本發(fā)明涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種阻抗調(diào)節(jié)標簽天線及電子標簽。

背景技術(shù)：

射頻識別(radiofrequencyidentification，rfid)技術(shù)是近年來興起的一種自動識別技術(shù)，射頻識別系統(tǒng)包括rfid電子標簽、rfid讀寫器。電子標簽包括標簽天線和標簽芯片，標簽天線的目標是傳輸最大的電磁能量進出標簽芯片，當標簽芯片的輸入阻抗和標簽天線的輸入阻抗共軛時能夠?qū)崿F(xiàn)功率的最大傳輸。

當標簽天線的輸入阻抗變化時，假如標簽芯片自適應調(diào)諧改變自身的輸入阻抗，以和標簽天線匹配實現(xiàn)功率的最大傳輸，rfid讀寫器可以讀出此時電子標簽的輸入阻抗，間接也就讀出了標簽天線的輸入阻抗。如若天線尺寸的某一物理參數(shù)和天線輸入阻抗相對應，通過以上方式可以讀出對應天線物理參數(shù)的變化。這種方法可以將rfid標簽天線作為傳感器使用，探測位移或壓力等物理參數(shù)。

針對這種應用情況，需要標簽天線的輸入阻抗可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。在專利【201310011465.2】中公開了一種阻抗可調(diào)標簽天線，該天線包含一個匹配網(wǎng)絡，調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡的高度和寬度時可以調(diào)節(jié)天線的輸入阻抗。但在標簽天線加工完成后，匹配網(wǎng)絡是不能調(diào)節(jié)的，因此該方法是針對設計階段的阻抗調(diào)節(jié)，在實際使用過程中并不能根據(jù)需要實現(xiàn)阻抗調(diào)節(jié)；在專利【201310119010.2】中，天線中偶極子兩臂有一定夾角，通過調(diào)整夾角來實現(xiàn)阻抗調(diào)諧，該方法實現(xiàn)的天線是二維結(jié)構(gòu)。在專利【201520746791.2】中，采用更換匹配元件的方法實現(xiàn)阻抗調(diào)節(jié)，無法實現(xiàn)阻抗的實時調(diào)節(jié)。

專利【201310119010.2】中的阻抗可調(diào)節(jié)標簽天線雖然解決了背面存在金屬的干擾，但仍然會受前方金屬的干擾；另外，這種天線采用折疊其中一個偶極子臂的方式實現(xiàn)阻抗調(diào)節(jié)，在外界不斷調(diào)節(jié)天線阻抗的場合會降低使用壽命；而且，作為兩維的天線，不適用于位移、壓力傳感器的元件使用。

公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，如何提供一種能夠作為位移、壓力傳感器等元件使用的標簽天線。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明在第一方面提供一種阻抗調(diào)節(jié)標簽天線，其特征在于，包括：金屬反射底板(1)、天線主體(2)、引向極板(3)、隔離柱(4)以及固定裝置(5)，所述引向極板(3)通過所述固定裝置(5)與所述天線主體(2)連接；所述金屬反射底板(1)與所述天線主體(2)之間通過所述隔離柱(4)固定。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述天線主體(2)由電小環(huán)天線(21)和彎折偶極子(22)構(gòu)成，所述彎折偶極子(22)和所述電小環(huán)天線(21)以強耦合方式連接；所述電小環(huán)天線(21)上分布有饋電點(23)，所述饋電點(23)用于連接標簽芯片。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述饋電點(23)為無浮點型饋電點。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述引向極板(3)為壓力轉(zhuǎn)換引向極板。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述引向極板(3)為位移轉(zhuǎn)換引向極板。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述固定裝置(5)為彈簧，所述固定裝置(5)用于改變引向極板(3)與所述天線主體(2)之間的距離。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述阻抗調(diào)節(jié)標簽天線的輸入阻抗與標簽芯片的輸入阻抗相共軛。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明在第二方面提供一種電子標簽，包括標簽芯片以及上述的阻抗調(diào)節(jié)標簽天線。

本發(fā)明提出的一種阻抗調(diào)節(jié)天線及電子標簽，采用了金屬反射底板和引向極板，具有抗金屬干擾的優(yōu)點，可以用于金屬環(huán)境下的射頻識別。而且通過調(diào)節(jié)引向極板位置來調(diào)節(jié)輸入阻抗，操作簡單易懂；更為重要的是，在不用改變天線主體的前提下，提高了標簽使用的可靠性。

