專利名稱：一種圓極化rfid標(biāo)簽天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及RFID技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種圓極化RFID標(biāo)簽天線。
背景技術(shù)：
RFID (Radio Frequency Identification,射頻識別)是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID可識別高速運(yùn)動物體并可同時(shí)識別多個(gè)電子標(biāo)簽，操作快捷方便。RFID系統(tǒng)是一種簡單的無線系統(tǒng)，只有兩個(gè)基本器件，該系統(tǒng)用于控制、檢測和跟蹤物體。 RFID系統(tǒng)由一個(gè)詢問器(或閱讀器)和很多應(yīng)答器(或電子標(biāo)簽)組成。RFID按應(yīng)用頻率的不同分為低頻(LF)、高頻(HF)、超高頻(UHF)、微波(麗)，相對應(yīng)的代表性頻率分別為低頻135KHz以下、高頻13. 56MHz、超高頻860_960MHz、微波2. 4GHz、5. 8GHz。RFID的組成包括
電子標(biāo)簽(Tag):由耦合元件及芯片組成，每個(gè)電子標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象；
閱讀器(Reader):讀取(有時(shí)還可以寫入)電子標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式；
天線(Antenna):設(shè)置在所述閱讀器和電子標(biāo)簽上，用于在電子標(biāo)簽和閱讀器間傳遞射頻信號；
在電波傳播時(shí)，若電場矢量的振動總維持其特定的方向，這種現(xiàn)象稱為極化或偏振，這種波稱為極化波。所以，波的極化是由電場的方向決定的。電磁波的不同極化，可看做是若干具有相同傳播方向，相同頻率的平面電磁波合成的結(jié)果。當(dāng)然，如果這些平面波的場矢量具有任何的取向、任意的振幅和雜亂的相位，則合成波也將是雜亂的；但如果這些波的矢量具有合適的取向、合適的振幅和相位，則其合成波將形成一定的極化形式。這是電磁波一個(gè)重要的特性。在我們所討論的電磁波中，在波的行進(jìn)方向(假設(shè)為Z方向)沒有電場的分量，但有右和馬分量。一般情況下，Sjj和馬都存在。例如，在雷達(dá)接收天線處收到的目標(biāo)散射回波常包含水平與垂直方向的電場分量。這兩個(gè)分量的振幅和相位不一定相同。電場的垂直分量與水平分量大小相等，但相位差是90"或270°的稱為圓極化波?；蛘哒f，如果在每一周期內(nèi)，電場矢量端點(diǎn)在垂直于電磁波傳播方向平面的軌跡是一個(gè)圓，我們就稱該電磁波為圓極化波。圓極化天線的基本電參數(shù)就是它所輻射電磁波的軸比一般是指其最大增益方向上的軸比。對于純圓極化波，軸比Γ =1，即OdB。軸比/*不大于3dB的帶寬定義為天線的圓極化軸比帶寬。軸比將決定天線的極化效率。表征天線極化純度的交叉極化鑒別率也可由軸比得出。
目前無線射頻識別(RFID)行業(yè)發(fā)展非?？欤诮煌?、物料、監(jiān)控的多個(gè)領(lǐng)域都開始有廣泛的應(yīng)用。為了增加取向的多樣性，閱讀器天線通常設(shè)置為圓極化輻射，而大多數(shù)的RFID標(biāo)簽都設(shè)計(jì)成線極化，這時(shí)就會產(chǎn)生極化損失，而且標(biāo)簽只能接收到傳輸功率的一半。因此，現(xiàn)有技術(shù)有待改進(jìn)和提聞。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提出一種圓極化RFID標(biāo)簽天線，能夠很好的解決現(xiàn)有標(biāo)簽天線與閱讀器天線極化方式不同時(shí)存在的接收功率的損耗的問題。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下
一種圓極化RFID標(biāo)簽天線，其中，包括
介質(zhì)基板、輻射貼片和匹配結(jié)構(gòu)；所述輻射貼片和匹配結(jié)構(gòu)位于介質(zhì)基板之上，匹配結(jié)構(gòu)與福射貼片相連；
其中，所述輻射貼片包括依次設(shè)置的四個(gè)偶極子臂第一偶極子臂、第二偶極子臂、第三偶極子臂和第四偶極子臂，所述第一偶極子臂和第三偶極子臂相對設(shè)置，所述第二偶極子臂和第四偶極子臂相對設(shè)置；
