一种基于功分原理的射频识别标签的制作方法

本发明属于射频电路与系统领域，涉及一种射频识别标签。

背景技术：

射频识别是一种利用射频信号自动识别目标并获取相关信息的技术。近年来，随着大规模集成电路、网络通信和信息安全等技术的发展，射频识别技术的应用越来越受到重视。与其他识别系统相比，射频识别系统具有很多优点，不仅识别工作无需人工干预，而且能使用各种环境，使用寿命长等，因此射频识别技术在全世界得以全力发展。

目前，射频识别技术在物流仓储、动物识别、商业零售、物体跟踪、产品防伪和医疗卫生等方面有着广泛的应用前景。它涵盖了微波技术与通信原理，还包括集成电路技术，是一门多学科交叉的学科。凭借这些广泛的应用前景和独特的技术特点，学术界和商业界对射频识别技术越来越重视，研究的程度逐步加深，甚至有人将此比作电子商务领域中继互联网和移动通信两大技术大潮后的又一次大潮。

最常见的无芯片射频识别标签是一段微带传输线加若干个开口谐振器或者螺旋形谐振器，比如g·a·吉布森等人用一段微带传输线加四个不同长度的螺旋形谐振器设计了用于实时编码无芯片rfid标签的打印系统架构(见g·a·吉布森，w·a·布加.用于实时编码无芯片rfid标签的打印系统架构，发明专利,2016.12.21。)，该无芯片rfid标签通过短路四个螺旋形谐振器来实现编码，具有成本低，结构简单便于设计的优点，但其短路某个谐振结构时会对其他结构产生较大的影响,产生频率偏移。

另外，华南理工大学曹建文等人提出了一种基于srr结构的rfid技术(见曹建文,基于srr结构的rfid技术研究与应用.华南理工大学硕士论文,2011.)，采用在微带线附近排列srr环来实现。其优势在于在比较窄的带宽内实现了四位编码，提高了频谱的利用率，但是其编码位之间具有较大的耦合，频率偏移比较大。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种基于功分原理的射频识别标签，在保证无频率偏移的前提下，实现四位编码，结构简单、紧凑、便于集成。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种基于功分原理的射频识别标签，包括介质基板、介质基板背面的金属地结构以及介质基板正面的微带射频识别标签结构，介质基板正面的微带射频识别标签结构包括印制在介质基板上的金属微带结构、第一谐振结构单元、第二谐振结构单元、第三谐振结构单元以及第四谐振结构单元；第一谐振结构单元、第二谐振结构单元、第三谐振结构单元以及第四谐振结构单元与金属微带结构之间的距离可调。

金属微带结构由两段微带传输线、两段微带短路线以及方环形金属微带线构成，主要实现功分和合路的功能。印制在介质基板上的第一谐振结构单元、第二谐振结构单元、第三谐振结构单元以及第四谐振结构单元均具有一个开口缝隙，通过控制四个开口缝隙的导通和闭合实现射频识别标签功能。

本发明采用介质基板背面覆盖一层金属铜，充当地的作用。介质基板的正面覆盖金属微带结构，电磁波由输入端输入，经过一路功分，然后再合路，由输出端输出，产生一个比较宽的阻带。在功分的每一路中各有一个四分之一波长的开路枝节，并在开路枝节两侧各有一个开口谐振环，通过开口谐振环和四分之一波长开路枝节间的耦合，产生电磁诱导透明效应，会在阻带窗口中形成一个小的通带窗口，通过控制开口谐振环开口的接通和断开，来实现射频识别标签的功能。

本发明的优点和有益效果:

(1)本发明采用电磁诱导透明的概念设计射频识别标签，其具有结构简单紧凑、便于集成等优良性能。

(2)本发明采用主传输微带线功分的原理，降低了各个开口谐振环之间的耦合效应，消除了射频识别标签频偏的误差。

(3)本发明采用一分二的功分原理，实现了四位编码，若采用一分多的功分原理，可以实现更多位数的编码。

本发明的目的、特征及优点将结合实施例，参照附图作如下进一步的说明。

附图说明

图1是本发明提供的基于功分原理的射频识别标签的结构三维示意图。

图2是本发明提供的基于功分原理的射频识别标签的基板正面结构示意图。

图3是本发明提供的基于功分原理的射频识别标签在5ghz的编码效果图。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种基于功分原理的射频识别标签，包括介质基板2、介质基板2背面的金属地结构1以及介质基板2正面的微带射频识别标签结构3，介质基板2正面的微带射频识别标签结构3包括印制在介质基板2上的金属微带结构31、第一谐振结构单元32、第二谐振结构单元33、第三谐振结构单元34以及第四谐振结构单元35；第一谐振结构单元32、第二谐振结构单元33、第三谐振结构单元34以及第四谐振结构单元35与金属微带结构31之间的距离可调。

金属微带结构31由两段微带传输线、两段微带短路线以及方环形金属微带线构成，主要实现功分和合路的功能。

印制在介质基板2上的第一谐振结构单元32、第二谐振结构单元33、第三谐振结构单元34以及第四谐振结构单元35均具有一个开口缝隙，通过控制四个开口缝隙的导通和闭合实现射频识别标签功能。

作为一个实例，一种基于功分原理的射频识别标签被设计、仿真。仿真设计中选用的介质基板为rogersrt/duroid5880其介电常数为2.2，厚度0.254mm，损耗角正切为0.0009，其中介质基板2上的电路结构尺寸分别为，介质基板2正面的输入和输出金属条带宽度为0.76mm，其余所有金属条带的宽度均为0.38mm，四个开口谐振环结构的长度均为9mm，宽度均为4.5mm，四个开口谐振环的开口大小分别为2mm，2.5mm，3mm，3.5mm。图3给出了本实例中射频识别标签在5ghz的编码效果，可以实现1111、1110、1101、1011、0111等多种组合，且各个位编码之间无影响，无频率偏移。

进一步，通过改变主传输金属微带结构31的功分结构，可以实现更多位数的编码设计。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于功分原理的射频识别标签，包括介质基板、介质基板背面的金属地结构以及介质基板正面的微带射频识别标签结构，金属微带结构由两段微带传输线、两段微带短路线以及方环形金属微带线构成，主要实现功分和合路的功能。印制在介质基板上的第一谐振结构单元、第二谐振结构单元、第三谐振结构单元以及第四谐振结构单元均具有一个开口缝隙，通过控制四个开口缝隙的导通和闭合实现射频识别标签功能。本发明可用于各种电子仪器以及通信系统中，其优点是结构简单紧凑、便于集成、无频率偏移现象，多位编码可以通过改变功分数目来轻松实现。

技术研发人员：林先其;陈哲;彭皎;唐聪;江源;苏一洪;庞平;陈依军;樊勇
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：2017.09.03
技术公布日：2018.01.12