CN103138044A - 微带贴片式rfid标签天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微带贴片式RFID标签天线，该RFID标签天线(9)具有辐射板(1)、基片(2)以及基片底板(3)，其特征在于：基片底板(3)上形成有第一开口环形槽(5)和第二开口环形槽(7)，通过所述第一开口环形槽(5)和第二开口环形槽(7)的耦合，降低RFID标签天线(9)的谐振频率，提高RFID标签天线(9)的读取距离。本发明提供了一种具有小型化、低损耗且能够实现较远距离读取的RFID标签天线(9)，同时本发明的RFID标签天线(9)具有更良好的宽带匹配性能，形成较现有技术更大的带宽频率。

Description

微带贴片式RFID标签天线

技术领域

本发明涉及一种RFID标签天线，尤其是涉及一种微带贴片式RFID标签天线。

背景技术

RFID(Radio Frequency Identification)——射频识别技术，是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术，它包括电子标签(tag)、读写器(reader)两个主要部分组成，附有编码的标签和读写器通过天线进行无接触数据传输，以完成一定距离的自动识别过程。目前的射频识别系统按照使用的频段划分，可以分为低频系统(30～300KHz)、中高频系统(3-30MHz)以及超高频和微波系统(300MHz-3GHz或大于33GHz)。作为快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术和消息标椎化的基础，已经被世界公认为本世纪十大重要技术之一，随着UHF频段中国标准的逐渐明朗化以及物流、智能交通、数字景区等应用的需求，UHF频段RFID产品在RFID产业中所占市场份额会越来越大。RFID标签天线和读写器天线作为通信的重要工具，在识别系统中发挥着重要作用。为了在较长的工作距离上快速读取标签上的信息，高频段的系统正备受关注，而RFID标签天线是RFID系统中最易变的部分，并且其设计面临着小型化，共形化、低成本、低损耗的实际要求，所以优化设计RFID标签天线在整个RFID系统中占有重要地位。

目前各系统使用RFID标签天线的频带宽度在其高频范围内仍不尽一致，例如欧洲采用866～868MHz的频段，而美国则采用902～928MHz频段，当RFID标签天线在上述地区的不同频带宽度之间进行切换时，现有RFID标签天线由于带宽限制，也很难在不同频带宽度的地区被识别。并且，由于现有RFID标签天线在介质厚度小于1mm且谐振频率低于910MHz时，导致读取距离明显不佳，为取得良好的识别效果，就必须增加现有RFID标签天线的厚度及长宽尺寸，由此带来RFID标签天线外形尺寸增加和成本上涨。

因此，一种新型的具有兼容功能的可远距离识别的小型RFID标签天线成为行业内产品发展的方向。

发明内容

本发明目的在于提供一种微带贴片式RFID标签天线，本发明是针对工作于金属表面以及非金属表面的RFID标签天线而设计，并且，其在非金属表面应用时，表现尤佳，本发明基于超薄介质1mm及以下时设计的RFID标签天线，本发明的RFID标签天线，具有小型化、低损耗以及可远距离识别的特点。

本发明提供一种RFID标签天线，包括辐射板、基片以及基片底板，其特征在于：所述的基片底板上形成有第一开口环形槽和第二开口环形槽，通过所述第一开口环形槽和第二开口环形槽的耦合，降低RFID标签天线的谐振频率，提高RFID标签天线的读取距离。

本发明RFID标签天线由于在基片底板上增加了开口环形槽结构，开口环形槽耦合以降低RFID标签天线的谐振频率，本发明的RFID标签天线具有更高的带宽可识别区间，较无开口环形槽时的带宽增加了近3倍，同时本发明RFID标签天线较无开口环形槽时的读写距离提高至少1倍以上。

附图说明

图1为本发明的RFID标签天线的结构图；

图2为本发明的RFID标签天线的基片底板平面图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的具体实施过程作详细介绍。

参见图1和图2，本发明的微带贴片式RFID标签天线9具有基片2以及分别附着于基板上表面的辐射板1和下表面的基片底板3，基片2两侧具有短路面4。

本发明的基片底板3上具有第一开口环形槽5和第二开口环形槽7，第一开口环形槽5和第二开口环形槽7之间耦合，以降低RFID标签天线9的谐振频率，提高RFID标签天线的读取距离。

作为本发明的优选实施方式，第一开口环形槽5和第二开口环形槽7均为正方形，第一开口环形槽5的上方具有第一开口6，第二开口环形槽7下方具有第二开口8。第二开口环形槽7位于第一开口环形槽5内部呈中心相重合并且开口方向相反形式设置。并且第一开口环形槽5和第二开口环形槽7的中心与RFID标签天线9的中心相重合，由此构成本发明的带有开口环形槽结构的基片底板。

本发明的有益效果具体参见表1数据。

表1：

表1所示为当RFID标签天线辐射单元尺寸相同时，比较基片底板2上有、无开口环形槽的两种情况下的相关参数的对比。

根据公式(1)：

$\mathrm{\λ}=\frac{C}{f\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_r}},$ 公式(1)

公式(1)中的C为光速，ε_r为相对介电常数，f为频率，λ为波长。由该公式可以看出，参数频率f与波长λ成反比，而这两个参数与RFID标签天线辐射单元尺寸均相关，根据RFID标签天线设计原理，RFID标签天线尺寸需满足1/4波长或者1/2波长的关系，当f频率降低时λ波长也跟随变大，因此设计的RFID标签天线尺寸也会随之增加。表1中无开口环形槽的RFID标签天线谐振频率为966MHz，而本发明的有开口环形槽的RFID标签天线9的谐振频率为910MHz，RFID标签天线辐射单元尺寸相同的情况下，本发明的RFID标签天线9具有更低的谐振频率，如果将无开口环形槽的天线谐振频率调降至910MHz时，RFID标签天线尺寸会增加，将会大于本发明的RFID标签天线9的尺寸。同理，在相同谐振频率的情况下，本发明有开口环形槽5、7的RFID标签天线9比没有开口环形槽的RFID标签天线尺寸可更小。

