本發(fā)明涉及的是一種小型化超高頻的抗金屬貼片天線，屬于移動通信分布系統(tǒng)天線的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

射頻識別(RFID)技術(shù)的不斷發(fā)展，對標(biāo)簽天線提出了更高的要求。射頻識別技術(shù)作為快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確采集與處理信息的高新技術(shù)和信息標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)，在生產(chǎn)、銷售、物流等各個(gè)行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用RFID技術(shù)對于人員和物品的流動能夠?qū)嵭锌旖轀?zhǔn)確的管理,從而提高了物流供應(yīng)鏈的運(yùn)作水平。

在RFID眾多應(yīng)用中，有許多情況下RFID標(biāo)簽要貼覆在金屬導(dǎo)體表面，或者靠近一些導(dǎo)電性較好的物體。例如集裝箱表面，車輛表面。普通標(biāo)簽天線直接應(yīng)用于金屬表面時(shí)，由于受到金屬邊界的影響，其性能會出現(xiàn)一定程度的下降。而且大多數(shù)UHF(超高頻)頻段的RFID標(biāo)簽天線是偶極子形式的或者從偶極子形式中變化而來的。所以具有一般的偶極子天線特性，偶極子天線當(dāng)放置于接近類似金屬、水等高導(dǎo)電性材料的位置時(shí)，會有明顯的性能退化。

因此，常見的抗金屬RFID標(biāo)簽也有很多需要完善的地方，歸結(jié)起來主要有以下幾個(gè)方面：

1.抗金屬能力，不受金屬邊界條件的影響。標(biāo)簽在不同大小的金屬物體表面具有穩(wěn)定的性能。

2.性能及讀取距離，超高頻技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)即在于標(biāo)簽具有較遠(yuǎn)的讀取距離。因此,抗金屬標(biāo)簽不能以犧牲讀取距離為代價(jià)。

3.方向性，最好在金屬表面上半球具有全向特性,這樣閱讀器在不同的角度都能準(zhǔn)確讀取到標(biāo)簽。

4.尺寸大小，為了滿足實(shí)際應(yīng)用的需要,要求標(biāo)簽天線的面積盡可能小,厚度盡可能薄。

5.成本低廉，成本低廉一方面要求標(biāo)簽的材料廉價(jià),另一方面要求天線的加工制作工藝簡單。天線的加工制作工藝的簡單則要求天線具有簡單的平面結(jié)構(gòu)。

在這種情況下，需要一種性能更佳、方向性更好、尺寸更小的抗金屬貼片天線來解決這些問題。并且需要該天線可以在RFID系統(tǒng)中使用也就是要能夠覆蓋908MHZ～928MHZ頻率范圍，在頻段內(nèi)要求S11小于-10dB，方向圖穩(wěn)定，增益滿足要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對抗金屬標(biāo)簽天線振子尺寸過大，不易加工，成本較高的缺點(diǎn)，提出一種結(jié)構(gòu)簡單新穎、工作頻帶合理、特別便于阻抗匹配的抗金屬標(biāo)簽天線。

本發(fā)明為解決以上技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種小型化超高頻的抗金屬貼片天線，包括介質(zhì)層，以及設(shè)置在介質(zhì)層上的金屬貼片狀輻射單元，介質(zhì)層為薄型長方體介質(zhì)板，所述金屬貼片狀輻射單元由中間的主輻射單元和兩端的兩對對稱的寄生耦合金屬貼片組成；在饋電處，有一過孔穿過介質(zhì)層連接至金屬物體表面。所述中間的主輻射單元的左右兩側(cè)通過開縫處理調(diào)節(jié)阻抗，兩個(gè)對稱的寄生耦合輻射單元與中間部分的主輻射單元之間保持一定寬度，從而得到合適耦合系數(shù)，回形饋電單元饋電處即芯片的安放位置，所述回形饋電單元的一個(gè)側(cè)邊通過金屬過孔穿過介質(zhì)層連接到金屬表面。

