[發明專利]一種應用于金屬環境的射頻識別超高頻段標簽天線

在審

• 申請號: 202110677043.3
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113314829A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 佐磊;曹雪兵;朱良帥;左敏;何怡剛;李兵;尹柏強;袁莉芬
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H01Q1/22
• 分類號: H01Q1/22;H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q1/52;H01Q9/04
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 金惠貞

本發明是一種用于金屬環境下的射頻識別超高頻段標簽天線，屬于射頻識別電子標簽技術領域。所述射頻識別標簽天線包括輻射貼片、標簽芯片、介質基板和金屬底板，輻射貼片包括彎折T形開路短截線饋電結構、H型槽、對稱矩形隙縫，芯片位于開路短截線上。在設計時，將金屬底板作為標簽天線的一部分，能夠使標簽天線具有抗金屬性能，經過仿真與實驗測試，在金屬環境下，本發明標簽天線的在工作頻段實際讀取距離在3.48m以上，最大識別距離達到6.24m，超過一般抗金屬標簽性能；且標簽天線的諧振頻率、增益等受金屬影響較小。所述標簽天線?3dB帶寬為863MHz～940MHz，中心頻率為915MHz，且天線是直接印刷在單層基板上，沒有接地層或短路引腳，可以減少制作成本。

技術領域

本發明屬于射頻識別技術領域，涉及一種射頻識別電子標簽，具體為工作在超高頻段的一種抗金屬標簽天線。

背景技術

無線射頻識別技術（Radio Frequency Identification,RFID）因其讀取距離遠而被廣泛應用于物流管理、交通運輸、醫療等多個領域和行業。在上述的大部分應用場景中RFID標簽天線不可避免會接觸金屬物體。但是，具有類偶極子天線的普通無源超高頻標簽應用于金屬表面時，其阻抗匹配、輻射效率和輻射方向圖都會發生改變，從而導致標簽性能變差，甚至不能被有效讀取。

對于普通無源超高頻標簽，當其貼在金屬表面時，由于標簽天線的阻抗匹配、輻射效率、方向性都發生了改變。標簽的讀取距離迅速降低，甚至難以被讀取。因此，需要對其進行特殊處理或采用特殊標簽，以使其可以在金屬表面應用。

一般有三種解決方法：1.采用吸波材料貼于金屬表面克服金屬的反射效果。2.將標簽墊高一定高度,減小金屬的邊界條件影響。3.采用專門的抗金屬標簽天線設計方法。

前兩種辦法在一定程度上可以使得普通標簽恢復一定的讀取距離，但并不是最佳的解決辦法，要么性能被限制，要么標簽厚度無法滿足實際應用的需要。為此，可以采用一些特殊設計的天線來作為標簽的天線，從而克服金屬表面的影響。一般講的抗金屬標簽即是這樣一種特種標簽經過特殊設計、可以應用于金屬物體表面的標簽。

發明內容

為了解決標簽天線在金屬環境下性能惡化的問題，克服現有抗金屬標簽尺寸大，加工工藝難的問題，本發明提供一種應用于金屬環境下的射頻識別（RFID）超高頻段標簽天線。

一種應用于金屬環境的射頻識別超高頻段標簽天線包括輻射貼片4、標簽芯片2和介質基板8，輻射貼片4固定設于介質基板8的一側面上；

所述輻射貼片4的一側邊平行于介質基板8的一側邊，對應的另一側邊位于介質基板8的中部，所述另一側邊中部設有向內凹的U形槽7，U形槽7內底部連接著一字形的輻射臂6的一端，所述標簽芯片2設于輻射臂6和輻射貼片4連接處，輻射臂6的另一端連接著T形輻射臂1的豎直臂的底端，T形輻射臂1的水平臂平行于介質基板8的另一對邊中的一側邊；所述T形輻射臂1和輻射臂6構成開路短截線饋電結構；

所述輻射貼片4上開設有H形槽5，H形槽5中的中間連線與輻射臂6在一條直線上；

所述U形槽7和H形槽5之間的輻射貼片4的一對邊緣線上分別設有向內凹的矩形縫3；

所述介質基板8的底面設有金屬底板9；

所述射頻識別標簽天線的-3dB帶寬為863MHz～940MHz，中心頻率為915MHz，在金屬環境或非金屬環境均實現正常使用。

標簽的具體技術參數如下：

所述輻射貼片4的材料、金屬底板9的材料均為銅，輻射貼片4的厚度與金屬底板9的厚度均為0.2mm；所述介質基板8的材料為FR4，厚度為3.0mm。

所述H形槽5采用金屬刻蝕工藝蝕刻而成，由三個矩形槽組成H形槽，對稱的兩個矩形槽尺寸W8×L5為32mm×6mm，連接兩個對稱矩形槽的長矩形槽尺寸W9×L6為2mm×17mm。