CN201303048Y - 可工作于金属表面的微波段介质谐振rfid标签天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开可工作于金属表面的微波段介质谐振RFID标签天线，包括上层高介电常数介质谐振体(1)、下层介质基板(2)；上层高介电常数介质谐振体(1)和下层介质基板(2)之间为微带馈电线(4)；下层介质基板(2)的下表面贴有铜皮地板(3)；微带馈电线(4)与铜皮地板(3)之间设有天线的输入端口(5)，直接与RFID标签芯片相连。本实用新型可工作于微波频段，即：2.45GHz或5.8GHz的射频识别系统中，带宽覆盖2400MHz～2483MHz或5725MHz～5875MHz。不仅可以工作于非金属表面，而且能够方便应用于金属表面上，具有增益高，体积小，结构简单，加工容易，成本低的特点。

Description

可工作于金属表面的微波段介质谐振RFID标签天线

技术领域

本实用新型涉及一种射频识别电子标签天线，具体是涉及一种可应用在微波频段，即：2400MHz～2483MHz或5725MHz～5875MHz范围内，可方便应用于金属表面的高增益射频识别电子标签天线。

背景技术

射频识别(RFID)技术，是一种通过无线射频方式进行非接触式的双向数据通信，对目标加以识别并获取相关信息的自动识别技术。射频识别技术(RFID)在近几年内被迅速推广，广泛应用于物流、仓库等的物品识别的场合，帮助该类行业信息化、高速化收集、管理物品的信息，以实现对物品的高效率的管理和调度。射频识别系统主要由阅读器、中间件以及电子标签三部分所组成。电子标签由片上天线及集成芯片组成，通过电磁波与阅读器进行数据交换，具有智能读写和加密通信功能。天线以电磁波形式把前端射频信号功率进行收发，是电路与空间的界面器件，用来实现导行波与自由空间波能量的转化。在RFID系统中，电子标签天线承担接收能量的作用，对整个RFID系统起关键作用。

但微波段RFID标签天线在设计和应用中却遇到两大难点。第一，RFID标签在实际应用中会被粘贴于不同电介质属性的各种物品的表面。物品的不同的电介质属性会对RFID标签天线的性能产生不同程度的恶化。尤其是金属物品所带来的性能恶化尤为严重，会导致RFID标签没法被识别，降低了RFID系统对物品的识别成功率。而传统的柔性板天线在金属表面无法工作，这就需要设计能工作与金属表面的天线RFID标签天线。第二，由于环境的复杂性，导致了电子标签阅读距离的减小。为了增加电子标签的有效阅读距离，有必要提高标签天线的增益以便满足上述需求。目前所用的微带天线，虽然能在金属表面工作，但天线的增益低，其阅读距离较短。因此有必要设计增益较高的天线满足实际需要。

在RFID标签天线的设计中，除了要考虑和克服上述两个难点外，还需要使RFID标签天线具备输入阻抗调整方便、体积较小、加工容易和成本低廉的特点。这样的标签天线才能被市场接受、才能为RFID技术的普及使用带来方便。介质谐振天线，在设计中直接考虑到其接地特性，受地板影响小，且具有辐射效率高、增益高的特点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现在设计中遇到的难点，提供一种能方便应用于金属表面、具有高增益、体积小、结构简单的微波段RFID电子标签天线。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：

可工作于金属表面的微波段介质谐振RFID标签天线，包括上层高介电常数介质谐振体、下层介质基板；上层高介电常数介质谐振体和下层介质基板之间为微带馈电线；下层介质基板的下表面贴有铜皮地板；微带馈电线与铜皮地板之间设有天线的输入端口，直接与RFID标签芯片相连。

上层高介电常数介质谐振体的介电常数优选为10～100；上层高介电常数介质谐振体尺寸可调，边长优选为10mm～50mm，厚度优选为2mm～10mm。

微带馈电线宽度及长度可调，宽度优选为1mm～3mm，长度优选为4mm～8mm。

铜皮地板的边长在大于一个波长范围内可调，所述波长为2.45GHz或5.8GHz频率对应的波长。

相对于现有技术，本实用新型具有如下优点：

(1)所述介质谐振天线在工作时需要有接地板，其在设计时直接考虑到天线的接地特性，天线受地板影响小，可方便应用于金属表面。

(2)介质谐振天线中不存在导体损耗和表面波损耗，其辐射效率很高；另外由于其工作于金属表面，金属作为反射板不但不会影响天线的收发效果，反而提高了天线的增益，使标签阅读距离进一步提高。

