基于RFID技术的电子车牌无源抗金属标签天线的制作方法

本发明属于天线技术与无线通信领域，应用于电子车牌的基于rfid技术的无源抗金属标签天线。

背景技术：

电子车牌，又称为汽车电子标识，是由国家公安部提出并推广的，用于识别全国车辆真实身份的一套高科技系统的统称。结合物联网无源射频识别(rfid，即radiofrequencyidentification)技术，电子车牌成为了一种应对中国交通管理发展的新型智慧管理手段，是对物联网rfid技术提升后的一种跨界应用。

rfid技术是一种可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触的通信技术。rfid标签天线作为rfid系统的重要组成部分，它的性能将极大的影响整个rfid系统的效率与质量。影响rfid标签天线工作性能的因素主要包括天线的尺寸、工作频段、阻抗及增益等，同时，rfid标签天线的工作环境也会对其工作性能产生较大的影响。例如，当rfid标签天线工作在金属环境下时，一般的标签天线的阻抗会严重失配，而增益则会大大降低，从而会极大地减小rfid技术的阅读距离。嵌入在机动车号牌上的rfid标签天线，由于距离机动车的金属外壳非常近，将面临工作性能受到金属严重干扰的难题。

利用机动车号牌制作成rfid标签天线并附之以rfid芯片从而制作成电子车牌的做法，目前已有少量研究。而在已存在的研究当中，多数的设计不具备抗金属的性能，或者需要的设计面积较大从而影响号牌上号码的印刷，因此实用价值较低。

技术实现要素：

1、发明目的。

本发明为了解决现有技术中无法识别和采集车辆真实身份的问题，而提出了一种基于rfid技术的电子车牌无源抗金属标签天线。

2、本发明所采用的技术方案。

本发明提出了一种基于rfid技术的电子车牌无源抗金属标签天线，包括倒t型缝隙、rfid芯片，形状尺寸与号牌相同的平面介质基板；所述的倒t型缝隙位于处于号牌的边缘，开口设置；rfid芯片两极横跨于竖直缝隙正中，平面介质基板贴附在号牌背面。

更进一步具体实施方式中，所述的倒t型缝隙位于号牌的长边上。

更进一步具体实施方式中，所述的倒t型缝隙位于号牌的上边缘。

更进一步具体实施方式中，所述的rfid芯片采用alienhiggs-4。

更进一步具体实施方式中，所述的平面介质基板与号牌大小相同。

更进一步具体实施方式中，所述的平面介质基板为fr-4环氧树脂。

更进一步具体实施方式中，还包括号牌固定过孔设置在号牌四周固定号牌。

3、本发明所产生的技术效果。

(1)本发明的rfid无源抗金属标签天线制作在机动车号牌上，倒t型缝隙处于号牌长边边缘，且尺寸很小，不会影响到号牌上号码的印刷制作。

(2)本发明具备抗金属能力，在金属环境下阻抗匹配好，天线增益高，标签天线无论在自由空间中还是在金属表面上均能实现良好的阻抗匹配。

(3)本发明标签天线放置在金属表面上时的0dbi增益波束宽，e面和h面均达120°左右，易于被前方各个角度的阅读器读取。

(4)本发明工作在fcc频段(902-928mhz)下，天线增益大，阅读距离远，最大阅读距离可达17m。

附图说明

图1为标签天线的整体结构图；

图2为标签天线分别在自由空间中和金属表面上的功率反射系数曲线图；

图3为标签天线放置于金属表面上时的增益方向图；

图4为标签放置于金属表面上时的最远阅读距离测试图。

具体实施方式

实施例1

制作在机动车号牌上的rfid无源抗金属标签天线，包括倒t型缝隙结构和介质基板，倒t型缝隙设计在号牌长边边缘，且缝隙开口；其中，倒t型缝隙中的竖直缝隙之间加载rfid芯片。倒t型缝隙设置在号牌长边边缘可以最大化标签天线的电尺寸，有助于提高标签天线的增益和带宽。由于结构的不对称，标签天线辐射的主瓣方向会偏向倒t型缝隙所在一侧的方向，因此把倒t型缝隙设置在号牌的上边缘可以更容易被通常安置在高处的阅读器所读取。

按照中华人民共和国公共安全行业标准ga36-2014，为了不影响号牌号码的印刷，倒t型缝隙的总高度不应超过号码到号牌上边缘的距离。为了适应所有类型的号牌，缝隙的总高度应当小于10mm。对应不同类型的号牌，缝隙的总宽度设置在20mm至60mm之间较佳。

介质基板的厚度可用于调节标签天线的带宽位置以及带宽大小，一般设置在0.4mm至1.5mm的范围内可以有效地满足性能要求。

如图1所示，本发明中，标签由形状和尺寸均符合中华人民共和国公共安全行业标准ga36-2014的汽车号牌1-4、处于号牌上边缘的倒t型缝隙1-1、rfid芯片1-2、号牌固定过孔1-3以及紧贴号牌背面、形状尺寸与号牌相同的平面介质基板(图中已省略)组成。天线总体尺寸为440mm×140mm×1mm。平面介质基板的材料是fr-4环氧树脂，板厚0.6mm。倒t型缝隙1-1位于号牌1-4上边缘正中。其中，竖直缝隙的尺寸为1mm×5mm，竖直缝隙的上端开口。水平缝隙的尺寸为36mm×4mm。水平缝隙的左边缘与竖直缝隙的左边缘的距离为18.5mm。rfid芯片1-2采用alienhiggs-4，芯片两极横跨于竖直缝隙正中。

标签天线的功率反射系数如图2所示。在自由空间中和在金属表面上，天线端口的功率反射系数在915mhz左右均小于-10db，说明天线与芯片在两种环境下均能实现良好的阻抗匹配。因此，所制作的标签天线具备抗金属性能。

图3是标签放置于金属表面上时的增益方向图。由图可见，天线在e面和h面上，增益大于0dbi的波束宽度均在120°左右，说明天线易于被前方各个角度的阅读器读取。同时，天线的最大增益可以达到8.71dbi。

图4是标签放置于金属表面上时的最远阅读距离测试图。测试阅读器采用的等效全向辐射功率为1w。从图中可以看出，从900mhz到940mhz，标签的最远阅读距离均在9m以上，且在920mhz时最远阅读距离可达17米。该图说明了标签具有十分出色的阅读距离。

本实施例的优点包括：

(1)对机动车号牌的改动小。只需开一个总体尺寸为36mm×9mm的倒t型缝隙以及贴附一层厚度为0.6mm的介质基板即可将机动车号牌改造成一个性能良好的抗金属rfid天线。

(2)具备抗金属性能。标签天线无论在自由空间中还是在金属表面上均能在915mhz左右的频段实现良好的阻抗匹配。

(3)标签天线放置在金属表面上时的0dbi增益波束宽，e面和h面均达120°左右，易于被前方各个角度的阅读器读取。

(4)天线增益大，阅读距离远。最大阅读距离可达17m。

本发明创新性地在机动车号牌边缘使用一个面积不大的倒t型缝隙，以及在号牌背面贴附一层介质基板，将机动车号牌改造成了一款具有抗金属性能的rfid标签天线。标签天线具有抗金属性能，且放置在金属表面上时，阻抗匹配不会受到严重影响，辐射波束宽，增益大，阅读距离远，十分适用于电子车牌的应用场景。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。