一种超高频RFID标签天线的制作方法

本发明专利涉及rfid电子标签领域，尤其涉及一种基于印制电路板的超高频rfid标签天线。

背景技术：

电子标签（附着微处理器和天线），通过无线储存信息的射频识别技术即rfid（radiofrequencyidentification），实现远距离信息传输，是一种无线通讯技术。

一般常规的电子标签都是由pet材料为基材，制作出独立的电子标签。为了更好的利用电子标签使标签更适用于电子行业而把标签集成到印制电路板中，则需要以pcb为基材制作电子标签。

电子标签在电子产业应用广泛，rfid芯片的技术进步很快，如今已有rfid芯片带有线通信功能，可以与电路板上的cpu之间通讯，实现实时双通道双向通讯，如monzax-2k，这种芯片的出现使得电子标签集成在pcb电路板上的拥有更广泛的应用，同时标签的集成也会带来一定的相互影响。

本发明将结合pcb通用基材及基本工艺，考虑pcb板的各方面影响，设计一种电子标签天线，提高通讯距离，降低集成后相互的干扰。

技术实现要素：

本发明提供了一种超高频rfid标签天线；

该天线整体包括：基板1，芯片引脚导线2，短路环3，馈点4，天线臂5，第一天线面6和第二天线面8；

该天线整体结构为长方形，本体中间偏上位置为芯片引脚导线2，导线向下引出到天线电感圈形成闭环的短路环3，短路环下方设有一馈点4，天线臂5由馈点向两侧延伸，连接到左侧第一天线面6和右侧第二天线面8；

短路环3为左右宽，上下窄的矩形闭环；

第一天线面6为长方体，底边与天线臂齐平，右上角有一切角7；

第二天线面8为长方体，底边与天线臂齐平，左上角有一切角9，中间下方位置有半圆切口10；

第一天线面和第二天线面具有不相似结构；

整个短路环和两侧天线上的电流分布不对称；

该天线以pcb普通基材为基板，以pcb基本工艺制作，标签芯片各引脚焊盘及天线均以普通导线形式，按印制电路板普通工艺直接印制在电路板表面；

其pcb板厚度为标准值1.6mm，金属铜箔厚度为标准值35um，保证其介电系数不变；

标签所在位置的电路板中间层及背面没有任何元器件、走线以及敷铜等干扰项；

该天线适用于集成到pcb中，以pcb普通材料为基材、以pcb基本工艺制作；

该天线通过天线长度宽度、以及距离的调节，达到良好的阻抗匹配；

该天线尽量增大辐射臂间的距离，减小相互抵消的那一部分耦合，从而提高天线增益；

该天线通过第二天线面的设计，提高了超高频范围内的带宽覆盖频带；

该天线在整个超高频频带范围内的读取距离都大于12m，最大距离可达14.5m以上；

该天线具有非对称的电流分布，降低了天线与其它器件相互之间的影响。

本发明的有益效果：适用于与pcb板的集成，与pcb中其他器件之间干扰较小，与标签芯片的阻抗匹配度更高，具有较高的带宽，阅读距离远，制造成本较低、易于生产、适用面广且使用方便，且易于实现。附图说明

图1为天线整体结构示意图。

图2为天线的输入阻抗与芯片阻抗仿真图。

图3为天线的反射系数与带宽图

图4为天线的频带区域读取距离图

图5为天线的三维辐射图具体实施方式

下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明：

如图1所示为本发明的超高频rfid标签天线整体结构示意图

基板1为pcb材质，1.6mm厚度，相对空气介电常数为4.6、介电损耗正切为0.02；天线为普通pcb走线的铜箔材质，厚度35um；

芯片型号为monzax-2k，芯片引脚导线2之间的距离为0.3mm，引出到短路环3的导线为0.16mm宽，1mm长；

短路环3为上下窄、左右宽长方形环状，整体长23mm*宽6.16mm，中空长13mm*宽4.16mm；

馈点4在短路环下方中间位置，长宽各1mm；

天线臂中间点连接馈点，天线臂5成长方形，长32mm，宽1mm；

第一天线面右下角与天线臂连接，第一天线面6为长方形，长24.46mm*宽12.3mm，右上角少一切角7，长0.71mm；

第二天线面左下角与天线臂连接，第二天线面8为长方形，长24.53mm*宽12.3mm，左上角少一切角9，长0.71mm；在底边距离左边12.51mm位置为圆心，切除半径为5mm的半圆形切口10；

该天线的输入阻抗如图2所示，通过天线长度宽度、以及距离的调节，达到良好的阻抗匹配；

该天线尽量增大辐射臂间的距离，减小相互抵消的那一部分耦合，从而提高天线增益；

该天线功率反射系数如图3所示，通过第二天线面的设计，提高了超高频范围内的带宽覆盖频带；

该天线在整个超高频频带范围内，最大读取距离如图4所示，整个频带内的读取距离都大于12m，最大距离可达14.5m以上；

该天线具有非对称的电流分布，其三维辐射图(如图5所示)的最大辐射方向为z轴上半轴方向，该天线所在pcb板上其他元器件若沿图中y轴方向摆放，则降低了天线与其相互之间的影响。

技术特征：

技术总结
本发明为一种超高频RFID标签天线。本发明提供了一种超高频RFID标签天线，这种天线适用于集成到PCB中，以PCB普通材料为基材、以PCB基本工艺制作，与PCB中其他器件之间干扰较小，制造成本较低、易于生产、适用面广且使用方便，有良好的阻抗匹配且易于实现。

技术研发人员：郭龙弟;徐人恒;曲井致;张秋月;李迪星;才维松;黄瑞
受保护的技术使用者：哈尔滨电工仪表研究所;黑龙江省电工仪器仪表工程技术研究中心有限公司;国网湖南省电力公司计量中心
技术研发日：2017.09.01
技术公布日：2017.12.12