本發(fā)明的小型化超高頻的抗金屬貼片天線，所述小型化超高頻的抗金屬貼片天線的總長度在45-50毫米范圍內(nèi)，寬度在24-28毫米范圍內(nèi)。

本發(fā)明的小型化超高頻的抗金屬貼片天線，所述金屬回形饋電單元的長度在12-14毫米范圍內(nèi)，寬度在4-6毫米范圍內(nèi)。

本發(fā)明的小型化超高頻的抗金屬貼片天線，所述中間的主輻射單元的長度在20-25毫米范圍內(nèi)，寬度在24-28毫米范圍內(nèi)。

本發(fā)明的小型化超高頻的抗金屬貼片天線，所述寄生耦合輻射單元的金屬貼片長度在10-15毫米范圍內(nèi)，寬度為7-12毫米范圍內(nèi)。

本發(fā)明小型化超高頻的抗金屬貼片天線，所述金屬過孔的長度在0-4毫米范圍內(nèi)，直徑在0-0.5毫米范圍內(nèi)。

本發(fā)明的小型化超高頻的抗金屬貼片天線，所述縫隙長度L₁在10-20毫米范圍內(nèi)，寬度W₁、W₂在1-3毫米范圍內(nèi)，通過調(diào)節(jié)這些尺寸獲得阻抗匹配。

本發(fā)明的小型化超高頻的抗金屬貼片天線，所述介質(zhì)層高度在0-4毫米范圍內(nèi)，長度在45-50毫米范圍內(nèi)，寬度在24-28范圍內(nèi)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有以下技術(shù)效果：

本發(fā)明介質(zhì)層上的抗金屬標(biāo)簽天線，天線對金屬貼片狀輻射單元進(jìn)行開縫隙，通過調(diào)整其縫隙的長度和寬度，達(dá)到調(diào)諧天線輸入阻抗特性的目的，在中間的主輻射單元兩側(cè)添加耦合寄生貼片，達(dá)到展寬頻帶的目的，它具有便于天線性能調(diào)諧，能夠有效地獲得較寬的帶寬得優(yōu)點(diǎn)；結(jié)構(gòu)簡單、便于實(shí)現(xiàn)的工藝；成本低廉，保證天線兼?zhèn)淞己玫碾姎馀c機(jī)械性能。

附圖說明

圖1是小型化超高頻的抗金屬貼片天線的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是小型化超高頻的抗金屬貼片天線的安裝環(huán)境的示意圖。

圖3是小型化超高頻的抗金屬貼片天線的S₁₁特性圖。

圖4是小型化超高頻的抗金屬貼片天線的915MHz時(shí)0°和90°輻射方向圖。

圖5是小型化超高頻的抗金屬貼片天線的915MHz且0°安放在200mmx200mm和400mmx400mm金屬板上的輻射方向圖。

圖6是小型化超高頻的抗金屬貼片天線的915MHz且90°安放在200mmx200mm和400mmx400mm金屬板上的輻射方向圖。

為更清楚說明天線的結(jié)構(gòu)，圖7將圖1的小型化超高頻的抗金屬貼片天線的立體結(jié)構(gòu)示意圖中的金屬貼片部分標(biāo)記為分布著點(diǎn)狀圖形的部分。

圖中標(biāo)號：1-介質(zhì)層；2-回形饋電單元；3-主輻射單元；4-第一寄生耦合金屬貼片；5-第二寄生耦合金屬貼片；8-金屬過孔；9-縫隙；10-芯片；11-固定螺母；12-金屬物體。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

本發(fā)明公開了一種小型化超高頻的抗金屬貼片天線，包括介質(zhì)層1，以及設(shè)置在介質(zhì)層1上的金屬貼片狀輻射單元，所述介質(zhì)層1為薄型長方體介質(zhì)板，所述金屬貼片狀輻射單元通過開縫處理由一對縫隙9分割成中部的主輻射單元3和兩端的寄生耦合輻射單元，所述的寄生耦合輻射單元包括呈左右兩兩對稱的第一寄生耦合金屬貼片4及第二寄生耦合金屬貼片5；在主輻射單元3緊靠底邊的中部處由金屬條形成封閉的矩形稱為回形饋電單元2，所述回形饋電單元2的外部被三條相連通的矩形縫隙包圍，回形饋電單元2內(nèi)部矩形部分不設(shè)金屬貼片；所述回形饋電單元2上還設(shè)有芯片10；在主輻射金屬貼片的饋電處，設(shè)有一金屬過孔8貫穿介質(zhì)層1用于連接至金屬物體表面。