根據(jù)下面參考附圖對示例性實施例的詳細說明，本發(fā)明的其它特征及方面將變得清楚。

附圖說明

包含在說明書中并且構(gòu)成說明書的一部分的附圖與說明書一起示出了本發(fā)明的示例性實施例、特征和方面，并且用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1為本發(fā)明中標簽芯片的等效輸入阻抗示意圖；

圖2為本發(fā)明中阻抗調(diào)節(jié)標簽天線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中天線主體(2)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中引向極板(3)、天線主體(2)之間相對距離與標簽天線輸入阻抗的仿真結(jié)果示意圖；

圖5為本發(fā)明中引向極板(3)、天線主體(2)之間相對距離與標簽芯片電容讀取值的關(guān)系曲線圖；

圖6為本發(fā)明中引向極板(3)與天線主體(2)之間距離為30mm-65mm時與電容讀取值之間的線性擬合關(guān)系圖。

主要附圖標記說明：

1-金屬反射底板，2-天線主體，3-引向極板，4-隔離柱，5-固定裝置；

21-電小環(huán)天線，22-彎折偶極子，23-饋電點。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細描述，但應當理解本發(fā)明的保護范圍并不受具體實施方式的限制。

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。

在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實施例或說明性”。這里作為“示例性”所說明的任何實施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實施例。

另外，為了更好的說明本發(fā)明，在下文的具體實施方式中給出了眾多的具體細節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解，沒有某些具體細節(jié)，本發(fā)明同樣可以實施。在一些實例中，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法、手段、元件未作詳細描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。

本發(fā)明提出的一種阻抗調(diào)節(jié)標簽天線及電子標簽，是為了適應位移變化改變標簽天線阻抗的特定情景，而提出的一種解決方法，本發(fā)明提高了標簽天線的抗干擾能力，使得標簽天線的可靠性高，調(diào)節(jié)方法簡潔高效。

本發(fā)明提供的一種阻抗調(diào)節(jié)標簽天線，其輸入阻抗的變化范圍和自適應標簽芯片的輸入阻抗調(diào)諧范圍相匹配，標簽天線的物理參數(shù)的變化和標簽天線輸入阻抗的變化是一一對應關(guān)系，該標簽天線可作為位移、壓力傳感器使用。

如圖1所示，為標簽芯片的等效輸入阻抗示意圖，標簽芯片可以等效為可調(diào)諧電容cp和電阻rp的并聯(lián)，可調(diào)諧電容的變化范圍為1.9pf～2.9pf，并聯(lián)電阻典型值2073ohm。并聯(lián)電阻的值足夠大，可以忽略。標簽天線的輸入阻抗應和標簽芯片的輸入阻抗相共軛，因此標簽天線的輸入阻抗為感性，其輸入并聯(lián)電感可以等效為電容，其值取負，標簽天線輸入電容的取值范圍為-2.9pf～-1.9pf。在以下描述中，均以等效電容的形式進行解釋說明。

如圖2所示，為本發(fā)明提供的一種阻抗調(diào)節(jié)標簽天線的結(jié)構(gòu)示意圖，該標簽天線用于超高頻rfid無線無源壓力傳感器中，該標簽天線包括：金屬反射底板(1)、天線主體(2)、引向極板(3)、隔離柱(4)以及固定裝置(5)，所述引向極板(3)、所述固定裝置(5)、所述天線主體(2)、所述隔離柱(4)、所述金屬反射底板(1)按照從上至下的順序依次連接；所述引向極板(3)通過所述固定裝置(5)與所述天線主體(2)連接；所述金屬反射底板(1)與所述天線主體(2)之間通過所述隔離柱(4)固定。

如圖3所示，為天線主體(2)的結(jié)構(gòu)示意圖。天線主體(2)由電小環(huán)天線(21)和彎折偶極子(22)構(gòu)成，彎折偶極子(22)和電小環(huán)天線(21)以強耦合方式連接。電小環(huán)天線上的饋電點(23)為無浮點型饋電點，用于連接標簽芯片。

引向極板(3)即為引向器，用于引導電波信號。引向器能增強從某一側(cè)方向傳來的或向該方向發(fā)射出去的電波，在本發(fā)明中，引向器采用金屬極板的形式實現(xiàn)，因此稱為引向極板。

