一种新型高效率宽带水洗布标签天线的制作方法

文档序号:17917856发布日期:2019-06-14 23:54
一种新型高效率宽带水洗布标签天线的制作方法

本发明涉及天线技术领域,更具体地说,本发明涉及一种新型高效率宽带水洗布标签天线。



背景技术:

物联网时代的到来加快了识别技术的发展,目前各种识别技术中,RFID识别技术是最快,最有效的识别技术。其中,标签天线的性能对RFID识别能力起着关键性的作用。

水洗布标签属于特种标签,包括标签天线,封装标签芯片,标签天线的基底和覆盖层。与普通的标签不同的是,水洗布标签的电感环路和芯片置于封装的pcb内部,与其外部的天线并没有直接接触,而是采用耦合的方式将能量辐射出去。外部的标签天线采用多股导电纤维绞股线的结构;天线基底采用化纤织物或橡胶;天线的覆盖层采用化纤织物或橡胶柔韧性材料或薄膜柔韧性材料。标签天线和标签芯片置于天线基底和覆盖层之间。故可保证天线耐弯折,耐水洗且能确保标签MRI安全性。

就目前的水洗布标签来说,由于芯片和天线间采用耦合的方式,致使损耗较大,耦合系数小,从而影响天线的增益下降。标签天线与芯片间的匹配有较大的难度,目前标签天线的频带较窄,影响标签工作的稳定性。



技术实现要素:

为了克服现有技术的上述缺陷,本发明的实施例提供一种新型高效率宽带水洗布标签天线,通过采用标签天线和标签芯片非直接接触方式,标签芯片置于PCB基板内部,防止在洗涤过程中芯片受损以致标签失效,与标签芯片相连的是一环形匹配天线,通过外部的辐射天线将能量和信息反送至阅读器,采用开环谐振腔结构,开环谐振腔的结构大大提高了耦合系数,提高标签天线的效率,同时标签天线阻抗的实部增大使得标签天线的阻抗能以与标签芯片的阻抗实现共轭匹配,实现宽频带性能,保障读写安全性,开环谐振腔与偶极子相连的形式,使得标签天线相对单一偶极子有更好的全向性辐射能力。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种新型高效率宽带水洗布标签天线,包括标签天线以及标签天线的基底和覆盖层,所述标签天线设置于基底与覆盖层之间,所述标签天线包括外部标签天线、第一谐振环和设置于第一谐振环内的封装标签天线,所述外部标签天线由第二谐振环和设置于第二谐振环两侧弯折的辐射臂组成,所述辐射臂端部连接有终端,所述封装标签天线包括PCB基板、标签芯片、电感环路和同轴电缆,所述标签芯片设置于电感环路内并封装在PCB基板的内部。

在一个优选地实施方式中,所述第一谐振环与辐射臂连接,所述封装标签天线设置于第一谐振环的正中间。

在一个优选地实施方式中,所述电感环路设置为双层闭合结构,所述标签芯片设置于标签天线正中间,两层所述电感环路之间通过同轴电缆连接。

在一个优选地实施方式中,所述电感环路采用镀铜工艺处理,所述PCB基板的厚度为1±0.1mm。

在一个优选地实施方式中,所述第一谐振环和封装标签天线之间设有第一开环谐振腔,所述第二谐振环和第一谐振环之间设有第二开环谐振腔。

在一个优选地实施方式中,所述标签芯片通过第一开环谐振腔与外部标签天线互耦连接,所述标签天线可采用双环谐振腔或单环谐振腔。

在一个优选地实施方式中,所述标签天线为宽度0.5±0.1mm的导电纤维绞股线,所述辐射臂通过容性加载的方式连接终端。

本发明的技术效果和优点:

1、本发明采用标签天线和标签芯片非直接接触方式,标签芯片置于PCB基板内部,防止在洗涤过程中芯片受损以致标签失效,与标签芯片相连的是一环形匹配天线,通过外部的辐射天线将能量和信息反送至阅读器;

2、本发明采用开环谐振腔结构,开环谐振腔的结构大大提高了耦合系数,提高标签天线的效率,同时标签天线阻抗的实部增大使得标签天线的阻抗能以与标签芯片的阻抗实现共轭匹配,实现宽频带性能,保障读写安全性;

3、本发明采用开环谐振腔与偶极子相连的形式,使得标签天线相对单一偶极子有更好的全向性辐射能力。

4、本发明采用终端加载的形式,使得标签天线能够获取最佳增益与最优匹配效果。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的标签芯片内部结构示意图。

