[發(fā)明專利]一款超高頻射頻識別抗金屬圓極化標(biāo)簽天線

在審

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• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107634333A
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李秀萍;周利蘋;朱華
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q1/52;H01Q1/22;G06K19/077
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及一種標(biāo)簽天線，尤其是一種超高頻射頻識別(UHF RFID)抗金屬圓極化標(biāo)簽天線，屬于RFID標(biāo)簽天線技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

射頻識別技術(shù)中，標(biāo)簽天線的設(shè)計是關(guān)鍵技術(shù)之一。因為標(biāo)簽具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、識別速度快以及讀寫距離較遠(yuǎn)的特點，所以標(biāo)簽在國內(nèi)各個行業(yè)都有應(yīng)用發(fā)展。但同時標(biāo)簽天線的設(shè)計也存在很大的挑戰(zhàn)和困難，例如：應(yīng)用環(huán)境給標(biāo)簽帶來的影響，不同標(biāo)簽IC電路的阻抗匹配，盡可能寬的工作帶寬等。因此，克服這些挑戰(zhàn)和困難，加強超高頻射頻識別標(biāo)簽天線的研究對我國具有重要意義。

因為超高頻射頻識別技術(shù)具有較遠(yuǎn)的讀取距離，所以超高頻射頻識別技術(shù)獲得了現(xiàn)代供應(yīng)鏈管理以及交通管理的極大關(guān)注。在很多應(yīng)用中，超高頻射頻識別標(biāo)簽需要貼附于金屬物體表面，如車輛出入管理。但是，當(dāng)一般的類偶極子天線的普通無源超高頻射頻識別標(biāo)簽應(yīng)用于金屬表面時，標(biāo)簽的讀取距離會大大縮短，甚至不能讀取，且輻射功率、輸入阻抗、增益等也會受到很大的影響，導(dǎo)致天線的整體性能下降。所以，為了解決超高頻射頻識別標(biāo)簽應(yīng)用于金屬表面的問題，有必要設(shè)計抗金屬的超高頻射頻識別標(biāo)簽天線。

在超高頻射頻識別的特殊應(yīng)用運用環(huán)境中，如金屬柜、傳送帶、貨柜箱等，通常的超高頻射頻識別閱讀器天線都是圓極化(Circular polarized,CP)，以提高讀取率。而基于偶極子和微帶型的超高頻射頻識別標(biāo)簽天線一般都是線性極化(Linear polarized,LP)。因此，閱讀器天線和標(biāo)簽天線之間存在極化不匹配,這將會導(dǎo)致僅有一半的傳輸功率會被線性極化的標(biāo)簽所接收。因此,設(shè)計圓極化的超高頻射頻識別天線能將閱讀距離和讀取率大大提高，具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對超高頻射頻識別抗金屬和圓極化的問題，提供一種能在金屬表面讀取、寬頻帶、圓極化、且能實現(xiàn)遠(yuǎn)距離識別的超高頻射頻識別抗金屬圓極化標(biāo)簽天線。本發(fā)明為一款超高頻射頻識別抗金屬圓極化標(biāo)簽天線。該天線主要介質(zhì)基板上表面天線部分、介質(zhì)基板、金屬化過孔、金屬地四個部分構(gòu)成。天線部分由方形環(huán)結(jié)構(gòu)貼片和兩條中心對稱饋線組成。標(biāo)簽芯片通過兩條中心對稱饋線與方形環(huán)結(jié)構(gòu)連接，金屬化過孔連通方形環(huán)結(jié)構(gòu)和金屬地，減小金屬對天線輻射影響，實現(xiàn)抗金屬功能。兩條中心對稱饋線是由階梯形折線、45°折線和直線構(gòu)成，調(diào)節(jié)階梯形折線、45°折線和直線三者之間的比例可調(diào)節(jié)天線電抗部分，使標(biāo)簽天線與標(biāo)簽芯片達(dá)到共軛匹配，標(biāo)簽芯片通過兩條中心對稱饋線對方形環(huán)結(jié)構(gòu)對稱饋電，以產(chǎn)生等幅正交方向的電流，形成圓極化。

該標(biāo)簽天線的-10dB帶寬為533MHz(533-1066MHz)，3dB軸比帶寬為10MHz(840-850MHz)MHz，可覆蓋中國的UHF RFID(840-845MHz)頻段，滿足圓極化要求。在840-960MHz，天線增益范圍為-0.2～1.8dBi。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1)本發(fā)明通過金屬化過孔連接方形環(huán)結(jié)構(gòu)和金屬地，減小金屬對天線輻射影響，實現(xiàn)抗金屬功能。

2)本發(fā)明用方形環(huán)結(jié)構(gòu)和中心對稱饋電結(jié)構(gòu)產(chǎn)生等幅正交方向的電流，使標(biāo)簽天線形成圓極化。

3)本發(fā)明在840-960MHz范圍內(nèi)，天線增益范圍為-0.2～1.8dBi，在金屬環(huán)境下同時具有圓極化和較高增益的特點。

4)本發(fā)明具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、易于加工的優(yōu)點，而且此發(fā)明適用于多種應(yīng)用場景，如電子車牌等。

附圖說明

圖1是超高頻射頻識別抗金屬圓極化標(biāo)簽天線俯視圖；

圖2是超高頻射頻識別抗金屬圓極化標(biāo)簽天線側(cè)視圖；

圖3是超高頻射頻識別抗金屬圓極化標(biāo)簽天線的反射系數(shù)曲線圖；

圖4是超高頻射頻識別抗金屬圓極化標(biāo)簽天線軸比曲線圖；

圖5是超高頻射頻識別抗金屬圓極化標(biāo)簽天線xoz和yoz面的方向圖；

圖6是超高頻射頻識別抗金屬圓極化標(biāo)簽天線的增益隨頻率變化曲線圖；

圖中，1方形環(huán)結(jié)構(gòu)，2、3饋線，4、5金屬化過孔，6標(biāo)簽芯片，7介質(zhì)基板，8金屬地。

具體實施方式

本方案為覆蓋中國頻段的超高頻射頻識別天線，應(yīng)用于識讀距離大于10m的抗金屬圓極化標(biāo)簽天線，下面針對本發(fā)明超高頻射頻識別抗金屬圓極化標(biāo)簽天線并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明是一款超高頻射頻識別抗金屬圓極化標(biāo)簽天線，該天線包括介質(zhì)基板上表面天線部分、介質(zhì)基板、金屬化過孔、金屬地四個部分。