一种多折叠式双面抗金属RFID标签天线的制作方法

本发明涉及一种多折叠式双面抗金属rfid标签天线，属于无线通信。

背景技术：

1、射频识别技术(radio frequency identification,rfid)是一种无线通信技术，可以通过无线电信号识别具体目标并读写相关数据信息，在医疗器械，库存跟踪，生产管理等方面应用广泛。rfid系统的工作流程为：标签天线通过接收读写器发出的能量，驱动加载位于标签内部的芯片，再将附带芯片信息的信号发送至读写器，从而通过射频方式完成了身份识别。

2、随着物联网技术在各个领域的推广，使得射频识别技术(rfid)标签应用场景逐渐趋于多样性，一些应用要求将标签安装在不同材料的物品上，例如玻璃，木材甚至金属上。然而，在这些附着材料中尤其是金属对天线性能影响最大，甚至会导致天线不能够正常工作。由于常见的rfid标签天线多为偶极子或者折叠偶极子，当偶极子天线紧贴金属板时，由于镜像原理，在金属板上感应出与偶极子天线电流大小相等相位相反的感应电流，从而干扰偶极子天线电流所造成的辐射场；同时，感应出的镜像电流与原标签天线电流大小相等、相位相反，镜像电流辐射场与原标签天线辐射场相互抵消，使得原标签天线无法正常工作。

3、为了减小所附着金属的影响，已经提出了许多种标签设计方法。现有技术中通过参考了微带天线或平面倒f天线等形式来达到抗金属的目的。微带天线通常也称为贴片天线，辐射贴片和馈线通常贴在或刻在介质基板上，基板的另一侧为金属地板。辐射贴片常见为矩形、原型、偶极子形状等形状，矩形贴片通过调节其边长可以有效的改变其工作频率。调节辐射贴片与馈线接口处的形状可有效的改变其输入阻抗与阻抗匹配形况，当调节好相关参数后，微带天线会呈现出定向辐射的特性；平面倒f天线是与pcb平行的单极天线，在设置好馈源作为激励的基础上用短路臂将辐射贴片与金属地相连接。由于引入了新的短路臂结构，在pifa天线进行参数优化时，除了金属贴片，馈线结构与接口等常规参数(类比微带天线)，还要一同优化短路臂参数。当调节好相关参数后，pifa天线将呈现出定向辐射的特性。虽然现已研究出多种抗金属标签天线，但大部分标签天线仅能实现单面的抗金属性能且抗金属性能较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种多折叠式双面抗金属rfid标签天线，旨在扩大标签天线的适应范围且使得相应的抗金属性能确保良好。

2、为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、本发明提供了一种多折叠式双面抗金属rfid标签天线，其包括由顶部金属贴片、中部辐射贴片及底部金属贴片依次构成的三层一体式折叠结构，且各层贴片的两侧面上均设有绝缘基板；

4、顶部金属贴片能够增加中部辐射贴片的散热面积，而相应的底部金属贴片则能够更好的将标签天线的能量与金属背板进行耦合；其中，所述金属背板是用于测试天线抗金属性能的平面大金属板。

5、所述中部辐射贴片包括辐射臂、芯片及阻抗匹配调节环路；所述阻抗匹配调节环路呈“口”字形环状设置并与所述辐射臂的一端固接；所述辐射臂上靠近所述阻抗匹配调节环路的一端设有馈电端口，所述馈电端口处安装有所述芯片；

6、所述底部金属贴片的一侧通过第一短接线与所述辐射臂的另一端连接，所述底部金属贴片的相邻另一侧则通过第二短接线与所述顶部金属贴片连接。

7、本发明所设计的标签天线的上下表面分别紧贴金属时的性能均能保证相同，天线的增益效果良好；同时，通过巧妙的调整芯片与标签天线的阻抗匹配，标签天线的散射面积得到扩大，标签天线的抗金属目的也得到有效提升。

8、可选的，当顶部金属贴片、中部辐射贴片及底部金属贴片处于折叠状态，所述第二短接线背离所述阻抗匹配调节环路并设置在所述底部金属贴片及顶部金属贴片之间。相应短接线在特定位置上设定能够进一步调节rfid芯片与标签天线的阻抗匹配。

9、可选的，当各贴片处于折叠形态并在金属环境下，折叠状态两面的金属回路的抗金属性能相同。折叠状态下的标签天线，不管是底部金属贴片与所述金属背板贴合还是顶部金属贴片与所述金属背板贴合，两种贴合状态均能体现出相同的高抗金属性能。

10、可选的，所述底部金属贴片与顶部金属贴片为矩形，且所述底部金属贴片与顶部金属贴片的外轮廓尺寸相同；

11、所述中部辐射贴片的整体外轮廓与所述底部金属贴片与顶部金属贴片相适配。

12、可选的，所述绝缘基板包括中间隔离层及基材层；

13、所述中间隔离层包括第一中间隔离层及第二中间隔离层，且所述第一中间隔离层及第二中间隔离层通过背胶分别设置于底部金属贴片与中部辐射贴片之间，以及中部辐射贴片与所述顶部金属贴片之间；

