一种RFID标签印制天线结构的制作方法

文档序号:17918032发布日期:2019-06-14 23:54
一种RFID标签印制天线结构的制作方法
本发明涉及一种RFID标签印制天线结构,属于射频传输
技术领域

背景技术
:为保证UHFRFID标签产品成本可控的同时,使产品能够满足可靠性设计要求,天线往往直接对接RFID芯片,因此RFID芯片输入阻抗的匹配完全由天线保证。而无源RFID芯片设计,其输入阻抗往往呈较高的电抗、以及相对较低的阻抗值,因此对于天线设计带来了挑战。由于无源RFID底层协议对通信编码、纠错和调制方式的实施都比较简单,无法保证无线通信质量,因此无源RFID芯片多呈差分输入输出形式,以便在提高传输速率的同时,去除环境引入的共模噪声。另外,使用RFID标签的场景多要求其重量轻、轮廓低、体积小,因此印制偶极子天线成为一种潜在的选择方案。但一般的印制偶极子天线很难在小尺寸下共轭匹配RFID芯片的高输入电抗,从而造成实际应用中,RFID标签的使用距离较近,达不到预期的使用效果。受限于UHF频段,现有的RFID天线设计方案普遍尺寸较大,利用PIFA设计的天线虽然可以满足低轮廓、小尺寸的产品要求,但需要对两层PCB进行加工,并且需要可靠的接地设计,导致产品成本提高。技术实现要素:本发明所要解决的技术问题是提供一种基于单层PCB设计,能够有效解决RFID天线高电抗共轭匹配的RFID标签印制天线结构。本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案:本发明设计了一种RFID标签印制天线结构,包括介质基板、以及覆盖于介质基板表面的金属层,其中,金属层表面设置第一金属刻蚀槽、第二金属刻蚀槽和RFID芯片焊接区,第一金属刻蚀槽和第二金属刻蚀槽彼此相互平行,RFID芯片焊接区位于第一金属刻蚀槽和第二金属刻蚀槽之间,RFID芯片焊接区包括两侧焊盘、以及位于两侧焊盘之间的中间金属刻蚀槽,中间金属刻蚀槽的两端分别对接第一金属刻蚀槽、第二金属刻蚀槽彼此相对的侧边,且中间金属刻蚀槽与第一金属刻蚀槽、第二金属刻蚀槽分别相连通;第一金属刻蚀槽上、第二金属刻蚀槽上除对接RFID芯片焊接区外、其余边缘均被金属层区域包围;RFID芯片焊接区用于跨接RFID芯片贴片,RFID芯片的引脚对接天线端口。作为本发明的一种优选技术方案:还包括设置于所述金属层表面的、至少一个第三金属刻蚀槽,各个第三金属刻蚀槽分别均位于所述第二金属刻蚀槽上、背向第一金属刻蚀槽的一侧,且各个第三金属刻蚀槽分别与第二金属刻蚀槽彼此面向的边相互对接,以及各个第三金属刻蚀槽上背向第二金属刻蚀槽的边、分别对接其所面向的金属层边缘,即各个第三金属刻蚀槽所在位置分别连通金属层区域与介质基板表面的非金属层区域。作为本发明的一种优选技术方案:还包括设置于所述金属层表面的、至少一个短槽,各个短槽分别均位于所述第一金属刻蚀槽上、背向第二金属刻蚀槽的一侧,且各个短槽上的其中一端分别与其所面向第一金属刻蚀槽的侧边相对接,以及各个短槽上的其它边均被金属层区域所包围。作为本发明的一种优选技术方案:所述第一金属刻蚀槽表面、第二金属刻蚀槽表面均为矩形,第一金属刻蚀槽矩形表面长边与第二金属刻蚀槽矩形表面长边彼此相平行。作为本发明的一种优选技术方案:所述各个短槽表面均为矩形,各个短槽矩形表面的长边分别与其所对接第一金属刻蚀槽的侧边相垂直。本发明所述一种RFID标签印制天线结构采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:本发明所设计RFID标签印制天线结构,能够在小尺寸PCB上对RFID芯片提供更好的匹配设计效果;并且基于此结构,可以根据不同的应用环境要求,设计使RFID标签产品在金属、非金属表面都能得到更好的使用效果;而且设计参数灵活,便于实际调试;不仅如此,单层PCB的设计使用,对PCB加工工艺要求不高,可以在确保RFID芯片通信质量的前提下,近一步降低产品生产成本,同时确保设计的可靠性。附图说明图1是本发明所设计RFID标签印制天线结构的俯视示意图;图2是本发明所设计RFID标签印制天线结构的侧视示意图;图3是本发明所设计中RFID芯片焊接区示意图;图4是本发明设计应用于实施例一、非金属环境下RFID芯片输入端口反射系数示意图;图5是本发明设计应用于实施例一、非金属环境下天线的辐射方向示意图;图6是本发明设计应用于实施例二、金属环境下RFID芯片输入端口反射系数示意图;图7是本发明设计应用于实施例二、金属环境下天线的辐射方向示意图。其中,1.介质基板,2.金属层,3.第一金属刻蚀槽,4.第二金属刻蚀槽,5.第三金属刻蚀槽,6.短槽,7.RFID芯片焊接区,8.焊盘,9.中间金属刻蚀槽。具体实施方式下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。