一種加載開(kāi)口諧振環(huán)的小型分形樹(shù)杈抗金屬標(biāo)簽天線的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種加載開(kāi)口諧振環(huán)的小型分形樹(shù)杈抗金屬標(biāo)簽天線，所述天線自上而下依次包括：具有樹(shù)杈形枝節(jié)和匹配結(jié)構(gòu)的頂層、介質(zhì)板、金屬反射板。本發(fā)明提供了帶寬覆蓋全球整個(gè)超高頻頻段的小型抗金屬分形樹(shù)杈標(biāo)簽天線，饋電結(jié)構(gòu)是加載了一對(duì)平行開(kāi)口諧振環(huán)的T型匹配結(jié)構(gòu)，這樣做可以增加了天線的帶寬；通過(guò)在介質(zhì)板的背部加上反射板，主要是想達(dá)到抗金屬的目的；而采用變形分形樹(shù)杈偶極子輻射體，就是為了縮小尺寸的同時(shí)增加天線的帶寬。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種加載開(kāi)口諧振環(huán)的小型分形樹(shù)杈抗金屬標(biāo)簽天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，特別是涉及射頻識(shí)別技術(shù)中的樹(shù)杈分形抗金屬標(biāo)簽天線。
【背景技術(shù)】
[0002]作為一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，射頻識(shí)別(Radio FrequencyIdentification, RFID)技術(shù)利用射頻信號(hào)通過(guò)空間稱(chēng)合(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別的目的。同其它識(shí)別技術(shù)相比，射頻識(shí)別技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)，尤其是隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展和制造技術(shù)水平的不斷提高，通過(guò)無(wú)線雷達(dá)原理實(shí)現(xiàn)的射頻識(shí)別技術(shù)的發(fā)展非常迅速，在物流、商業(yè)貿(mào)易、生產(chǎn)制造、防盜技術(shù)、識(shí)別技術(shù)和醫(yī)學(xué)應(yīng)用等領(lǐng)域中，具有巨大的應(yīng)用潛力。這使得作為RFID系統(tǒng)關(guān)鍵部件的天線的設(shè)計(jì)和研究變得十分重要。
[0003]RFID系統(tǒng)主要是由讀寫(xiě)器(閱讀器，Reader/Interrogator)、電子標(biāo)簽(Tag/Transponder)和后臺(tái)計(jì)算機(jī)(數(shù)據(jù)處理系統(tǒng))三部分組成的一種短距離無(wú)線通信系統(tǒng)。RFID系統(tǒng)的基本工作原理是:將標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線系統(tǒng)傳輸給閱讀器，閱讀器也可以通過(guò)無(wú)線系統(tǒng)對(duì)標(biāo)簽信息進(jìn)行修改。其基本過(guò)程:標(biāo)簽天線接收到閱讀器天線所發(fā)射的特定頻率信號(hào)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，啟動(dòng)標(biāo)簽芯片進(jìn)行工作；一般來(lái)講，標(biāo)簽天線只有在閱讀器瀏覽的時(shí)候才能啟動(dòng)；一旦芯片啟動(dòng)，就會(huì)將芯片中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)經(jīng)標(biāo)簽天線傳遞給閱讀器，閱讀器天線將其所接受的信號(hào)傳遞給后端數(shù)據(jù)管理進(jìn)行識(shí)別。這個(gè)過(guò)程就可以實(shí)現(xiàn)RFID系統(tǒng)的識(shí)別，也可以稱(chēng)為讀操作。而相反則可以對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行寫(xiě)操作。
[0004]目前標(biāo)簽天線主要采用偶極子天線及其變形形式、平面倒F天線、縫隙天線、圓形天線等。最近國(guó)內(nèi)外的天線研究主要集中在標(biāo)簽天線的抗金屬及小型化等方面。目前實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽天線抗金屬的方式主要有采用人工磁表面(AMC)和電子禁帶(EBG)結(jié)構(gòu)，或調(diào)整標(biāo)簽與金屬板之間的距離及對(duì)傳統(tǒng)天線進(jìn)行改造等，但是這樣做會(huì)增大天線的尺寸，不便于天線的推廣與應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種小型分形樹(shù)杈抗金屬標(biāo)簽天線，該天線的阻抗、帶寬特性良好。其具體的技術(shù)方案如下:
一種加載開(kāi)口諧振環(huán)的小型分形樹(shù)杈抗金屬標(biāo)簽天線，所述天線自上而下依次包括:具有樹(shù)杈形枝節(jié)和匹配結(jié)構(gòu)的頂層、介質(zhì)板、金屬反射板。
[0006]進(jìn)一步的，所述介質(zhì)板為高頻微波介質(zhì)板。
