一种适用于金属物体上的小型化超高频抗金属贴片天线的制作方法

本实用新型涉及的是一种小型化超高频的抗金属贴片天线，属于移动通信分布系统天线的技术领域。

背景技术：

射频识别(RFID)技术的不断发展，对标签天线提出了更高的要求。射频识别技术作为快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术和信息标准化的基础，在生产、销售、物流等各个行业有着广泛的应用RFID技术对于人员和物品的流动能够实行快捷准确的管理,从而提高了物流供应链的运作水平。

在RFID众多应用中，有许多情况下RFID标签要贴覆在金属导体表面，或者靠近一些导电性较好的物体。例如集装箱表面，车辆表面。普通标签天线直接应用于金属表面时，由于受到金属边界的影响，其性能会出现一定程度的下降。而且大多数UHF(超高频)频段的RFID标签天线是偶极子形式的或者从偶极子形式中变化而来的。所以具有一般的偶极子天线特性，偶极子天线当放置于接近类似金属、水等高导电性材料的位置时，会有明显的性能退化。

因此，常见的抗金属RFID标签也有很多需要完善的地方，归结起来主要有以下几个方面：

1.抗金属能力，不受金属边界条件的影响。标签在不同大小的金属物体表面具有稳定的性能。

2.性能及读取距离，超高频技术的优点即在于标签具有较远的读取距离。因此,抗金属标签不能以牺牲读取距离为代价。

3.方向性，最好在金属表面上半球具有全向特性,这样阅读器在不同的角度都能准确读取到标签。

4.尺寸大小，为了满足实际应用的需要,要求标签天线的面积尽可能小,厚度尽可能薄。

5.成本低廉，成本低廉一方面要求标签的材料廉价,另一方面要求天线的加工制作工艺简单。天线的加工制作工艺的简单则要求天线具有简单的平面结构。

在这种情况下，需要一种性能更佳、方向性更好、尺寸更小的抗金属贴片天线来解决这些问题。并且需要该天线可以在RFID系统中使用也就是要能够覆盖908MHZ～928MHZ频率范围，在频段内要求S11小于-10dB，方向图稳定，增益满足要求。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对抗金属标签天线振子尺寸过大，不易加工，成本较高的缺点，提出一种结构简单新颖、工作频带合理、特别便于阻抗匹配的抗金属标签天线。

本实用新型为解决以上技术问题采用以下技术方案：

一种小型化超高频的抗金属贴片天线，包括介质层，以及设置在介质层上的金属贴片状辐射单元，介质层为薄型长方体介质板，所述金属贴片状辐射单元由中间的主辐射单元和两端的两对对称的寄生耦合金属贴片组成；在馈电处，有一过孔穿过介质层连接至金属物体表面。所述中间的主辐射单元的左右两侧通过开缝处理调节阻抗，两个对称的寄生耦合辐射单元与中间部分的主辐射单元之间保持一定宽度，从而得到合适耦合系数，回形馈电单元馈电处即芯片的安放位置，所述回形馈电单元的一个侧边通过金属过孔穿过介质层连接到金属表面。

本实用新型的小型化超高频的抗金属贴片天线，所述小型化超高频的抗金属贴片天线的总长度在45-50毫米范围内，宽度在24-28毫米范围内。

本实用新型的小型化超高频的抗金属贴片天线，所述金属回形馈电单元的长度在12-14毫米范围内，宽度在4-6毫米范围内。

本实用新型的小型化超高频的抗金属贴片天线，所述中间的主辐射单元的长度在20-25毫米范围内，宽度在24-28毫米范围内。

本实用新型的小型化超高频的抗金属贴片天线，所述寄生耦合辐射单元的金属贴片长度在10-15毫米范围内，宽度为7-12毫米范围内。

本实用新型小型化超高频的抗金属贴片天线，所述金属过孔的长度在0-4毫米范围内，直径在0-0.5毫米范围内。

本实用新型的小型化超高频的抗金属贴片天线，所述缝隙长度L₁在10-20毫米范围内，宽度W₁、W₂在1-3毫米范围内，通过调节这些尺寸获得阻抗匹配。

本实用新型的小型化超高频的抗金属贴片天线，所述介质层高度在0-4毫米范围内，长度在45-50毫米范围内，宽度在24-28范围内。

本实用新型采用的技术方案与现有的技术相比具有以下技术效果：

本实用新型介质层上的抗金属标签天线，天线对金属贴片状辐射单元进行开缝隙，通过调整其缝隙的长度和宽度，达到调谐天线输入阻抗特性的目的，在中间的主辐射单元两侧添加耦合寄生贴片，达到展宽频带的目的，它具有便于天线性能调谐，能够有效地获得较宽的带宽得优点；结构简单、便于实现的工艺；成本低廉，保证天线兼备良好的电气与机械性能。