因各国使用RFID频率不一致，如欧洲为866-868MHz，美国为902-928MHz，相同辐射单元尺寸情况下，各种RFID标签天线的芯片端口反射系数也不尽相同，为说明本专利中有开口环形槽的RFID标签天线9相对无开口环形槽的RFID标签天线的阻抗匹配特性，以本领域所常用的-10db带宽作为反射系数比较标准，见表1数据所示，无开口环形槽的RFID标签天线只有37MHz，很难同时满足上述两个地区的频率要求，相比而言，本发明设置有开口环形槽5、7的RFID标签天线9的带宽上升至100MHz，可以良好的同时满足欧洲的866-868MHz，美国的902-928MHz及日本的952-954MHz。

RFID标签天线的读取距离r的确定一般是依据公式(2)：

$r_{\max }=\sqrt{\frac{\mathrm{EIRP}\·G_{\mathrm{tag}}\·{\mathrm{\λ}}_2}{{\left(4\mathrm{\π}\right)}^2\·P_{\min }}\·\mathrm{\η}},$ 公式(2)

其中r_max为最大读取距离，EIRP为等效全向辐射功率，G_tag为RFID标签天线增益，λ为真空中电磁波波长，η为损耗因子，P_min为标签芯片的灵敏度。由公式(2)可知，当标签增益越大时读取距离越远。表1中无开口环形槽的RFID标签天线增益G为-3.78db，本发明有开口环形槽的RFID标签天线9的增益G为-1.7db，明显比无开口环形槽的RFID标签天线高约2.08dB。根据上述公式(2)可以计算出，本发明的RFID标签天线9明显较无开口环形槽的RFID标签天线的读取距离一倍多。

基于以上论述，本发明已解决目前一些超薄型微带贴片式RFID标签天线的远距离读写难题，使得RFID标签天线的读取距离得以提高，从而可以用于一些有远距离读写需要的实际应用环境中。而本发明基于超薄介质1mm及以下时设计，性能表现相比其他而言最为明显。同时提高了RFID标签天线的带宽范围，使得本发明的RFID标签天线可于更大频宽范围下使用。

本发明仅以较佳实施方式举例说明本发明的开口环形槽的设置方式，但本发明的实施方式并不限于该较佳实施方式。该实施例中的第二开口环形槽也不限于与第一开口环形槽中心重合，第一开口环形槽和第二开口环形槽可以位于基片底板上的任何位置，其开口也并不限于相反方向设置；本发明的开口环形槽并不限于设置在微带贴片式RFID标签天线9的基片底板3的中心位置，其能够形成于基片底板3上的任何位置，或者第一开口环形槽7和第二开口环形槽8分开设置，能实现开口环形槽之间的耦合即可；开口环形槽的整体外观也不限于是正方形，还能够设置成为矩形、三角形或者圆形；本发明的开口环形槽也不限于是两个，其可以是多个，多个开口环形槽在基片底板上的分布形式可以是规则或不规则排列。

本发明的有益效果在于降低微带贴片式RFID标签天线9的谐振频率，有效减少天线尺寸，提高微带贴片式RFID标签天线9的频带宽度，并显著提高微带贴片式RFID标签天线9的增益，从而能有效提高RFID标签天线9的可读写距离，对用于非金属上的微带贴片式RFID标签天线9而言，基片底板3上增加本发明的开口环形槽以后要比无开口环形槽时的读写距离至少提高1倍以上。

以上所述，仅为本发明较佳具体实施例的详细说明与图式，本发明的特征并不局限于此，本发明的所有范围应以下述的范围为准，凡符合于本发明权利要求保护范围的精神与其类似变化的实施例，皆应包含于本发明的范畴中，任何熟悉该项技艺者在本发明的领域内，可轻易思及的变化或调整皆可涵盖在以下本发明的权利要求保护范围。

Claims (8)

1.一种微带贴片式RFID标签天线，包括辐射板(1)、基片(2)以及基片底板(3)，其特征在于：

所述的基片底板(3)上形成有第一开口环形槽(5)和第二开口环形槽(7)，通过所述第一开口环形槽(5)和第二开口环形槽(7)的耦合，降低所述RFID标签天线(9)的谐振频率，提高RFID标签天线(9)的读取距离。

2.如权利要求1所述的RFID标签天线，其特征在于：所述第一开口环形槽(5)的开口方向和第二开口环形槽(7)的开口方向相反。

3.如权利要求1所述的RFID标签天线，其特征在于：所述的第一开口环形槽(5)和第二开口环形槽(7)形成于基片底板3上的任何位置。

4.如权利要求1所述的RFID标签天线，其特征在于：所述的第二开口环形槽(7)位于第一开口环形槽(5)内，且第二开口环形槽(7)和第一开口环形槽(5)的中心相重合。

5.如权利要求4所述的RFID标签天线，其特征在于：所述所述的第一开口环形槽(5)和第二开口环形槽(7)的中心与所述的RFID标签天线(9)中心位置相重合。

6.如权利要求1所述的RFID标签天线，其特征在于：所述的第一开口环形槽(5)和第二开口环形槽(7)为矩形、正方形、三角形或者圆形。

7.如权利要求1所述的RFID标签天线，其特征在于：所述的第一开口环形槽(5)和第二开口环形槽(7)均为正方形。

8.如权利要求1所述的RFID标签天线，其特征在于，所述基板(2)的两侧还具有短路面(4)。

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