[0007]進(jìn)一步的，所述介質(zhì)板和金屬反射板的大小等同。
[0008]進(jìn)一步的，所述樹(shù)杈形枝節(jié)是變形分形樹(shù)杈偶極子，其代替一般偶極子標(biāo)簽天線中的彎折線。
[0009]進(jìn)一步的，所述變形分形樹(shù)杈偶極子由三節(jié)樹(shù)杈構(gòu)成，且后節(jié)樹(shù)杈分開(kāi)的角度是前節(jié)樹(shù)杈的兩分之一倍的關(guān)系，長(zhǎng)度是后一節(jié)比前一節(jié)小了 0.3-0.7mm。
[0010]進(jìn)一步的，饋電方式采用加載一對(duì)平行開(kāi)口諧振環(huán)在τ型匹配內(nèi)部的饋電方式。
[0011]進(jìn)一步的，所述平行開(kāi)口諧振環(huán)的線路寬度小于匹配結(jié)構(gòu)的線路寬度。
[0012]進(jìn)一步的，由于每個(gè)諧振環(huán)都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)諧振頻率，總共有二個(gè)諧振頻率產(chǎn)生，而這二個(gè)諧振頻率離的很近，進(jìn)而可以拓寬帶寬。
[0013]進(jìn)一步的，所述金屬反射板起抗金屬的作用，此標(biāo)簽天線可以運(yùn)用在抗金屬場(chǎng)景中。
[0014]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明提供了帶寬覆蓋全球整個(gè)超高頻頻段的小型抗金屬分形樹(shù)杈標(biāo)簽天線，饋電結(jié)構(gòu)是加載了一對(duì)平行開(kāi)口諧振環(huán)的T型匹配結(jié)構(gòu)，這樣做可以增加了天線的帶寬；通過(guò)在介質(zhì)板的背部加上反射板，主要是想達(dá)到抗金屬的目的；而變形分形樹(shù)杈偶極子輻射體，就是為了縮小尺寸。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明的加載開(kāi)口諧振環(huán)的小型分形樹(shù)杈抗金屬標(biāo)簽天線實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)俯視圖；
圖2為標(biāo)簽天線實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
圖3為標(biāo)簽天線實(shí)施例的回波損耗曲線；
圖4為標(biāo)簽天線實(shí)施例的阻抗曲線；
圖5為標(biāo)簽天線實(shí)施例的功率傳輸系數(shù)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0017]如圖1-2所示，本發(fā)明的小型抗金屬分形樹(shù)杈標(biāo)簽天線自上而下依次包括:一對(duì)加載在典型τ型匹配內(nèi)部的平行諧振環(huán)的饋源和變形分形樹(shù)杈偶極子101、介質(zhì)板201、下層金屬反射板301以及00是放芯片的位置，整個(gè)結(jié)構(gòu)無(wú)通孔。
[0018]其中頂層是所述加載在典型T型匹配內(nèi)部的平行諧振環(huán)的饋源和變形分形樹(shù)杈偶極子101位于介質(zhì)板102之上，其中樹(shù)杈之前的彎折線寬度為0.6mm，樹(shù)杈枝節(jié)L1、L2和L3長(zhǎng)度依次為2.5mm, 2mm, 1.5mm,寬度卻依次為0.6mm, 0.4mm, 0.2mm,且a為11mm, m為5.1mm，這樣做的目的，就是為了更好的實(shí)現(xiàn)天線的小型化。所述變形分形樹(shù)杈偶極子，其代替一般的彎折線偶極子就是出于實(shí)現(xiàn)小型化考慮的。
[0019]所述變形分形樹(shù)杈偶極子，其由三節(jié)樹(shù)杈構(gòu)成，且后節(jié)樹(shù)杈分開(kāi)的角度是前節(jié)樹(shù)杈的兩分之一倍的關(guān)系，長(zhǎng)度是后一節(jié)比前一節(jié)小了 0.3-0.7mm。
[0020]位于頂層還有T型匹配結(jié)構(gòu)，其實(shí)一個(gè)變形的T型結(jié)構(gòu)，且其上面加載了一對(duì)平行的開(kāi)口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)。τ型匹配的線路寬度都為0.6mm，但是其加載的諧振環(huán)的寬度卻為
0.7mm。其中s為8mm,b為12.2mm,加載了一對(duì)開(kāi)口諧振環(huán)的T型匹配，其可以使匹配更加容易，且?guī)挄?huì)有所增加。加載了一對(duì)開(kāi)口諧振環(huán)的T型匹配的標(biāo)簽天線，其帶寬之所以增加主要是由于每個(gè)諧振環(huán)都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)諧振頻率，總共有二個(gè)諧振頻率產(chǎn)生，而這二個(gè)諧振頻率離的很近，進(jìn)而可以拓寬帶寬。[0021]中層是介質(zhì)板201，其大小為35*14*0.8mm3的長(zhǎng)方體，上層的輻射面和匹配結(jié)構(gòu)所處位置如圖所示。
[0022]最底下一層就是反射板301，其大小和介質(zhì)板一樣，且上下垂直對(duì)齊放置。
[0023]根據(jù)上述方案，本發(fā)明新型變形T型匹配饋源結(jié)構(gòu)的小型抗金屬分形樹(shù)杈標(biāo)簽天線用在抗金屬的硬質(zhì)物體上面，且其更可以用在對(duì)空間尺寸要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，可以保證被很好的放置。
