[發(fā)明專利]一款應(yīng)用于UHF頻段RFID系統(tǒng)的抗金屬標簽天線

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110264191.9
• 申請日: 2011-09-07
• 公開（公告）號: CN102437421A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李秀萍;徐婷婷;李文勛;鄒琴;張陳乾
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q5/01;H01Q1/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種射頻識別電子標簽，其特征是工作于超高頻段、應(yīng)用在車牌上。

背景技術(shù)

射頻識別(Radio?Frequency?Identification，簡稱RFID)是一種通過無線射頻方式進行非接觸式的雙向數(shù)據(jù)通信，從而對目標加以識別的技術(shù)。射頻識別系統(tǒng)一般由閱讀器(Reader)和電子標簽(Tag)組成。電子標簽由片上天線和芯片組成，通過電磁波與閱讀器進行數(shù)據(jù)交換，具有智能讀寫和加密通信功能。天線是RFID系統(tǒng)中至關(guān)重要的裝置，RFID系統(tǒng)通過射頻天線來實現(xiàn)發(fā)射、接收電磁波，從而實現(xiàn)閱讀器對電子標簽的識別。

射頻識別系統(tǒng)主要工作在低頻、高頻、超高頻和微波頻段。低頻和高頻射頻系統(tǒng)通過電感耦合的方式完成識別，讀取距離近。而超高頻和微波射頻系統(tǒng)通過電磁波傳遞的方式完成識別，讀取距離較遠。目前，國際標準推薦超高頻(Ultra?High?Frequency，簡稱UHF)頻段RFID設(shè)備的使用頻率是860MHz～960MHz。其中，北美使用的頻段是902MHz～928MHz，歐洲使用的頻段是865MHz～868MHz。中國信息產(chǎn)業(yè)部于2007年四月發(fā)布了UHF頻段RFID系統(tǒng)應(yīng)用規(guī)定，中國采用840MHz～845MHz和920MHz～925MHz作為UHF頻段RFID系統(tǒng)使用頻段，無線發(fā)射設(shè)備的功率規(guī)定為2W?ERP。電子標簽分為有源標簽和無源標簽，有源標簽自身攜帶電池為其與閱讀器通信提供能量，而無源標簽則通過標簽天線接收從閱讀器發(fā)送的電磁波獲得能量激活芯片。

超高頻段的射頻對金屬非常敏感，當超高頻標簽放置在金屬表面時，標簽的讀取距離會迅速減小，甚至不能讀取。這是因為金屬這樣的邊界條件改變了標簽天線的輻射效率、阻抗匹配和方向圖。而相當一部分的超高頻射頻應(yīng)用中，需要將標簽貼于金屬表面，如車輛、集裝箱和金屬盒等等。因為平面天線結(jié)構(gòu)標簽制作成本低，更適合大規(guī)模生產(chǎn)，所以研究平面結(jié)構(gòu)的抗金屬標簽天線很有實際價值。而目前現(xiàn)有的可應(yīng)用在金屬背景的平面結(jié)構(gòu)標簽天線的識讀距離一般在10m以內(nèi)，已有的天線要么帶寬好增益很低，要么增益高帶寬很窄。如何克服這個問題是本發(fā)明的研究重點。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明針對車牌的具體應(yīng)用提出一種寬帶、高增益的超高頻抗金屬標簽天線。該抗金屬天線具有寬帶、高增益特性，其可置于高3mm、平面大小為90mm*65mm的金屬腔體中。該天線可形成諧振雙頻，-3dB帶寬為900MHz～944MHz，在915MHz處的增益達4.77dBi。采用合適的讀寫器，本發(fā)明抗金屬天線在美國902MHz～928MHz頻段內(nèi)的理論識讀距離大于16米。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是設(shè)計一款應(yīng)用于UHF頻段RFID系統(tǒng)的抗金屬標簽天線，其包括金屬底板、介質(zhì)板、金屬過孔和天線結(jié)構(gòu)。天線結(jié)構(gòu)在介質(zhì)板上表面，金屬底板在介質(zhì)板的下表面，天線結(jié)構(gòu)通過金屬過孔和金屬底板連通。其中，天線結(jié)構(gòu)包含不對稱的金屬輻射面、第一饋線、第二饋線、連接輻射面且平行于饋線的兩段開路線。第一饋線右側(cè)和第二饋線左側(cè)連接標簽芯片，第一饋線左側(cè)通過打孔方式實現(xiàn)短路，第二饋線右側(cè)連接不對稱的輻射面。天線的輻射面不對稱，使得電流路徑不同，從而使得天線的雙頻逼近同一諧振點，擴大了天線帶寬。通過加入饋線附近的兩段開路線，增加了電流路徑，有益于天線輻射模式的擴展。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下的優(yōu)點和有益效果：

(1)本發(fā)明一款應(yīng)用于UHF頻段RFID系統(tǒng)的抗金屬標簽天線以輻射面不對稱的方式，使得電流路徑不同，通過調(diào)節(jié)使得天線的雙頻逼近同一諧振點附近，擴大了天線帶寬。

(2)本發(fā)明一款應(yīng)用于UHF頻段RFID系統(tǒng)的抗金屬標簽天線通過金屬過孔，連接平面天線結(jié)構(gòu)和金屬接地板，增大了天線增益。

(3)本發(fā)明一款應(yīng)用于UHF頻段RFID系統(tǒng)的抗金屬標簽天線應(yīng)用在金屬腔體中，具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單等特點。

(4)本發(fā)明一款應(yīng)用于UHF頻段RFID系統(tǒng)的抗金屬標簽天線在900MHz-940MHz范圍內(nèi)的理論讀取距離大于16m，可應(yīng)用于高速行駛的車輛識別系統(tǒng)中。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進一步說明。

圖1是一款應(yīng)用于UHF頻段RFID系統(tǒng)抗金屬標簽天線結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是一款應(yīng)用于UHF頻段RFID系統(tǒng)抗金屬標簽天線俯視圖；

圖3是一款應(yīng)用于UHF頻段RFID系統(tǒng)抗金屬標簽天線側(cè)視圖；