作為優(yōu)選方案，所述分割主輻射單元3、第一寄生耦合金屬貼片4及第二寄生耦合金屬貼片5的一對縫隙9左右對稱分布在主輻射單元3兩端呈兩個(gè)“十”字型。

作為優(yōu)選方案，所述天線通過調(diào)節(jié)分割主輻射單元3、第一寄生耦合金屬貼片4及第二寄生耦合金屬貼片5的縫隙9的尺寸，即通過調(diào)節(jié)其橫向縫隙的長度L₁及寬度W₁以及其豎向縫隙的寬度W₂獲得阻抗匹配，達(dá)到調(diào)諧天線輸入阻抗特性的目的。

作為優(yōu)選方案，所述小型化超高頻的抗金屬貼片天線的總長度L在45-50毫米范圍內(nèi)，寬度在24-28毫米范圍內(nèi)。

作為優(yōu)選方案，所述金屬回形饋電單元2的長度a在12-14毫米范圍內(nèi)，寬度b在4-6毫米范圍內(nèi)。

作為優(yōu)選方案，所述主輻射單元3的長度c在20-25毫米范圍內(nèi)，寬度d在24-28毫米范圍內(nèi)。

作為優(yōu)選方案，每個(gè)組成所述第一寄生耦合金屬貼片4及第二寄生耦合金屬貼片5的金屬貼片為形狀相同的矩形，其長度e在10-15毫米范圍內(nèi)，寬度f在7-12毫米范圍內(nèi)。

作為優(yōu)選方案，所述金屬過孔8設(shè)于回形饋電單元2處，其長度H在0-4毫米范圍內(nèi)，直徑在0-0.5毫米范圍內(nèi)，所述芯片10設(shè)于回形饋電單元2底邊中央。

作為優(yōu)選方案，所述縫隙9橫向縫隙的長度L₁在10-20毫米范圍內(nèi)，橫向縫隙的寬度W₁及豎向縫隙的寬度W₂均在1-3毫米范圍內(nèi)。

作為優(yōu)選方案，所述介質(zhì)層1長度在45-50毫米范圍內(nèi)，寬度在24-28范圍內(nèi)。

實(shí)施例一

本發(fā)明公開了一種小型化超高頻的抗金屬貼片天線，包括介質(zhì)層1，介質(zhì)層1為薄型長方體介質(zhì)板，以及設(shè)置在介質(zhì)層1上的金屬貼片狀輻射單元，在輻射單元進(jìn)行開縫處理，中間部分的主輻射單元3的兩端為兩對對稱的寄生耦合金屬貼片；在主輻射單元3的饋電處，有一過孔8穿過介質(zhì)層1連接至金屬物體表面，過孔8為圓柱體金屬。

結(jié)合圖1、圖2，所述小型化超高頻的抗金屬貼片天線可通過連接用的固定螺母11直接安裝在金屬物體12表面上。

具體范例：當(dāng)相關(guān)參數(shù)為(單位mm)：小型化超高頻的抗金屬貼片天線的總長度L為45；縫隙9橫向縫隙的長度L₁為19，橫向縫隙寬度W₁＝1.4，豎向縫隙寬度W₂為1.3；主輻射單元3的長度c為23，寬度d為24；金屬過孔8的長度H為3；第一寄生耦合金屬貼片4及第二寄生耦合金屬貼片5的金屬貼片的寬度f均為7.2

對照附圖3，給出了900MHz－930MHz頻段上小型化超高頻的抗金屬貼片天線的S11特性?？梢娞炀€在902MHz～928MHz頻段上具有優(yōu)良的匹配特性。完全覆蓋現(xiàn)有RFID系統(tǒng)的工作頻段。

對照附圖4，分別給出了915MHz頻點(diǎn)上的天線0度和90度的輻射方向圖，可見天線具有典型的定向輻射特性。

對照附圖5、圖6，分別給出了915MHz頻點(diǎn)上的天線在不同的200mmx200mm和400mm和400mm尺寸大小金屬板上的輻射方向圖，可見天線具有適用于不同尺寸金屬物體的特性。

小型化超高頻的抗金屬貼片天線具有性能易于調(diào)諧，體積小、工作頻帶寬，定向輻射等特點(diǎn)，而且實(shí)現(xiàn)簡單、加工成本低廉，因此可望推廣應(yīng)用在RFID系統(tǒng)中，從而具有非常廣闊的應(yīng)用前景。