附图说明

图1是小型化超高频的抗金属贴片天线的立体结构示意图。

图2是小型化超高频的抗金属贴片天线的安装环境的示意图。

图3是小型化超高频的抗金属贴片天线的S₁₁特性图。

图4是小型化超高频的抗金属贴片天线的915MHz时0°和90°辐射方向图。

图5是小型化超高频的抗金属贴片天线的915MHz且0°安放在200mmx200mm和400mmx400mm金属板上的辐射方向图。

图6是小型化超高频的抗金属贴片天线的915MHz且90°安放在200mmx200mm和400mmx400mm金属板上的辐射方向图。

为更清楚说明天线的结构，图7将图1的小型化超高频的抗金属贴片天线的立体结构示意图中的金属贴片部分标记为分布着点状图形的部分。

图中标号：1-介质层；2-回形馈电单元；3-主辐射单元；4-第一寄生耦合金属贴片；5-第二寄生耦合金属贴片；8-金属过孔；9-缝隙；10-芯片；11-固定螺母；12-金属物体。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：

本实用新型公开了一种小型化超高频的抗金属贴片天线，包括介质层1，以及设置在介质层1上的金属贴片状辐射单元，所述介质层1为薄型长方体介质板，所述金属贴片状辐射单元通过开缝处理由一对缝隙9分割成中部的主辐射单元3和两端的寄生耦合辐射单元，所述的寄生耦合辐射单元包括呈左右两两对称的第一寄生耦合金属贴片4及第二寄生耦合金属贴片5；在主辐射单元3紧靠底边的中部处由金属条形成封闭的矩形称为回形馈电单元2，所述回形馈电单元2的外部被三条相连通的矩形缝隙包围，回形馈电单元2内部矩形部分不设金属贴片；所述回形馈电单元2上还设有芯片10；在主辐射金属贴片的馈电处，设有一金属过孔8贯穿介质层1用于连接至金属物体表面。

作为优选方案，所述分割主辐射单元3、第一寄生耦合金属贴片4及第二寄生耦合金属贴片5的一对缝隙9左右对称分布在主辐射单元3两端呈两个“十”字型。

作为优选方案，所述天线通过调节分割主辐射单元3、第一寄生耦合金属贴片4及第二寄生耦合金属贴片5的缝隙9的尺寸，即通过调节其横向缝隙的长度L₁及宽度W₁以及其竖向缝隙的宽度W₂获得阻抗匹配，达到调谐天线输入阻抗特性的目的。

作为优选方案，所述小型化超高频的抗金属贴片天线的总长度L在45-50毫米范围内，宽度在24-28毫米范围内。

作为优选方案，所述金属回形馈电单元2的长度a在12-14毫米范围内，宽度b在4-6毫米范围内。

作为优选方案，所述主辐射单元3的长度c在20-25毫米范围内，宽度d在24-28毫米范围内。

作为优选方案，每个组成所述第一寄生耦合金属贴片4及第二寄生耦合金属贴片5的金属贴片为形状相同的矩形，其长度e在10-15毫米范围内，宽度f在7-12毫米范围内。

作为优选方案，所述金属过孔8设于回形馈电单元2处，其长度H在0-4毫米范围内，直径在0-0.5毫米范围内，所述芯片10设于回形馈电单元2底边中央。

作为优选方案，所述缝隙9横向缝隙的长度L₁在10-20毫米范围内，横向缝隙的宽度W₁及竖向缝隙的宽度W₂均在1-3毫米范围内。

作为优选方案，所述介质层1长度在45-50毫米范围内，宽度在24-28范围内。

实施例一

本实用新型公开了一种小型化超高频的抗金属贴片天线，包括介质层1，介质层1为薄型长方体介质板，以及设置在介质层1上的金属贴片状辐射单元，在辐射单元进行开缝处理，中间部分的主辐射单元3的两端为两对对称的寄生耦合金属贴片；在主辐射单元3的馈电处，有一过孔8穿过介质层1连接至金属物体表面，过孔8为圆柱体金属。

结合图1、图2，所述小型化超高频的抗金属贴片天线可通过连接用的固定螺母11直接安装在金属物体12表面上。

具体范例：当相关参数为(单位mm)：小型化超高频的抗金属贴片天线的总长度L为45；缝隙9横向缝隙的长度L₁为19，横向缝隙宽度W₁＝1.4，竖向缝隙宽度W₂为1.3；主辐射单元3的长度c为23，宽度d为24；金属过孔8的长度H为3；第一寄生耦合金属贴片4及第二寄生耦合金属贴片5的金属贴片的宽度f均为7.2

对照附图3，给出了900MHz－930MHz频段上小型化超高频的抗金属贴片天线的S11特性。可见天线在902MHz～928MHz频段上具有优良的匹配特性。完全覆盖现有RFID系统的工作频段。

对照附图4，分别给出了915MHz频点上的天线0度和90度的辐射方向图，可见天线具有典型的定向辐射特性。

对照附图5、图6，分别给出了915MHz频点上的天线在不同的200mmx200mm和400mm和400mm尺寸大小金属板上的辐射方向图，可见天线具有适用于不同尺寸金属物体的特性。

小型化超高频的抗金属贴片天线具有性能易于调谐，体积小、工作频带宽，定向辐射等特点，而且实现简单、加工成本低廉，因此可望推广应用在RFID系统中，从而具有非常广阔的应用前景。