匹配結(jié)構(gòu)，用于調(diào)節(jié)標(biāo)簽天線的電抗部分，從而使標(biāo)簽天線與標(biāo)簽芯片的阻抗達(dá)到共軛匹配；所述四個(gè)偶極子臂均連接到匹配結(jié)構(gòu)上；
其中，第一偶極子臂和第三偶極子臂采用電感結(jié)構(gòu)的方式激發(fā)出第一線極化電場矢量，第二偶極子臂和第四偶極子臂采用電容耦合的方式激發(fā)出第二線極化電場矢量；所述第一、第二線極化電場矢量的振幅相同，相位差為90度，從而實(shí)現(xiàn)了圓極化。所述的圓極化RFID標(biāo)簽天線，其中，所述四個(gè)偶極子臂的長度和寬度為可調(diào)的。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的圓極化RFID標(biāo)簽天線，其與RFID的閱讀器天線極化方式相同，可以減少功率的接收損耗，增大閱讀距離；同時(shí)，也可以減少天線尺寸，帶來更大的頻帶寬度，另外，還具有模型簡單，易于工業(yè)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的市場推廣前景。


圖I是本發(fā)明的圓極化RFID標(biāo)簽天線的實(shí)施例的示意圖。圖2是本發(fā)明的圓極化RFID標(biāo)簽天線的實(shí)施例中匹配結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3是本發(fā)明的圓極化RFID標(biāo)簽天線在yz截面的增益方向圖。圖4是本發(fā)明的圓極化RFID標(biāo)簽天線在Xz截面的增益方向圖。圖5是本發(fā)明的圓極化RFID標(biāo)簽天線的實(shí)施例的軸比帶寬的示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明提供一種圓極化RFID標(biāo)簽天線。RFID的閱讀器天線都是圓極化的，而現(xiàn)有的標(biāo)簽天線都是線極化的，雖然圓極化的天線能夠與任意方向的線極化天線通信，但是由于極化方式的不同，導(dǎo)致功率的接收損耗很大，這樣當(dāng)發(fā)射功率一定的情況下，就大大降低了閱讀距離，而要獲得較大的閱讀距離，就要增大發(fā)射功率，但是對于無源的RFID技術(shù)來說，幾乎是不可能的。而采用圓極化形式的標(biāo)簽天線，恰能克服這種困難，就能降低功率的接收損耗，增大閱讀距離，并且可以進(jìn)一步使得天線小型化。請參閱圖I,其為本發(fā)明的圓極化RFID標(biāo)簽天線的實(shí)施例的示意圖。如圖所示,所述圓極化RFID標(biāo)簽天線包括介質(zhì)基板600、輻射貼片和匹配結(jié)構(gòu)500 ;所述輻射貼片和匹配結(jié)構(gòu)500位于介質(zhì)基板600之上，匹配結(jié)構(gòu)500與輻射貼片相連。其中，所述輻射貼片包括依次設(shè)置的四個(gè)偶極子臂第一偶極子臂100、第二偶極子臂200、第三偶極子臂300和第四偶極子臂400，所述第一偶極子臂100和第三偶極子臂300相對設(shè)置，所述第二偶極子臂200和第四偶極子臂400相對設(shè)置(從而構(gòu)成了兩個(gè)變形的對角偶極子天線)；所述四個(gè)偶極子臂均連接到匹配結(jié)構(gòu)500上。
·
具體來說，第一偶極子臂100和第三偶極子臂300采用電感結(jié)構(gòu)的方式激發(fā)出相位為I的線極化電場矢量Λ，第二偶極子臂200和第四偶極子臂400采用電容耦合的方式激發(fā)出另一個(gè)相位為的線極化電場矢量盡，Λ與€的振幅相同，相位差為沒Γ沒2=90。+360。k (左=0、1、2......)，這樣就實(shí)現(xiàn)了圓極化。根據(jù)傳輸線理論，為了實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸，增大發(fā)射距離，天線的輸入阻抗與RFID芯片的阻抗必須共軛匹配，故此所述匹配結(jié)構(gòu)500用于調(diào)節(jié)標(biāo)簽天線的電抗部分，從而使標(biāo)簽天線與標(biāo)簽芯片的阻抗達(dá)到共軛匹配，在本實(shí)施例中，所述匹配結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中，700為匹配結(jié)構(gòu)連接RFID芯片之處。在本發(fā)明的具體實(shí)施過程中，所述四個(gè)偶極子臂的長度和寬度為可調(diào)的選擇合適的天線尺寸，調(diào)節(jié)第一偶極子臂100和第三偶極子臂300，使其產(chǎn)生一個(gè)相位(超前)為Θ !