小型化超高频抗金属多用途rfid标签天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种小型化超高频抗金属多用途RFID (射频识别)标签天线。
【背景技术】
[0002]随着物流运输、仓储管理等应用需求的不断加大，超高频射频识别(UHF-RFID)技术在近些年受到了越来越多的关注。在很多应用邻域，标签需要贴在金属制品表面。由于金属表面会影响标签天线的性能，所以在诸如把射频识别技术应用在含有大量金属的物品，如全金属制品、古玩文物、钞票硬币、机器车辆等时会遇到很大的挑战。
[0003]目前提出的一些抗金属RFID标签天线，体积都比较大，一般的介质层面积都不小于70X 70mm2，而金属贴片部分的面积都不小于45X45mm2。过大的天线尺寸给使用带来了不便，而且也容易损坏。现有抗金属标签天线的另一个弱点是，它只能在金属制品上使用，而在其它非金属制品上使用时性能表现不佳。为了节约成本，方便管理，市场迫切需要一种既能用于金属制品又可以用于非金属制品的RFID标签天线。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，针对市场需求，提供一种小型化超高频抗金属多用途RFID标签天线，它具有剖面低(1.5_)，面积小(15cm2)等优点。而且所述标签天线还可以用于常规物品的仓储管理，如书本钱币，木材家具，水晶玻璃，陶瓷橡胶等等。所述天线在902MHz~ 928MHz波段具有良好的表现(Sn〈-10dB)，此波段涵盖了南、北美，中国和澳洲的商用超高频RFID波段。
[0005]为达到上述目的，本发明的构思是:
本小型化超高频抗金属RFID多用途标签天线，包括一层介质材料及其表面的金属贴片，金属贴片中镶嵌两端接地的L型微带线。其特征在于:采用非对称结构以缩小天线尺寸。L型微带线一端接RFID芯片构成馈线。金属贴片分为半正六边形的主辐射贴片和半正方形的寄生贴片。为了调节频率并获得良好的辐射特性，采取在主辐射贴片上对称开槽和寄生贴片中端开缝的措施。天线的工作频率主要由主辐射贴片的尺寸和结构决定，寄生贴片可以有效拓展天线的带宽。槽缝的尺寸可以有效提高天线的阻抗匹配调节能力。
[0006]根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案:
一种小型化超高频抗金属多用途RFID标签天线，包括从上至下依次为金属贴片A、介质材料B和金属薄膜C三层构成，其中金属贴片A包含主辐射贴片4、寄生贴片AjP L型馈线Af，其特征在于:
所述L型馈线Af为纵向较横向宽的非等宽L型馈线，其纵向和横向端部分别通过短路针I和短路针2接地，并在横向端部接有标签芯片；
所述主辐射贴片4呈现半个正六边形的轮廓，主辐射贴片A J卜是所述寄生贴片A p，寄生贴片Ap和主辐射贴片A ^之间有缝隙4，寄生贴片A p中端开有缝隙3 ;
所述主辐射贴片4上有呈半圆辐射状开槽； 所述主辐射贴片4外侧呈矩形状的寄生贴片Ap;
所述主辐射贴片4和寄生贴片Ap为半封闭式；
所述介质材料B尺寸与金属贴片A相同；
用于金属制品表面用途时，所述金属薄膜C可没有；
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出优点:
1.本设计采用半开放耦合共面波导馈电，达到在不影响天线主要性能的前提下缩小一半尺寸的效果，大大降低了天线的尺寸。
[0007]2.本设计剖面低，其厚度仅为1.5mm (大致相当于0.01个工作波长)。采用软介质材料设计，有利于天线贴在非规则表面。
[0008]3.采用非等宽L型馈线，且在主辐射贴片上辐射型开槽。这可以达到同时满足天线小型化和调节天线阻抗的作用。
[0009]4.通过寄生贴片的引入，有效地增加了天线的带宽宽度。使所述天线满足南、北美，中国和澳洲的商用超高频RFID波段(902MHz ~ 928MHz)。在此频段内达到了工程上的“优秀”标准(Sn〈-10dB)。
[0010]5.通过在主辐射贴片上开一对斜槽，使天线获得了更加灵活的调节能力。从而使本设计不但在金属制品表面，而且在非金属表面都具有良好的工作性能。拓展了所述天线的工作范围，达到多用途的效果。所述天线在902MHz~928MHz波段(此波段为南、北美，中国和澳洲的商用超高频RFID波段)上，金属制品和非金属制品上都能良好地工作。
【附图说明】
[0011]图1天线俯视及侧视结构示意图(其中上图为下图的俯视图)
图2天线回波损耗仿真曲线图(贴在金属制品表面)
图3天线仿真方向图(贴在金属制品表面，910MHz)
