专利名称：一种应用于非金属表面的微波频段rfid标签天线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及射频天线领域，具体是指一种应用于非金属表面的微波频段的 RFID标签天线。RFID电子标签属于射频识别领域，具体是涉及一种可用于微波频段，即 M00MHz-M83MHz，谐振频率在M50MHz，可方便应用于非金属表面的射频识别电子标签天线。
背景技术：
随着物联网概念的提出，与其相关的技术都得到了飞速发展。作为物联网发展的排头兵，射频识别技术(Radio Frequency Identif ication，简称RFID)成为了市场最为关注的技术。射频识别(RFID)技术，是一种通过无线射频方式进行非接触式的双向数据通信及对目标加以识别并获取相关信息的自动识别技术。射频识别技术具有读写距离长、数据容量大、安全可靠等特点，这些特点使其广泛应用于物流及仓库管理等领域。射频识别系统主要由信息处理系统、阅读器和电子标签三部分组成。电子标签由标签天线和标签芯片组成，通过电磁波与阅读器进行数据收发。在RFID系统中，电子标签承担接收和发送信息的作用，对整个RFID系统起着关键作用。RFID系统的工作频率有低频100-500KHz，高频13. 56MHz，超高频段860_960MHz， 以及微波频段2. 45GHz和5. SGHz0但微波频段的RFID标签天线在设计和应用中却遇到很多问题，比较突出的就是标签贴到物体上时，由于环境的复杂性，如果带宽不够宽，就会产生频偏，阅读距离减小，甚至导致标签无法被读取。为了保证标签能正常工作，有必要增加标签天线的带宽以满足上述需求。在设计RFID标签天线时，除了要考虑以上的难点外，还需要使RFID标签天线具备输入阻抗调整方便、体积小、加工简单和成本低等特点。如何能在满足这些限制条件的前提下，使标签天线的性能达到最好是设计标签天线时需要重点考虑的问题。
发明内容本实用新型的需解决的问题是，针对现有射频标签设计难点，提供一种应用于非金属表面、具有较宽带宽且体积小、结构简单的微波段RFID电子标签天线。为解决上述问题，本实用新型通过如下技术方案实现—种应用于非金属表面的微波频段RFID标签天线，包括介质板及设置在介质板表面的金属层和标签芯片端口 ；所述标签芯片端口位于介质板的轴线上；所述金属层包括微带辐射单元和寄生辐射单元；所述微带辐射单元为弯折的偶极子天线，偶极子天线的两臂与所述标签芯片端口相连，以标签芯片端口为中心对称向两侧水平延伸形成水平部后再向上弯折沿垂直方向继续延伸形成垂直部。所述寄生辐射单元包括分别对应设置于偶极子天线的两臂两侧的两辐射臂，两辐射臂底端与偶极子天线下方平行，两辐射臂分别由与偶极子天线下方平行的平行端竖直向上延伸后再向内弯折并沿水平方向继续延伸对偶极子天线形成包围之势，但两辐射臂不相接。所述微波频段对应的谐振频率为2. 45GHz。所述介质板为介电常数为2. 2-6，板材的厚度为l_2mm的微波板材。相对于现有技术，本实用新型具有如下优点(1)所述天线的辐射单元采用弯折和寄生单元加载两种技术，使天线与标签芯片在中心谐振频率处达到共轭匹配，在微波频段有较低的回波损耗；(2)所述天线的微带辐射单元采用弯折的偶极子结构，这种结构可以有效地增加电流的有效路径，从而减小天线的体积，达到天线小型化的目的，而且通过改变弯折处长度的大小，可以在基本不改变天线电阻值的情况下改变天线的电抗值，从而实现对于不同阻抗值的阻抗匹配；(3)所述天线中寄生单元采用与偶极子下部平行、上部围绕的加载方式，该结构能有效地微调天线的阻抗值，从而更好的实现标签天线与所用芯片阻抗的共轭匹配，使所用芯片获得最大传输功率；(4)所述天线总体具有低剖面、体积小、结构简单，加工容易，成本低廉等特点。