本发明设计了一种RFID标签印制天线结构,实际应用中,如图2所示,包括介质基板1、以及覆盖于介质基板1表面的金属层2,其中,如图1所示,金属层2表面设置第一金属刻蚀槽3、第二金属刻蚀槽4和RFID芯片焊接区7,第一金属刻蚀槽3和第二金属刻蚀槽4彼此相互平行,RFID芯片焊接区7位于第一金属刻蚀槽3和第二金属刻蚀槽4之间,如图3所示,RFID芯片焊接区7包括两侧焊盘8、以及位于两侧焊盘8之间的中间金属刻蚀槽9,中间金属刻蚀槽9的两端分别对接第一金属刻蚀槽3、第二金属刻蚀槽4彼此相对的侧边,且中间金属刻蚀槽9与第一金属刻蚀槽3、第二金属刻蚀槽4分别相连通;第一金属刻蚀槽3上、第二金属刻蚀槽4上除对接RFID芯片焊接区7外、其余边缘均被金属层区域包围;RFID芯片焊接区7用于跨接RFID芯片贴片,RFID芯片的引脚对接天线端口。同时,实际应用中,如图1所示,所述金属层2表面还设置至少一个第三金属刻蚀槽5,各个第三金属刻蚀槽5分别均位于所述第二金属刻蚀槽4上、背向第一金属刻蚀槽3的一侧,且各个第三金属刻蚀槽5分别与第二金属刻蚀槽4彼此面向的边相互对接,以及各个第三金属刻蚀槽5上背向第二金属刻蚀槽4的边、分别对接其所面向的金属层2边缘,即各个第三金属刻蚀槽5所在位置分别连通金属层2区域与介质基板1表面的非金属层区域;如此,通过第三金属刻蚀槽5隔断了金属层2的信号连接。不仅如此,实际应用中,如图1所示,所述金属层2表面还设置至少一个短槽6,各个短槽6分别均位于所述第一金属刻蚀槽3上、背向第二金属刻蚀槽4的一侧,且各个短槽6上的其中一端分别与其所面向第一金属刻蚀槽3的侧边相对接,以及各个短槽6上的其它边均被金属层区域所包围。上述所设计RFID标签印制天线结构,在实际的具体应用当中,可以对上述各个结构进行更加具体设定,诸如设计第一金属刻蚀槽3表面、第二金属刻蚀槽4表面均为矩形,第一金属刻蚀槽3矩形表面长边与第二金属刻蚀槽4矩形表面长边彼此相平行;还可以对各个短槽6进行设定,设计各个短槽6表面均为矩形,各个短槽6矩形表面的长边分别与其所对接第一金属刻蚀槽3的侧边相垂直。基于上述所设计RFID标签印制天线结构,即可以方便地得到印制偶极子天线的图样,在具体的实际应用当中,天线的输入阻抗对第一金属刻蚀槽3、第二金属刻蚀槽4的长宽变化很敏感,第三金属刻蚀槽5起到天线输入阻抗可调节的目的;短槽6在一定范围内可以显著地改善天线的阻抗值,增加设计的灵活性。实际应用中,为配合不同射频芯片的输入阻抗要求,不排除设计过程中因为第一金属刻蚀槽3、第二金属刻蚀槽4的尺寸差异较大,而在视觉上形成“阶梯”效果,为保证尽量低的寄生辐射,阶梯可能被修整成圆弧、切角等过渡形式,即针对第一金属刻蚀槽3、第二金属刻蚀槽4表面边缘的直角,修正呈圆弧或者切角形状。基于本发明所设计RFID标签印制天线结构,实际应用以频段920MHz~925MHz,输入阻抗49.6Ω-j300.3Ω的某RFID芯片为例。首先,以基材为FR4的PCB为例,设计单个第三金属刻蚀槽5、以及单个短槽6,并按如下表1中的尺寸,设计非金属环境下的实施例一应用。长(mm)宽(mm)介质基板16024金属层15022第一金属刻蚀槽350第二金属刻蚀槽150第三金属刻蚀槽130短槽3.82表1则实施例一下,天线的性能如图4和图5所示,其中,如图4所示中的天线端口的反射系数,横轴表示频率范围(单位MHz),纵轴表示射频信号在端口的反射系数(单位dB)。在920MHz~925MHz范围内,天线端口的反射系数在-20dB以下;以及如图5所示天线的2D辐射方向图,即在E面和H面上,天线增益(单位dBi)随角度变化的极坐标表示,如此在合理地选择天线的安装位置,可保证天线有较好的全向性。然后,以基材为FR4的PCB为例,设计单个第三金属刻蚀槽5、以及单个短槽6,并按如下表2中的尺寸,设计金属环境下的实施例二应用。长(mm)宽(mm)介质基板16024金属层15022第一金属刻蚀槽353第二金属刻蚀槽253第三金属刻蚀槽240短槽42表2则实施例二下,天线的性能如图6和图7所示;其中,如图6所示天线端口的反射系数,横轴表示频率范围(单位MHz),纵轴表示射频信号在端口的反射系数(单位dB)。在920MHz~925MHz范围内,天线端口的反射系数在-20dB以下;以及如图7所示天线的2D辐射方向图,即在E面和H面上,天线增益(单位dBi)随角度变化的极坐标表示,如此在合理地选择天线的安装位置,可保证天线有较好的全向性。上述技术方案所设计RFID标签印制天线结构,能够在小尺寸PCB上对RFID芯片提供更好的匹配设计效果;并且基于此结构,可以根据不同的应用环境要求,设计使RFID标签产品在金属、非金属表面都能得到更好的使用效果;而且设计参数灵活,便于实际调试;不仅如此,单层PCB的设计使用,对PCB加工工艺要求不高,可以在确保RFID芯片通信质量的前提下,近一步降低产品生产成本,同时确保设计的可靠性。上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。当前第1页1 2 3 
再多了解一些
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