的線極化電場矢量Λ，調(diào)節(jié)第二偶極子臂200和第四偶極子臂400，使其產(chǎn)生出另一個(gè)相位(滯后)為〃 2的線極化電場矢量盡，然后綜合調(diào)節(jié)四個(gè)偶極子臂，使得ΘΗ，。+360° k U=0、l、2……)，這樣就實(shí)現(xiàn)了圓極化。最后在此前的基礎(chǔ)上再綜合調(diào)節(jié)匹配結(jié)構(gòu)500，使得天線的輸入阻抗與芯片的阻抗形成共軛匹配，從而得到最大的傳輸功率。另外，請一并參閱圖3、圖4和圖5，其分別為本發(fā)明的圓極化RFID標(biāo)簽天線在yz截面的增益方向圖、xz截面的增益方向圖和軸比帶寬的示意圖(圖5中的橫坐標(biāo)表示頻率，縱坐標(biāo)表示軸比)。從仿真效果來看，本申請的圓極化RFID標(biāo)簽天線具有很寬的圓極化帶寬。綜上所述，本申請的圓極化RFID標(biāo)簽天線包括介質(zhì)基板、輻射貼片和匹配結(jié)構(gòu)；所述輻射貼片和匹配結(jié)構(gòu)位于介質(zhì)基板之上，匹配結(jié)構(gòu)與輻射貼片相連；所述輻射貼片進(jìn)一步包括依次設(shè)置的四個(gè)偶極子臂，所述四個(gè)偶極子臂均連接到匹配結(jié)構(gòu)上。其與RFID的閱讀器天線極化方式相同，可以減少功率的接收損耗，增大閱讀距離；同時(shí)，也可以減少天線尺寸，帶來更大的頻帶寬度，另外，還具有模型簡單，易于工業(yè)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的市場推廣前景。應(yīng)當(dāng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不足以限制本發(fā)明的技術(shù)方案，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，可以根據(jù)上述說明加以增減、替換、變換或改進(jìn)，而所有這些增減、替換、變換或改進(jìn)后的技術(shù)方案，都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種圓極化RFID標(biāo)簽天線，其特征在于，包括 介質(zhì)基板、輻射貼片和匹配結(jié)構(gòu)；所述輻射貼片和匹配結(jié)構(gòu)位于介質(zhì)基板之上，匹配結(jié)構(gòu)與福射貼片相連； 其中，所述輻射貼片包括依次設(shè)置的四個(gè)偶極子臂第一偶極子臂、第二偶極子臂、第三偶極子臂和第四偶極子臂，所述第一偶極子臂和第三偶極子臂相對設(shè)置，所述第二偶極子臂和第四偶極子臂相對設(shè)置； 匹配結(jié)構(gòu)，用于調(diào)節(jié)標(biāo)簽天線的電抗部分，從而使標(biāo)簽天線與標(biāo)簽芯片的阻抗達(dá)到共軛匹配；所述四個(gè)偶極子臂均連接到匹配結(jié)構(gòu)上； 其中，第一偶極子臂和第三偶極子臂采用電感結(jié)構(gòu)的方式激發(fā)出第一線極化電場矢量，第二偶極子臂和第四偶極子臂采用電容耦合的方式激發(fā)出第二線極化電場矢量；所述第一、第二線極化電場矢量的振幅相同，相位差為90°，從而實(shí)現(xiàn)了圓極化。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圓極化RFID標(biāo)簽天線，其特征在于，所述四個(gè)偶極子臂的長度和覽度為可調(diào)的。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種圓極化RFID標(biāo)簽天線，其中，所述圓極化RFID標(biāo)簽天線包括介質(zhì)基板、輻射貼片和匹配結(jié)構(gòu)；所述輻射貼片和匹配結(jié)構(gòu)位于介質(zhì)基板之上，匹配結(jié)構(gòu)與輻射貼片相連；所述輻射貼片進(jìn)一步包括依次設(shè)置的四個(gè)偶極子臂，所述四個(gè)偶極子臂均連接到匹配結(jié)構(gòu)上。其與RFID的閱讀器天線極化方式相同，可以減少功率的接收損耗，增大閱讀距離；同時(shí)，也可以減少天線尺寸，帶來更大的頻帶寬度，另外，還具有模型簡單，易于工業(yè)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的市場推廣前景。
文檔編號H01Q1/38GK102956967SQ201210409418
公開日2013年3月6日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者何業(yè)軍, 賀衛(wèi) 申請人:深圳大學(xué)