[0024]所述介質(zhì)板和金屬地板大小一樣，且無(wú)復(fù)雜結(jié)構(gòu)，易于加工。
[0025]如圖3-5所示，分別示出了該加載開(kāi)口諧振環(huán)的小型分形樹(shù)杈抗金屬標(biāo)簽天線標(biāo)的回波損耗曲線、阻抗曲線和功率傳輸系數(shù)圖。
[0026]本發(fā)明的標(biāo)簽天線是用分形樹(shù)杈代替簡(jiǎn)單偶極子上的彎折線，并在T型匹配上加載了。之所以這樣做，就是為了使天線更加緊湊，且標(biāo)簽天線的帶寬寬，易于調(diào)節(jié)。一對(duì)平行開(kāi)口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生幾個(gè)頻率相近的諧振頻率，進(jìn)行頻率簡(jiǎn)并，可以拓展帶寬?；宓谋巢糠胖糜蟹瓷浒?，此板作為標(biāo)簽天線的一部分，其是出于金屬物品對(duì)標(biāo)簽影響性考慮的，即標(biāo)簽抗金屬。
[0027]由于標(biāo)簽芯片的阻抗一般不是50歐姆，這就需要標(biāo)簽天線能夠?qū)崿F(xiàn)非50歐姆與芯片阻抗的共扼匹配，以提供最大功率給芯片。一般情況下，標(biāo)簽需要大規(guī)模使用，這就要求標(biāo)簽天線成本低，加工簡(jiǎn)單，所以本發(fā)明的材料選擇最便宜的基板材料，且無(wú)過(guò)孔，以減少?gòu)?fù)雜性。
[0028]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。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種加載開(kāi)口諧振環(huán)的小型分形樹(shù)杈抗金屬標(biāo)簽天線，其特征在于:所述天線自上而下依次包括:具有樹(shù)杈形枝節(jié)和匹配結(jié)構(gòu)(101)的頂層、介質(zhì)板(201)、金屬反射板(301)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加載開(kāi)口諧振環(huán)的小型分形樹(shù)杈抗金屬標(biāo)簽天線，其特征在于:所述介質(zhì)板(201)為高頻微波介質(zhì)板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加載開(kāi)口諧振環(huán)的小型分形樹(shù)杈抗金屬標(biāo)簽天線，其特征在:所述介質(zhì)板(201)和金屬反射板(301)的大小等同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加載開(kāi)口諧振環(huán)的小型分形樹(shù)杈抗金屬標(biāo)簽天線，其特征在于:所述樹(shù)杈形枝節(jié)是變形分形樹(shù)杈偶極子，其代替一般偶極子標(biāo)簽天線中的彎折線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加載開(kāi)口諧振環(huán)的小型分形樹(shù)杈抗金屬標(biāo)簽天線，其特征在于:所述變形分形樹(shù)杈偶極子由三節(jié)樹(shù)杈構(gòu)成，且后節(jié)樹(shù)杈分開(kāi)的角度是前節(jié)樹(shù)杈的兩分之一倍的關(guān)系，長(zhǎng)度是后一節(jié)比前一節(jié)小了 0.3-0.7mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加載開(kāi)口諧振環(huán)的小型分形樹(shù)杈抗金屬標(biāo)簽天線，其特征在于:饋電方式采用加載一對(duì)平行開(kāi)口諧振環(huán)在T型匹配內(nèi)部的饋電方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加載開(kāi)口諧振環(huán)的小型分形樹(shù)杈抗金屬標(biāo)簽天線，其特征在于:所述平行開(kāi)口諧振環(huán)的線路寬度小于匹配結(jié)構(gòu)的線路寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加載開(kāi)口諧振環(huán)的小型分形樹(shù)杈抗金屬標(biāo)簽天線，其特征在于:由于每個(gè)諧振環(huán)都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)諧振頻率，總共有二個(gè)諧振頻率產(chǎn)生，而這二個(gè)諧振頻率離的很近，進(jìn)而可以拓寬帶寬。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加載開(kāi)口諧振環(huán)的小型分形樹(shù)杈抗金屬標(biāo)簽天線，其特征在于:所述金屬反射板(301)起抗金屬的作用，此標(biāo)簽天線可以運(yùn)用在抗金屬場(chǎng)景中。
【文檔編號(hào)】H01Q1/38GK103700931SQ201310677471
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】賀連星, 趙學(xué)田, 汪明健, 商巍 申請(qǐng)人:中科院杭州射頻識(shí)別技術(shù)研發(fā)中心, 杭州中瑞思創(chuàng)科技股份有限公司