專利名稱：一種完全平面抗金屬rfid超高頻標(biāo)簽天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及天線設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可用于RFID (RadioFrequencyIdentification)領(lǐng)域的無源超高頻(UHF)完全平面抗金屬標(biāo)簽天線。
背景技術(shù)：
RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù)。RFID在物流、制造、醫(yī)療、運輸、零售、國防等等方面得到了廣泛應(yīng)用。超高頻RFID技術(shù)是RFID技術(shù)的一種，跟傳統(tǒng)的高頻技術(shù)相比，超高頻的優(yōu)點是可實現(xiàn)遠距離無源識別，并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便。標(biāo)簽天線技術(shù)在超高頻RFID技術(shù)中占有比高頻標(biāo)簽技術(shù)更重要的地位，因為超高頻標(biāo)簽的最重要指標(biāo)之一是讀距離，而標(biāo)簽天線直接決定了讀距離。超高頻標(biāo)簽一般采用遠場天線工作模式，金屬、水等對電磁波不友好的物質(zhì)很容易影響超高頻標(biāo)簽天線。為此發(fā)展了一系列的技術(shù)來避免或者減弱這些物質(zhì)的影響。其中，如何避免或者減弱金屬物質(zhì)對標(biāo)簽影響的技術(shù)稱為抗金屬標(biāo)簽天線技術(shù)。絕大多數(shù)抗金屬天線需要用到微帶天線技術(shù)，其主要特點是要有對地的連接孔。一般做成雙層金屬形式，上下兩層金屬之間會有電連接。這種技術(shù)的主要問題是成本高，不符合標(biāo)簽的低價要求。為此發(fā)展了完全平面化的抗金屬標(biāo)簽，這種標(biāo)簽只采用一層金屬，所以可以兼容普通空氣標(biāo)簽的生產(chǎn)工藝，使得抗金屬標(biāo)簽的成本大大降低。已有的完全平面抗金屬天線由于不屬于變形偶極子天線，所以其結(jié)構(gòu)要求天線面積要足夠大，尤其是要足夠?qū)?，所以限制了他們的?yīng)用范圍。本實用新型的特色是在普通變形偶極子天線基礎(chǔ) 上作了改進，使得變形偶極子標(biāo)簽天線在靠近金屬的時候也能發(fā)揮不錯的性能。所以，很好的繼承了普通空氣標(biāo)簽的低成本、使用靈活等特征。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種完全平面抗金屬RFID天線設(shè)計。本實用新型的上述目的是通過如下的技術(shù)方案予以實現(xiàn)的:偶極子天線靠近大面積金屬造成不輻射的主要原因是:偶極子天線上的電流在大面積金屬內(nèi)部感生出了一個相反的電流。感生電流和原電流處處抵消，造成輻射失敗。本實用新型的天線并沒有脫離以上原理，所以本實用新型在天線完全貼在金屬上時會失效，需要天線和金屬之間保持一定的距離。一般認(rèn)為這個距離應(yīng)該大于1/50倍波長，這個距離能夠滿足一般情況下應(yīng)用的需求，所以是合理的。在有了一定距離的保障下，本實用新型通過幾個不同的方面增強天線的輻射能力。a)保證單臂電長度為半波長天線靠近大面積金屬后，偶極子的一臂和大面積金屬形成的結(jié)構(gòu)可以看作開路傳輸線，當(dāng)開路傳輸線的長度等于半波長的時候，可以認(rèn)為是對地短路。所以，如果能夠保證有電長度等于半波長的一臂，則可以認(rèn)為這一臂對地短路，則可以認(rèn)為信號加在另外一臂和地之間，可以形成對外輻射。因為天線尺寸的限制，常常導(dǎo)致天線一臂達到半波長的時候，另一臂較短。所以，整體的天線結(jié)構(gòu)是一個單邊達到半波長的非對稱變形偶極子天線。b)對折疊結(jié)構(gòu)進行改進常用的折疊結(jié)構(gòu)作用是為了增加電長度。能夠增加電長度的原因是，折疊結(jié)構(gòu)各部分電流形成的磁場在內(nèi)部互相增強，在外部互相抵消，是一個電感結(jié)構(gòu)，所以能夠增加電長度。但是在靠近大面積金屬的時候，感生電流抵消了形成的機制，造成折疊結(jié)構(gòu)增加電長度的效果下降，尤其是在電流較小的外部位置。所以本實用新型采用了在電流相對較弱位置布置鋸齒形結(jié)構(gòu)，有效的增加了電長度。c)電容加載結(jié)構(gòu)和阻抗匹配方式本實用新型采用了電容加載結(jié)構(gòu)，增加本來有限的帶寬。本實用新型推薦使用T形匹配結(jié)構(gòu)，或者也可以采用間接電感耦合匹配方式?？傊?，天線的整體結(jié)構(gòu)為變形偶極子，中間為匹配結(jié)構(gòu)，單臂長，另一臂在長度受限情況下一般為短臂(能夠和長臂相同最好)。長臂的結(jié)構(gòu)由內(nèi)而外分別為折疊結(jié)構(gòu)、鋸齒結(jié)構(gòu)、電容加載結(jié)構(gòu)(可以根據(jù)情況省略某一結(jié)構(gòu))；短臂結(jié)構(gòu)推薦簡單化，采用矩形方式。