當引向極板(3)和天線主體(2)的相對位置發(fā)生變化時，標簽天線的輸入阻抗會發(fā)生相應變化，標簽芯片會進行自適應調(diào)諧改變自身的輸入阻抗，來和標簽天線進行阻抗匹配。引向極板(3)相對于天線主體(2)，可以等效為對天線主體(2)進行末端加載，末端加載可以理解為在天線的輸入阻抗串聯(lián)了電容器。引向極板(3)和天線主體(2)相對距離的改變會改變末端加載的大小，從而改變天線主體(2)的輸入阻抗。

讀寫器讀取標簽芯片的輸入阻抗(可等效為電容值)，即可反推計算出引向極板(3)的位置變化。如圖6所示，取引向極板(3)和天線主體(2)之間距離在30mm-65mm之間變化時，對電容讀取值和距離的關(guān)系進行線性擬合，可以得到擬合公式：

c＝-23.819h+266.67

其中，c為讀取的電容值(標簽芯片的輸入阻抗)，h為引向極板(3)與天線主體(2)之間的距離。

由于標簽芯片的輸入阻抗變化范圍是固定的，因此，標簽天線的輸入阻抗的變化范圍必須與之相匹配才能實現(xiàn)所需的功能。為了實現(xiàn)該目標，需要在給定的輸入阻抗范圍內(nèi)設計標簽天線，并且天線的輸入阻抗和引向極板的位移對應關(guān)系應該滿足單調(diào)函數(shù)。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述引向極板(3)為壓力轉(zhuǎn)換引向極板。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述引向極板(3)為位移轉(zhuǎn)換引向極板。壓力或重力作用于引向極板(3)時，使引向極板(3)發(fā)生位移，從而使得標簽天線的輸入阻抗發(fā)生變化，最終實現(xiàn)該標簽天線可以作為壓力、位移等物理參量的傳感器使用。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述固定裝置(5)為彈簧，所述固定裝置(5)用于改變引向極板(3)與所述天線主體(2)之間的距離。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述阻抗調(diào)節(jié)標簽天線的輸入阻抗與標簽芯片的輸入阻抗相共軛。

通過重力或壓力改變引向極板(3)和主體天線(2)之間的距離，會使得標簽天線的輸入阻抗發(fā)生變化。將標簽天線作為傳感器使用時，引向極板(3)和天線主體(2)之間相對位置的變化范圍為20mm～60mm，本領(lǐng)域技術(shù)人員應當了解，二者之間的相對位置變化范圍不限于此。天線主體(2)和引向極板(3)相距40mm時，在920mhz時標簽天線的輸入電容約為-2.5pf；相距20mm時標簽天線的輸入電容接近-2.9pf；相距60mm時標簽天線的輸入電容接近-1.9pf。

根據(jù)上述所說的約束條件，調(diào)整金屬反射底板(1)與天線主體(2)之間的距離以及天線主體(2)的物理參數(shù)，通過電磁仿真調(diào)整到合適的范圍，引向極板(3)、天線主體(2)之間相對距離與標簽天線輸入阻抗的仿真結(jié)果如圖4所示。

經(jīng)過實際測試，通過讀寫器可以讀取不同引向極板(3)位置下的標簽芯片的電容，如圖5所示。在20mm～60mm范圍內(nèi)，引向極板(3)、天線主體(2)之間相對距離與標簽芯片電容讀取值之間的關(guān)系是單調(diào)函數(shù)。即通過電容讀取值能夠反推出引向極板(3)的位置，因此，該標簽天線可以作為位移傳感器或壓力傳感器的核心元件使用。

本發(fā)明還提出了一種電子標簽，包括標簽芯片和以上所述的標簽天線。

本發(fā)明提出的一種阻抗調(diào)節(jié)天線及電子標簽，采用了金屬反射底板和引向極板，具有抗金屬干擾的優(yōu)點，可以用于金屬環(huán)境下的射頻識別。而且通過調(diào)節(jié)引向極板位置來調(diào)節(jié)輸入阻抗，操作簡單易懂；更為重要的是，在不用改變天線主體的前提下，提高了標簽使用的可靠性。

前述對本發(fā)明的具體示例性實施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導，可以進行很多改變和變化。對示例性實施例進行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。

以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現(xiàn)本實施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性的勞動的情況下，即可以理解并實施。