图4天线仿真方向图(贴在金属制品表面，920MHz)
图5天线回波损耗仿真曲线图(贴非在金属制品表面)
图6天线仿真方向图(贴非在金属制品表面，910MHz)
图7天线仿真方向图(贴非在金属制品表面，920MHz)。
【具体实施方式】
[0012]本发明的优选实施例结合附图详述如下:
实施例1
参见图1，本小型化超高频抗金属多用途RFID标签天线，包括从上至下依次为金属贴片A、介质材料B和金属薄膜C三层构成。其中金属贴片A包含主辐射贴片Ap寄生贴片Ap，L型馈线Af等结构。其特征在于:
1)所述L型馈线Af为纵向较横向宽的非等宽L型馈线，其纵向和横向端部分别通过短路针I和短路针2接地，并在横向端部接有标签芯片；
2)所述主辐射贴片4呈现半个正六边形的轮廓，主辐射贴片AJ卜是所述寄生贴片A p，寄生贴片Ap和主辐射贴片A ^之间有缝隙4，寄生贴片A p中端开有缝隙3 ;
3)所述主辐射贴片4上有呈半圆辐射状开槽； 4)所述主辐射贴片(4)外侧呈矩形状的寄生贴片(Ap);
图2~4显示了所述天线在金属制品表面的工作性能。图2显示了天线在金属板上的回波损耗参数，天线在902MHz~928MHz波段(南、北美，中国和澳洲商用超高频RFID波段)达到了工程上Sn〈-10dB的“优秀”指标。图3和图4分别显示了天线在910MHz和920MHz的方向图，天线在金属板上方空间基本满足全向性特征。天线在910MHz和920MHz的增益分别为-14dBi和-12dBi。满足RFID系统的运用要求。
[0013]实施例2
本实施例与实施例1基本相同，特别之处如下:
1)所述主辐射贴片4和寄生贴片Ap为全封闭式；
2)所述介质材料B尺寸大于金属贴片A；
3)用于金属制品表面用途时，所述金属薄膜C可没有。
[0014]实施例3
本实施例与实施例1基本相同，特别之处如下:所述天线在五种常见物质，分别是干燥木材、纸张、硬橡胶、石英玻璃和瓷器制品等非金属制品表面的工作性能。
[0015]图5~7显示了所述天线在上述物品表面的性能参数。图5显示了天线在上述材质物品上的回波损耗参数，图6和图7分别显示了天线在910MHz和920MHz的方向图。天线增益随材质介电常数的增大而增大。在上述材质介电常数的范围内(\=2~4)，天线在910MHz和920MHz的主轴增益分别为-17~-13dBi和-13~_lldBi。所述天线在上述材质物品上时都能满足902MHz~928MHz波段的回波损耗要求，且方向图显示天线在物品上方空间具有较宽波瓣，满足RFID系统的运用要求。
【主权项】
1.一种小型化超高频抗金属多用途RFID标签天线，包括从上至下依次为金属贴片(A)、介质材料(B)和金属薄膜(C)三层构成，其中金属贴片(A)包含主辐射贴片(\)、寄生贴片(Ap)和L型馈线(Af )，其特征在于: 1)所述L型馈线(Af)为纵向较横向宽的非等宽L型馈线，其纵向和横向端部分别通过短路针(I)和短路针(2)接地，并在横向端部接有标签芯片； 2)所述主辐射贴片(4)呈现半个正六边形的轮廓，主辐射贴片(4)外是所述寄生贴片(Ap)，寄生贴片(Ap)和主辐射贴片(4)之间有缝隙(4)，寄生贴片(Ap)中端开有缝隙(3); 3)所述主辐射贴片(4)上有呈半圆辐射状开槽； 4)所述主辐射贴片(4)外侧呈矩形状的寄生贴片(Ap)0
2.根据权利要求书I所述的小型化超高频抗金属多用途RFID标签天线，其特征在于:所述主辐射贴片(4)和寄生贴片(Ap)为全封闭式。
3.根据权利要求书I所述的小型化超高频抗金属多用途RFID标签天线，其特征在于:所述介质材料(B)尺寸大于金属贴片(A)。
4.根据权利要求书I所述的小型化超高频抗金属多用途RFID标签天线，其特征在于:用于金属制品表面用途时，所述金属薄膜(C)可没有。
【专利摘要】本发明涉及一种小型化超高频抗金属多用途RFID标签天线。所述标签天线由一层开槽金属片、一层介质材料和一层金属薄膜构成。所述标签天线具有低剖面的特点，天线表面仅15cm2大小，满足南、北美，中国和澳洲的超高频RFID波段（-10dB工作带宽覆盖902MHz~928MHz）。所述标签天线在金属制品和非金属制品表面都有良好的工作性能。所述标签天线具有广泛的应用场合，如物流管理、生产管理、仓储运输等等。
【IPC分类】H01Q1-22, H01Q1-38
【公开号】CN104868241
【申请号】CN201510254918
【发明人】沈文辉, 林嘉宏
【申请人】上海大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月19日