一种双频RFID标签微带天线的制作方法

本实用新型属于RFID技术领域，具体涉及一种可在金属表面工作的RFID双频电子标签的微带天线。

背景技术：

RFID(Radio Frequency Identification)技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，无需在识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。可以在物流，医疗器械管理，物资使用，图书管理，动物识别，生产装配等领域广泛的使用。RFID系统一般包括电子标签、读写器以及应用软件三部分组成。电子标签用来存储被标识物体的身份信息。读写器与电子标签进行无线通信，可以实现对标签中数据信息的写入和读取，应用软件把读写器收集的数据进行分析处理。电子标签中是整个系统中的关键部件，而标签天线的性能很大程度上决定着标签的性能，包括可读写距离，一致性等。电子标签的天线主要有偶极子天线、微带天线、平面倒F天线、平面L天线等多种类型，应用于不同的场合。

目前已有的可在金属表面工作的标签微带天线(以下称金属标签天线)主要因为基于微带天线设计，但现有技术的标签微带天线使用的频率带宽有限，一般为0.5％-2％。而目前各国RFID使用的频段差别很大，比如，美国902MHz-928MHz，欧洲865MHz-868MHz，日本950MHz-960MHz以及中国920MHz-925MHz，因此，采用现有的金属标签天线制作的标签只能工作于某一频段，而不能同时工作于两种不用的频段。如果要同时使用欧洲频段以及美国频段只能使用2个不同的电子标签，这无异于增加了成本以及缩小的标签的使用范围，同时，也不利于商品流通，不符合当前全球化的发展趋势。

技术实现要素：

本实用新型旨在提出一种双频RFID标签微带天线，可以在金属面上工作的，并能使窄带的标签天线工作于两种不用的频段。

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的技术方案为：

一种双频RFID标签微带天线，包括长方体的介质陶瓷块(11)，所述介质陶瓷块(11)上表面和下表面分别设置上电极(12)和下电极(13)，所述上电极(12)、介质陶瓷块(11)和下电极(13)之间形成谐振体，所述上电极(12)为谐振电极，所述下电极(13)为天线的地；所述介质陶瓷块(11)的一个侧面上设有用于与外部电路连接的第一馈电电极(14)和第二馈电电极(15)，所述第一馈电电极(14)和第二馈电电极(15)中间设有一条缝隙(16)，所述第二馈电电极(15)与下电极(13)电气相连，所述第一馈电电极(14)与上电极(12)通过连接电极(18)电气连接；

所述上电极(12)为正方形；在所述上电极(12)的对角线中设有一馈电槽(17)；所述馈电槽(17)用于产生两个正交极化简并模，根据实际工作频率设置所述馈电槽(17)大小从而能够分立两个简并模得到需要的2个工作频率。

优选地，所述馈电槽(17)为椭圆形槽、矩形或菱形。

优选地，所述的介质陶瓷块(11)采用介电常数为6～160的的微波介质陶瓷。

优选地，所述的介质陶瓷块(11)为BaO-PbO-Nd₂O₃-TiO₂系列微波材料或CaO-Li₂O-Ln₂O₃-TiO₂系列微波材料。

优选地，所述馈电槽(17)产生的两个正交极化简并模幅度相等。

采用本实用新型的技术方案，以一种简单的方式实现双频RFID标签微带天线，通过调整上电极的尺寸，连接电极以及中间椭圆形槽长轴，就能使工作的两个频率达到与标签芯片阻抗的共轭匹配。

附图说明

图1为本实用新型双频RFID标签微带天线的结构图。

图2为本实用新型双频RFID标签微带天线的在非金属表面工作测试图。

图3为本实用新型双频RFID标签微带天线的在金属表面工作测试图。

具体实施方式

参见图1，所示为本实用新型双频RFID标签微带天线的结构图，此标签天线基于微带天线设计，从而能够在金属面上工作。具体包括长方体的介质陶瓷块(11)，介质陶瓷块(11)上表面和下表面分别设置上电极(12)和下电极(13)，上电极(12)、介质陶瓷块(11)和下电极(13)之间形成谐振体，上电极(12)为谐振电极，下电极(13)为天线的地；介质陶瓷块(11)的一个侧面上设有用于与外部电路连接的第一馈电电极(14)和第二馈电电极(15)，第一馈电电极(14)和第二馈电电极(15)中间设有一条缝隙(16)，第二馈电电极(15)与下电极(13)电气相连，第一馈电电极(14)与上电极(12)通过连接电极(18)电气连接。

此标签天线中的介质陶瓷块(11)的上电极(12)需要为规则的正方形。上电极(12)的长宽与天线的两个工作频率有关，设2个频率的中心频率为f0，则正方形的边长L为：

其中L为上电极的边长，ε_r为介质陶瓷块的介电常数。

同时，根据微带天线的空腔模理论，一个形状规则的微带天线，在对称线上馈电，会产生两个幅度相等的正交极化简并模。在上电极(12)的对角线中设有一馈电槽(17)；馈电槽(17)用于产生两个幅度相等的正交极化简并模，根据实际工作频率设置馈电槽(17)大小从而能够分离两个简并模得到需要的2个工作频率。对于分离出的2个频率模工作于TM₀₁模以及TM₁₀两个模的等效阻抗相角会有滞后和超前，所以两个标签天线实际工作辐射的为椭圆极化波。比如为设计同时适用欧洲频段和中国频段的RFID标签天线，首先确定中心频率，选择欧洲频率为868MHz，中国频率为920MHz，则中心频率为894MHz，根据上述公式(1)便可以获得上电极(12)的尺寸。然后，通过调节馈电槽(17)的大小决定最终工作在哪两个频率上，也即馈电槽(17)的大小决定2个简并模的分离程度，从而实现双频工作。在实际中，馈电槽(17)的设计是HFSS软件仿真得到，然后根据实际测试效果进行微调。参见图2和图3，所示为本实用新型双频RFID标签微带天线分别在非金属表面和金属表面工作的测试图，从图2和图3中可以看出，均实现了双频分离。

在一种优选实施方式中，在上表面沿对角线加椭圆形槽(也可以使矩形，菱形)，可以使2个简并正交模的频率分离。选择大小合适的槽就可以分离出需要的2个频率。

在一种优选实施方式中，RFID标签天线中的介质陶瓷块(11)可以由介电常数为6～160的的微波介质陶瓷制作，例如BaO-PbO-Nd₂O₃-TiO₂系列微波材料或CaO-Li₂O-Ln₂O₃-TiO₂系列微波材料。

实际使用中，如果读写器天线为线极化，那么此标签天线在xz和yz方向上都可以被读取到，但读写距离会低于现有的标签天线读写距离。根据具体设计的不同，体现的差别会有区别，使用的介质陶瓷介电常数越高，此差别越小。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。