图1是本实用新型所述天线的结构示意图；图2是本实用新型所述天线的回波损耗仿真图；图3是本实用新型所述天线的阻抗特性仿真图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细的说明，但本实用新型要求保护的范围并不局限于下例表述的范围。如图1所示，本实用新型所述应用于非金属表面的微波频段RFID标签天线，包括介质板1，介质板1表面设置金属层作为辐射单元，并设置标签芯片端口 4，标签芯片端口 4 位于介质板1的轴线上。辐射单元包括微带辐射单元2和寄生辐射单元3两部分。其中，微带辐射单元2为弯折的偶极子天线，偶极子天线的两臂与标签芯片端口 4 相连，以标签芯片端口 4为中心对称向两侧水平延伸形成水平延伸部后再向上弯折形成垂直部，其垂直延伸部比水平延伸部宽。寄生辐射单元3包括分别对应设置于偶极子天线的两臂两侧的两辐射臂，两辐射臂底端与偶极子天线下方平行，两辐射臂分别由与偶极子天线下方平行的平行端竖直向上延伸后均向内弯折并沿水平方向延伸对偶极子天线形成包围之势，但两辐射臂不相接，即两辐射臂之间留有缝隙。具体实施时，介质板1采用微波板材，一般选取介电常数为2. 2-6，基材厚度为 l-2mm的板材。辐射单元使用铜、铝等金属材料制作。标签天线端口 4为天线馈电端口，即连接标签芯片。该天线可以通过改变天线结构与芯片实现阻抗匹配。微带辐射单元2的弯折高度及宽度和寄生辐射单元3围绕微带辐射单元2的长度和宽度可以根据需要进行合理设计，使本实用新型天线可以与不同阻抗值的标签芯片实现共轭匹配。采用弯折线的偶极子天线结构的微带辐射单元2和弯折的寄生辐射单元3有利于减小天线的尺寸，两个辐射单元的尺寸相互调整也可以更好与所选用的芯片实现共轭匹配。[0025]图2是本实用新型所述天线的阻抗特性仿真图，ml是天线电抗特性仿真图，m2是天线电阻特性仿真图。该仿真假设芯片阻抗为50欧姆。从图中可以看到，该天线在2. 45GHz 的阻抗值为50欧姆，且天线输入阻抗的实部和虚部的变化都比较缓慢，可见，标签天线与芯片在2. 45GHz附近能实现较好的共轭匹配。图3为本实用新型所述天线的回波损耗仿真图。从图中可见，该天线谐振在 2. 45GHz，此处实现了很好的阻抗匹配。Sll <-10dB的频率范围为2. 362GHz_2. 610GHz，带宽为248MHz，具有较宽的带宽，能补偿标签由于制作或置于物体上时产生的频率偏移。上述实施例为本实用新型实现的优选方案，并非限定性穷举，在相同构思下本实用新型还可以有其他变换形式，需要说明的是，在不脱离本实用新型发明构思的前提下，任何显而易见的替换均在本发明保护范围之内。
权利要求1.一种应用于非金属表面的微波频段RFID标签天线，包括介质板(1)及设置在介质板表面的金属层和标签芯片端口(4)，其特征在于所述标签芯片端口(4)位于介质板(1)的轴线上；所述金属层包括微带辐射单元(2)和寄生辐射单元(3)；所述微带辐射单元(2)为弯折的偶极子天线，偶极子天线的两臂与所述标签芯片端口相连，以标签芯片端口为中心对称向两侧水平延伸形成水平部后再向上弯折沿垂直方向继续延伸形成垂直部；所述寄生辐射单元(3)包括分别对应设置于偶极子天线的两臂两侧的两辐射臂，两辐射臂底端与偶极子天线下方平行，两辐射臂分别由与偶极子天线下方平行的平行端竖直向上延伸后再向内弯折并沿水平方向继续延伸对偶极子天线形成包围之势，但两辐射臂不相接。
2.根据权利要求1所述的应用于非金属表面的微波频段RFID标签天线，其特征在于， 所述微带辐射单元(2)的垂直延伸部比水平延伸部宽。
3.根据权利要求2所述的应用于非金属表面的微波频段RFID标签天线，其特征在于， 所述微波频段对应的谐振频率为2. 45GHz。
4.根据权利要求3所述的应用于非金属表面的微波频段RFID标签天线，其特征在于， 所述介质板(1)为介电常数采用2. 2-6，板材的厚度为l-2mm的微波板材。
专利摘要本实用新型涉及一种应用于非金属表面的微波频段RFID标签天线。该天线包括介质板及设置在介质板表面的微带辐射单元、寄生辐射单元和位于介质板的轴线上的标签芯片端口；所述微带辐射单元为弯折的偶极子天线，其两臂与标签芯片端口相连，以标签芯片端口为中心对称向两侧水平延伸后再向上弯折形成垂直部；寄生辐射单元包括两辐射臂，两辐射臂底端与偶极子天线下方平行，两辐射臂分别由与偶极子天线下方平行的平行端竖直向上延伸后再向内弯折并沿水平方向延伸对偶极子天线形成包围之势，但不相接。本实用新型能够方便的应用于非金属表面，体积小、结构简单、易加工、成本低，在谐振频率(2.45GHz)处与标签芯片共轭匹配，使标签芯片获得最大功率。
文档编号H01Q1/38GK202205889SQ20112033099
公开日2012年4月25日 申请日期2011年9月6日 优先权日2011年9月6日
发明者万鑫宁, 吴荻, 朱明 , 许秀娟 申请人:惠州硕贝德无线科技股份有限公司