[發明專利]超帶寬可集成讀寫器電路模塊的UHF頻段RFID讀寫器天線

有效

• 申請號: 201310424436.9
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN104466353B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 楊勇;張海英;楊浩;尹軍艦;張俊
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/48;H01Q1/22;H01Q13/08;G06K17/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本發明涉及物聯網技術中射頻識別(Radio Frequency Identification，簡稱RFID)技術領域，特別涉及一種超帶寬可集成讀寫器電路模塊的UHF頻段RFID讀寫器天線。

背景技術

物聯網技術是繼互聯網技術之后，未來信息技術發展的重要方向。射頻識別(Radio Frequency Identification，簡稱RFID)技術則是物聯網的核心技術之一。RFID技術是利用無線信號進行非接觸的雙向通信，可以自動識別目標，獲取目標相關數據和信息的技術。它在人類日常生活有廣泛應用，可用于金融系統的身份識別、大型超市和倉庫的物品管理、交通運輸系統車輛監控、工業生產中的安全盟控和供應鏈管理、醫療衛生系統信息管理、圖書檔案管理及軍事防御等諸多領域，可以極大的提高人類生產和生活的便捷性、安全性和效率，對中國建設資源節約型和環境友好型社會亦有極大的推動作用。

依據技術類型不同，工作距離在幾十厘米到幾十米范圍內RFID系統可以工作在不同的頻率，按照工作頻率可以分為低頻(LF，125～135KHz)、高頻(HF，13.56MHz)、超高頻(UHF，840～960MHz)和微波(MW，2.4～2.5GHz)等系統。LF和HF頻段RFID技術均采用近場工作原理，當前已經比較成熟，在日常生活中，各種門卡、銀行卡、公交卡等都是其具體應用，但由于近場電磁儲能衰減很快，其讀寫區域和距離不大，通常在幾十厘米的范圍內。

UHF頻段RFID系統依據各國標準不同，其工作頻率主要分布在840～960MHz范圍，對應工作波長在33cm左右，讀寫器天線的尺寸通常在十幾到幾十厘米量級或更大，讀寫器天線的尺寸從根本上決定了整個讀寫器系統的尺寸。

由于各國在UHF頻段下，RFID系統的工作頻率不同，約在840～960MHz范圍內。通過設計高帶寬的讀寫器天線，滿足各國的頻率標準，可以有效提高天線的通用性、便捷性，降低天線的制作和轉換成本。因而高帶寬、通用讀寫器天線設計也是國際上的研究熱點之一。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種超帶寬可集成讀寫器電路模塊的UHF頻段RFID讀寫器天線，以實現天線小型化并覆蓋目前國際上的整個UHF頻段。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種超帶寬可集成讀寫器電路模塊的UHF頻段RFID讀寫器天線，該讀寫器天線包括基板材料1、平面天線2、共面波導3、串聯匹配電感4、對地并聯匹配電容5和UHF頻段RFID讀寫器電路模塊6，其中：平面天線2在基板材料1的上表面，UHF讀寫器電路模塊6及共面波導3在基板材料1的下表面，在上下表面印刷部件通過第一導電通孑L7實現電氣連接；UHF頻段RFID讀寫器電路模塊6與平面天線2共地，通過基板材料1上的第二導電通孔7’實現共地連接，并且二者通過共面波導3實現連接和饋電。

上述方案中，所述平面天線2是由倒F型天線經由多次平面構型增加天線諧振長度后演變而來。

上述方案中，通過在倒F型天線的地平面邊沿添加直角折形微帶線，增加天線的諧振長度。通過在倒F型天線的地平面開矩形縫隙，在天線地平面邊沿形成了微帶線，進一步增加了天線的諧振長度。

上述方案中，通過在倒F原型天線的末端添加微帶線并與直角折形微帶線構成縫隙電容耦合；亦或通過縫隙間焊接集總電容元件，進一步增加耦合強度。通過在微帶線上開矩形縫隙，提高天線的極化特性。

上述方案中，通過在天線上加載并聯對地的叉指電容和串聯折線電感，實現天線的精確阻抗匹配。

上述方案中，所述共面波導3由中心信號線301和兩側地平面302、303構成；所述UHF頻段RFID讀寫器電路模塊6經由共面波導3的中心信號線301及第一導電通孔7與平面天線2連接，對平面天線2實現饋電；所述共面波導3兩側的地平面302、303則通過第二導電通孔7’與平面天線2的地平面8連接。

上述方案中，所述串聯匹配電感4為折線型，所述對地并聯匹配電容5為叉指型，二者均通過印刷電路制作，用來實現對電感值、電容值的精確控制。對于串聯匹配電感4，是通過改變線長、線寬及折線單元數目來改變電感值的大小；對于對地匹配電容5，是通過改變叉指電容的間隙、長度、叉指單元數目來改變電容值的大小。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果：