(3)所述介质谐振天线采用微带馈电方式，天线输入端为微带线，其阻抗容易与微波频段内的RFID芯片进行匹配，方便应用于RFID系统。

(4)所述介质谐振天线具有低剖面、体积小、结构简单、容易加工、成本低的特点。

附图说明

图1是可工作于金属表面的微波段介质谐振RFID标签天线立体结构示意图；

图2是图1的正视图；

图3是图1的俯视图。

具体实施方案

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明，但本实用新型要求保护的范围并不局限于下例表述的范围。

如图1、2、3所示，可工作于金属表面的微波段介质谐振RFID标签天线包括上层高介电常数介质谐振体1、下层介质基板2；上层高介电常数介质谐振体1和下层介质基板2之间为微带馈电线4；下层介质基板2的下表面贴有铜皮地板3；底层铜皮地板3主要起到反射电磁能量的作用，其边长jk大于一个波长时，尺寸大小对天线的电路性能影响很小；所述的波长为2.45GHz或5.8GHz频段中心频率相对应的波长。本实用新型选用2.45GHz频段，取边长jk为150mm。实际应用时，还可用附着的金属表面充当底层铜皮地板3。

微带馈电线4与铜皮地板3之间为天线的输入端口5，直接与RFID标签芯片相连，于工作频段内的输入阻抗可调，与实际使用中的RFID标签芯片输出阻抗相匹配。具体是，微带馈电线4起到调配天线阻抗匹配及谐振频率的作用，当宽度fg增长时，天线的输入阻抗减小，谐振频率下移；反之则天线的输入阻抗增大，谐振频率上移。当长度gh增长时，天线的输入阻抗减小，谐振频率下移；反之，则天线的输入阻抗增大，谐振频率上移。为了能方便应用于金属表面、具有高增益、体积小、结构简单的微波段2400MHz～2483MHz或5725MHz～5875MHz的目的，其宽度fg可调范围为1mm～3mm，长度gh可调范围为4mm～8mm。

可工作于金属表面的微波段介质谐振RFID标签天线的谐振频率由介质谐振体1的边长ab、厚度bc以及介质谐振体1的介电常数的大小决定。边长ab、厚度bc以及介质谐振体1的介电常数越大，谐振频率越小；反之，则谐振频率越大。为了满足本专利能方便应用于金属表面、具有高增益、体积小、结构简单的微波段2400MHz～2483MHz或5725MHz～5875MHz的目的，这里的边长ab可调范围为20mm～40mm、厚度bc可调范围为3mm～5mm，介质谐振体1的介电常数可调范围为10～100，材料可选用陶瓷。介质基板2主要起到阻抗匹配及隔离介质谐振体和铜皮地板的作用，介质基板2的边长ed大小可调，ed大于或等于介质谐振体边长ab时，其对天线的电路性能影响很小；介质基板2的厚度cd主要影响天线的阻抗匹配，cd长度越大，阻抗越大；反之，则天线阻抗越小。为了满足本专利能方便应用于金属表面、具有高增益、体积小、结构简单的微波段2400MHz～2483MHz或5725MHz～5875MHz的目的，边长ed可调范围为20mm～50mm；介质基板2的厚度cd可调范围为0.5mm～2mm，可选用介电常数为4.4的FR4。

本实用新型微波段RFID标签天线采用介质谐振天线方式实现，其在设计时直接考虑到天线的接地特性，天线受地板影响小，可方便应用于金属表面。天线的辐射效率及增益较高。采用微带馈电方式，阻抗匹配容易。其还具用低剖面、体积小、结构简单、容易加工、成本低的特点。

Claims (4)

1、可工作于金属表面的微波段介质谐振RFID标签天线，其特征在于，包括上层高介电常数介质谐振体(1)、下层介质基板(2)；上层高介电常数介质谐振体(1)和下层介质基板(2)之间为微带馈电线(4)；下层介质基板(2)的下表面贴有铜皮地板(3)；微带馈电线(4)与铜皮地板(3)之间设有天线的输入端口(5)，直接与RFID标签芯片相连。

2、根据权利要求1所述的可工作于金属表面的微波段介质谐振RFID标签天线，其特征在于，上层高介电常数介质谐振体(1)的介电常数为10～100；上层高介电常数介质谐振体(1)尺寸可调，边长为10mm～50mm，厚度为2mm～10mm。

3、根据权利要求1所述的可工作于金属表面的微波段介质谐振RFID标签天线，其特征在于，微带馈电线(4)宽度及长度可调，宽度为1mm～3mm，长度为4mm～8mm。

4、根据权利要求1所述的可工作于金属表面的微波段介质谐振RFID标签天线，其特征在于，所述铜皮地板(3)的边长在大于一个波长范围内可调，所述波长为2.45GHz或5.8GHz频率对应的波长。

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