[發明專利]低溫共燒陶瓷天線及由其構成的甚高頻射頻識別標簽天線

無效

• 申請號: 200710058346.7
• 申請日: 2007-07-20
• 公開（公告）號: CN101118985A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 張為;曾燕
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q13/08;H01Q9/30
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 江鎮華

技術領域

本發明涉及一種射頻識別標簽天線。特別是涉及一種在保證UHF?RFID標簽性能的 情況下，能夠大大減小天線面積，提高天線增益，降低損耗，且可通過調整饋入金屬線 和接地金屬線的尺寸，輕易實現與負載阻抗相匹配的由低溫共燒陶瓷天線構成的甚高頻 射頻識別標簽天線。

背景技術

射頻識別(RFID，即Radio?Frequency?Identification)技術是從上世紀八十年代起走 向成熟的一種自動識別技術，它通過射頻方式進行非接觸雙向通信，從而達到識別并交 換數據目的。隨著大規模集成電路技術的發展成熟，射頻識別系統，特別是射頻標簽的 體積大大減小，因此可應用于更加廣闊的領域。

RFID標簽天線的性能直接影響到系統的整體性能。通常，為了確保接收和發射信號 的可靠性，標簽天線必須采用全向天線。此外，天線的實現與應用還受到成本、面積及 基底材料特性等因素的限制。商品化RFID標簽一般采用膠片乃至普通紙張等柔性材料作 為基底，這樣，由于基底材料的介電常數低、損耗高，使得天線的增益和尺寸等指標很 難有所突破。現有UHF?RFID標簽天線的增益通常小于1.8，面積約等于IC卡面積 (8.5cm×5cm)，且制作工藝與半導體集成電路工藝互不兼容，無法實現全集成UHF?RFID 標簽。

在UHF?RFID系統中，最常使用的是偶極子天線。它的基本結構由兩段同樣粗細和等 長的直導線排布成一條直線構成。信號從中間的兩個端點饋入，在偶極子的兩臂上產生 一定的電流分布，這種電流分布會在天線周圍空間激發電磁場。偶極子天線具有優良的 輻射性能，但是天線的尺寸較大，不能滿足微型化要求。為了在滿足全向性要求的同時 減小天線尺寸，可將偶極子天線變形為單極子結構，但由于單極子天線縱向尺寸較大， 且阻抗匹配存在一定的難度，所以極少在UHF?RFID標簽中應用。

現有UHF頻段的單極天線多采用倒F結構，它是由L型單極天線演變而來的。L型 單極天線是將單極天線折成L的形狀，其優點在于可以減小天線的高度。但其負載阻抗 較低，匹配存在一定難度。因此，為了增加整體天線的輸入阻抗，在L型單極天線垂直 部分的尾端再加上一個L形，同時將尾端接地，即形成倒F結構。

圖1是印刷倒F天線結構示意圖。目前倒F天線通常印刷在PCB基板上，但若將其 制作在膠片和普通紙張等低介電常數、高損耗的基底上用于915MHz?UHF?RFID標簽， 則由于其長度約為共振頻率的四分之一波長，面積難以進一步減小。

LTCC技術采用多層基板通過低溫共燒形成高密度三維集成電路，不僅可方便地將 電阻、電容、電感等無源元件埋置在三維結構中，而且具有高頻高Q值特性、可適應大 電流及耐高溫應用要求等優點。與膠片和紙張等材料相比，LTCC基板材料的介電常數 高，損耗低，溫度穩定性好，有利于高性能天線的制備，同時解決了UHF?RFID標簽天 線性能與面積之間的矛盾，并為實現全集成UHF?RFID標簽奠定了堅實的基礎，使得RFID 技術可應用于更加廣闊的領域。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種在保證UHF?RFID標簽性能的情況下，能 夠大大減小天線面積，提高天線增益，降低損耗，且可通過調整饋入金屬線和接地金屬 線的尺寸，輕易實現與負載阻抗相匹配的由低溫共燒陶瓷天線構成的甚高頻射頻識別標 簽天線。

本發明所采用的技術方案是：一種由低溫共燒陶瓷天線構成的甚高頻射頻識別標簽 天線，包括有：L形接地金屬線；與L形接地金屬線連接的螺旋形微帶輻射單元；連接在 L形接地金屬線與螺旋形微帶輻射單元的連接點處的曲折線形饋入金屬線，所述的曲折線 形饋入金屬線的另一端為饋線輸入端；所述的L形接地金屬線、螺旋形微帶輻射單元、 曲折線形饋入金屬線均印刷在由低溫共燒陶瓷構成的基板上；在L形接地金屬線、螺旋 形微帶輻射單元、曲折線形饋入金屬線的基板下層還設置有由低溫共燒陶瓷和接地金屬 共同構成的下層接地金屬板，其中的低溫共燒陶瓷作為基板，接地金屬印刷在低溫共燒 陶瓷基板上；在L形接地金屬線的另一端通過兩層之間的通孔與下層接地金屬板相連接。

所述的下層接地金屬板上印刷的接地金屬覆蓋螺旋形微帶輻射單元以下直至饋線輸 入端的面積。