图3为本发明的S11结果图。

图4为本发明的增益方向图(915MHz)。

附图标记为:1标签天线、2第一谐振环、3封装标签天线、4第二谐振环、5辐射臂、6终端、7 PCB电路板、8标签芯片、9电感环路、10同轴电缆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-4所示的一种新型高效率宽带水洗布标签天线,包括标签天线1以及标签天线1的基底和覆盖层,所述标签天线1设置于基底与覆盖层之间,所述标签天线1包括外部标签天线、第一谐振环2和设置于第一谐振环2内的封装标签天线3,所述外部标签天线由第二谐振环4和设置于第二谐振环4两侧弯折的辐射臂5组成,所述辐射臂5端部连接有终端6,所述封装标签天线3包括PCB基板7、标签芯片8、电感环路9和同轴电缆10,所述标签芯片8设置于电感环路9内并封装在PCB基板7的内部。

所述第一谐振环2与辐射臂5连接,所述封装标签天线3设置于第一谐振环2的正中间;

所述电感环路9设置为双层闭合结构,两层所述电感环路9之间通过同轴电缆10连接,所述标签芯片8设置于标签天线1正中间,以此获取较大的电抗实现阻抗匹配,与标签芯片8相连的电感环路9采用双层的结构,增大了有效电流路径,可减小PCB基板7尺寸;

所述电感环路9采用镀铜工艺处理,所述PCB基板7的厚度为1mm,所述第一谐振环2和封装标签天线3之间设有第一开环谐振腔,所述第二谐振环4和第一谐振环2之间设有第二开环谐振腔,所述标签芯片8通过第一开环谐振腔与外部标签天线互耦连接;

所述标签天线1可采用双环谐振腔或单环谐振腔,双环谐振腔较单环谐振腔有细微的增益提高和阻抗匹配效果;

所述标签天线1为宽度0.5mm的导电纤维绞股线,加宽两侧最外部辐射臂5的宽度获取高增益,适当调整相邻两个弯折辐射臂5之间的宽度可获取最佳增益及较好的匹配效果;

所述辐射臂5通过容性加载的方式连接终端6,即终端6的导电纤维绞股线的股数增加,可提高增益并实现较好的阻抗匹配。

进一步的,在上述技术方案中,采用开环线圈的作用是提高阻抗的实部以实现标签天线1能够较好地与标签芯片8阻抗共轭匹配,在宽频带内(885MHz-957MHz)S11在-3dB以下,保障标签天线1在各种环境下工作安全性,开环结构能够增大耦合系数,较大幅度提高标签天线1的增益。

实施例2

在该实施例中,提出一种新的双耦合开环结构,如图1-2所示,该开环结构为一磁偶极子,与两侧的电偶极子结合可理解为电磁偶极子;

当电场穿过第二谐振环4和第一谐振环2之间的第二开环谐振腔时,激励第二开口谐振腔产生谐振效应,调整第二开环谐振腔的尺寸来控制谐振频率,第一谐振环2和封装标签天线3之间的第一开环谐振腔具有微调谐振频率和提高标签天线1增益的作用;

采用开环谐振腔结构,开环谐振腔的结构大大提高了耦合系数,提高标签天线1的效率,同时标签天线1阻抗的实部增大使得标签天线1的阻抗能以与标签芯片8的阻抗实现共轭匹配,实现宽频带性能,保障读写安全性,开环谐振腔与偶极子相连的形式,使得标签天线1相对单一偶极子有更好的全向性辐射能力。

实施例3

与实施例1-2不同的是,本实施例中,所述PCB基板7的厚度为0.9mm,所述标签天线1为宽度0.4mm的导电纤维绞股线,加宽两侧最外部辐射臂5的宽度获取高增益,适当调整相邻两个弯折辐射臂5之间的宽度可获取最佳增益及较好的匹配效果。

实施例4

与实施例1-3不同的是,本实施例中,所述PCB基板7的厚度为1.1mm,所述标签天线1为宽度0.6mm的导电纤维绞股线,加宽两侧最外部辐射臂5的宽度获取高增益,适当调整相邻两个弯折辐射臂5之间的宽度可获取最佳增益及较好的匹配效果。

最后应说明的几点是:首先,在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变,则相对位置关系可能发生改变;

其次:本发明公开实施例附图中,只涉及到与本公开实施例涉及到的结构,其他结构可参考通常设计,在不冲突情况下,本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合;

最后:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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