蓋全球所需范圍，其最大增益接近2地i。
【附圖說(shuō)明】
[0019] W下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0020] 圖1是該天線的S維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖2是該天線結(jié)構(gòu)的反面俯視圖。
[0022] 圖3是天線在微波波段能量反射系數(shù)參數(shù)圖。
[0023] 圖4是天線在微波波段福射方向圖。
[0024] 圖中；1、標(biāo)簽巧片；2、第一枝節(jié)；3、第二枝節(jié)；4、介質(zhì)基板；5、HUbed分形結(jié)構(gòu)； 6、彎折偶極子。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 為進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效，W下結(jié)合附圖 及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如下。
[0026] 實(shí)施例1
[0027] 如圖1所示，本申請(qǐng)的小型化2. 45GHz無(wú)源射頻標(biāo)簽天線，它包括介質(zhì)基板4 W及 設(shè)置在介質(zhì)基板4上的天線主體和標(biāo)簽巧片1，標(biāo)簽巧片1設(shè)置于介質(zhì)基板4的中間位置， 標(biāo)簽巧片1兩側(cè)連接有相互中屯、對(duì)稱布置的天線主體，天線主體分為第一枝節(jié)2和第二枝 節(jié)3兩部分，其中第一枝節(jié)2由Hilbed分形結(jié)構(gòu)5和彎折偶極子6構(gòu)成，第二枝節(jié)3圍繞 第一枝節(jié)2形成自身偶極子。
[002引為了保證天線的全向性，上述天線主體采用的是對(duì)稱偶極子天線模式，對(duì)于對(duì)稱 偶極子，其臂長(zhǎng)一般為福射波長(zhǎng)的四分之一，當(dāng)減小極子臂寬時(shí)，其臂的等效電感會(huì)變大， 所W臂寬越窄，其對(duì)應(yīng)相同福射波長(zhǎng)的臂長(zhǎng)越短。因此，本實(shí)用新型的天線主體是由寬度為 0. 2mm的銅巧貼片構(gòu)成。
[0029] 同時(shí)，為了最大限度減小天線尺寸，天線主體采用1階化化6的分形結(jié)構(gòu)5化及彎 折偶極子6組合的方式進(jìn)行鋪展。之所W利用1階化化ed分形結(jié)構(gòu)5,是因?yàn)槠渚哂凶韵?似性和自填充性，能在保證福射效率的條件下，最能有效填充空間面積。彎折偶極子6自身 電流相位相反，相互抵消，有效減小諧振頻率，減小天線尺寸。因此，本實(shí)用新型天線結(jié)合該 兩種結(jié)構(gòu)有效利用空間面積，大大減小了天線尺寸，使介質(zhì)