14、折叠状态后的所述底板金属贴片的下表面、中部辐射贴片的上表面与第二中间隔离层下表面之间以及顶部金属贴片的上表面还分别相对应的覆盖有所述基材层。

15、可选的，所述第一中间隔离层与第二中间隔离层厚度相同，且所述基材层的厚度小于各中间隔离层的厚度；

16、所述第一中间隔离层、第二中间隔离层及基材层的形状均与所述中部辐射贴片的形状一致。

17、可选的，所述基材层采用聚对苯二甲酸乙二酯薄膜或聚对苯二甲酸丁二酯薄膜或聚酰亚胺薄膜。

18、可选的，通过折叠形成标签天线的过程为：

19、设定未折叠标签天线的左侧为中部辐射贴片，右侧为底部金属贴片，所述底部金属贴片的下侧为顶部金属贴片；

20、将所述第一中间隔离层相对应的粘连于所述底部金属贴片的上表面，并将所述中部辐射贴片于所述第一短接线处向右翻折，完成第一次折叠；

21、再将所述第二中间隔离层相对应的粘连于经折叠后所述中部辐射贴片的上表面，并将所述顶部金属贴片于所述第二短接线处向上翻折，完成第二次折叠；

22、其中，所述底板金属贴片的下表面、中部辐射贴片的上表面与第二中间隔离层下表面之间以及顶部金属贴片的上表面还分别相对应的覆盖有所述基材层。

23、可选的，所述第一短接线位于天线左侧面的中间，所述第二短接线位于天线前侧面靠近所述第一短接线的一端。

24、其中，所述第一短接线不论是与顶部金属贴片相连接还是与底部金属贴片相连接，该天线均能达到抗金属的目标。但是，所述第二短接线的设计位置则与阻抗匹配有直接相关的定性关系，因此，若要改善芯片与天线结构的阻抗匹配，所述第二短接线应尽可能设置在天线前侧面靠近所述第一短接线的一端。

25、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

26、本发明的标签天线主要由三层贴片构成，底部金属贴片的一侧通过第一短接线连接中部辐射贴片，另一侧通过第二短接线与顶部金属贴片连接，经折叠后的标签天线能够实现良好的双面抗金属性能，尺寸紧凑且适用范围广；通过调整确定第二短接线的连接位置，保证了标签芯片与标签天线之间的良好阻抗匹配，抗金属性能得到显著性的优化。

技术特征：

1.一种多折叠式双面抗金属rfid标签天线，其特征在于，包括由顶部金属贴片（1）、中部辐射贴片（12）及底部金属贴片（2）依次构成的三层一体式折叠结构，且各层贴片的两侧面上均设有绝缘基板；

2.根据权利要求1所述的多折叠式双面抗金属rfid标签天线，其特征在于，当顶部金属贴片（1）、中部辐射贴片（12）及底部金属贴片（2）处于折叠状态，所述第二短接线（7）背离所述阻抗匹配调节环路（5）并设置在所述底部金属贴片（2）及顶部金属贴片（1）之间。

3.根据权利要求2所述的多折叠式双面抗金属rfid标签天线，其特征在于，当各贴片处于折叠形态并在金属环境下，折叠状态两面的金属回路的抗金属性能相同。

4.根据权利要求3所述的多折叠式双面抗金属rfid标签天线，其特征在于，所述底部金属贴片（2）与顶部金属贴片（1）为矩形，且所述底部金属贴片（2）与顶部金属贴片（1）的外轮廓尺寸相同；

5.根据权利要求4所述的多折叠式双面抗金属rfid标签天线，其特征在于，所述绝缘基板包括中间隔离层及基材层（10）；

6.根据权利要求5所述的多折叠式双面抗金属rfid标签天线，其特征在于，所述第一中间隔离层（8）与第二中间隔离层（9）厚度相同，且所述基材层（10）的厚度小于各中间隔离层的厚度；

7.根据权利要求5所述的多折叠式双面抗金属rfid标签天线，其特征在于，所述基材层（10）采用聚对苯二甲酸乙二酯薄膜或聚对苯二甲酸丁二酯薄膜或聚酰亚胺薄膜。

8.根据权利要求5所述的多折叠式双面抗金属rfid标签天线，其特征在于，通过折叠形成标签天线的过程为：

9.根据权利要求8所述的多折叠式双面抗金属rfid标签天线，其特征在于，所述第一短接线（6）位于天线左侧面的中间，所述第二短接线（7）位于天线前侧面靠近所述第一短接线（6）的一端。

技术总结
本发明公开了一种多折叠式双面抗金属RFID标签天线，属于无线通信技术领域。所述天线包括由顶部金属贴片、中部辐射贴片及底部金属贴片依次构成的三层一体式折叠结构，且各层贴片的两侧面上均设有绝缘基板；中部辐射贴片包括辐射臂、芯片及阻抗匹配调节环路；阻抗匹配调节环路呈“口”字形环状设置并与辐射臂的一端固接；辐射臂上靠近阻抗匹配调节环路的一端设有馈电端口，馈电端口处安装有芯片；底部金属贴片的一侧通过第一短接线与辐射臂的另一端连接，底部金属贴片的相邻另一侧则通过第二短接线与顶部金属贴片连接。本发明能够有效改善芯片与天线结构间的阻抗匹配，以实现良好的双面抗金属性能，使用灵活且应用范围广。

技术研发人员：李龙,孙劲松,张堃逸,范琳琳,赵楠,陈萌,李启帆
受保护的技术使用者：永道射频技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17