本實用新型公開的一種抗金屬RFID超高頻標(biāo)簽天線，包括:長軸、短軸和阻抗匹配結(jié)構(gòu)，其中長軸還包括電容加載結(jié)構(gòu)、鋸齒結(jié)構(gòu)、折疊結(jié)構(gòu)，折疊結(jié)構(gòu)起到延長電長度的作用，鋸齒結(jié)構(gòu)起到有效延伸電長度的作用，電容加載結(jié)構(gòu)增加天線帶寬，電容加載結(jié)構(gòu)、鋸齒結(jié)構(gòu)、折疊結(jié)構(gòu)、阻抗匹配結(jié)構(gòu)和短軸在一條直線上依次排列；短軸滿足天線總尺寸的要求，其形狀一般為矩形，也可以為其他形狀；阻抗匹配結(jié)構(gòu)的面積較小，可以采用直接連接的T型或者雙T型匹配 結(jié)構(gòu)。在滿足天線總尺寸的要求下，短軸的最優(yōu)尺寸等于長軸。阻抗匹配結(jié)構(gòu)可以采用磁耦合非直接連接結(jié)構(gòu)。長軸和背面大面積金屬構(gòu)成電長度90度的開路傳輸線，等效為短路。鋸齒結(jié)構(gòu)和折疊結(jié)構(gòu)可以互換位置。可以去掉折疊結(jié)構(gòu)或者去掉鋸齒結(jié)構(gòu)。本實用新型不局限于某一種芯片，可以實現(xiàn)在絕大多數(shù)超高頻標(biāo)簽芯片上，天線獨立于超高頻芯片使用。天線各部分結(jié)構(gòu)的重點是連接關(guān)系，天線各部分可以用各種類型的幾何圖形實現(xiàn)，見具體實施方式
。
圖1為天線原型示意圖。圖2為天線詳細結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面參照本實用新型的附圖，更詳細的描述出本實用新型的一個實施例。本實施例采用10微米厚度的導(dǎo)電銀漿印刷UHF標(biāo)簽天線，采用超高頻芯片進行倒裝焊。圖一為所設(shè)計天線簡單結(jié)構(gòu)示意圖，圖二為設(shè)計天線具體圖形。其中al是天線長臂，要求長臂電長度和大面積金屬構(gòu)成半波長傳輸線，a2是T型匹配結(jié)構(gòu)，a3是短臂圖一中的長臂電長度在有尺寸限制的情況下難以達到，所以需要通過結(jié)構(gòu)增加電長度。圖二是長臂具體化的結(jié)果，其中bl是電容加載結(jié)構(gòu)，b2是鋸齒結(jié)構(gòu)，b3是折疊結(jié)構(gòu)，b4是T型匹配結(jié)構(gòu)，b5是短臂。采用本實用新型所述方法可以實現(xiàn)性能較好的完全平面抗金屬天線。上述實施例只是本實用新型的舉例，盡管為說明目的公開了本實用新型的實施例和附圖，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解:在不脫離本實用新型及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換、變化和修改都是可能的。因此，本實用新型不應(yīng)局限于實施例和附圖所公開的 內(nèi)容。
權(quán)利要求1.一種完全平面抗金屬RFID超高頻標(biāo)簽天線，其特征在于包括:長軸、短軸和阻抗匹配結(jié)構(gòu)，其中長軸還包括電容加載結(jié)構(gòu)、鋸齒結(jié)構(gòu)、折疊結(jié)構(gòu)，折疊結(jié)構(gòu)起到延長電長度的作用，鋸齒結(jié)構(gòu)起到有效延伸電長度的作用，電容加載結(jié)構(gòu)增加天線帶寬，電容加載結(jié)構(gòu)、鋸齒結(jié)構(gòu)、折疊結(jié)構(gòu)、阻抗匹配結(jié)構(gòu)和短軸在一條直線上依次排列；短軸滿足天線總尺寸的要求，其形狀一般為矩形，也可以為其他形狀；阻抗匹配結(jié)構(gòu)的面積較小，可以采用直接連接的T型或者雙T型匹配結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于在滿足天線總尺寸的要求下，短軸的最優(yōu)尺寸等于長軸。
3.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于阻抗匹配結(jié)構(gòu)可以采用磁耦合非直接連接結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于:長軸和背面大面積金屬構(gòu)成電長度90度的開路傳輸線，等效為短路。
5.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于鋸齒結(jié)構(gòu)和折疊結(jié)構(gòu)可以互換位置。
6.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于可以去掉折疊結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于可以去掉鋸齒結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述天線獨立于超高頻芯片使用。
專利摘要本實用新型公開的一種完全平面抗金屬RFID超高頻標(biāo)簽天線。通常的抗金屬天線采用雙層或者多層電路板，價格較高，所以發(fā)展了完全平面抗金屬標(biāo)簽。普通的完全平面抗金屬標(biāo)簽不采用偶極子方式，所以對尺寸限制嚴(yán)格。本實用新型的特色是在普通變形偶極子天線基礎(chǔ)上作了改進，使得變形偶極子標(biāo)簽天線在靠近金屬的時候也能發(fā)揮不錯的性能。所以，很好的繼承了普通空氣標(biāo)簽的低成本、使用靈活等特征。
文檔編號H01Q1/38GK203085759SQ20122072005
公開日2013年7月24日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者陳會軍, 沈紅偉 申請人:北京中電華大電子設(shè)計有限責(zé)任公司