一种rfid超高频片上天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种RFID超高频片上天线，包括：内环线圈，外环线圈，硅衬底，以及两个射频端口；外环线圈首尾相接，并与两个射频端口相连；内环线圈和射频端口一段相连，另外一端开路；外环线圈、内环线圈覆盖于硅衬底之上，通过硅衬底，外环线圈形成跨接通路。通过设计内外环线圈的长度、线宽、线间距，以及内环线圈和外环线圈的连接点位置，可控制天线阻抗。
【专利说明】
一种RF ID超高频片上天线
技术领域
[0001 ] 本实用新型涉及天线设计技术领域，尤其涉及一种可用于RFID(Rad1 FrequencyIdentificat1n)领域的无源超高频(UHF)片上天线。
【背景技术】
[0002]RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术。RFID在物流、制造、医疗、运输、零售、国防等等方面得到了广泛应用。超高频RFID技术是RFID技术的一种。超高频RFID标签的主要构成是天线和芯片。
[0003]随着技术的发展，对标签小型化、低成本的要求越来越高，片上天线能够满足标签的这两个要求。虽然片上天线具有小型化、低成本的优点，但是同时具有读距离近的缺点。所以解决片上天线读距离的技术非常重要。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型提供了一种提高片上天线读距离的天线设计方法，并进行了实际的设计加工。本实用新型设计的片上天线标签，使用商用阅读器测试距离大于4mm。
[0005]本实用新型的上述目的是通过如下的技术方案予以实现的:
[0006]首先采用近场天线设计原理。这意味着要想取得更远的读距离，需要谐振和高Q值，Q值是品质因数。本实用新型主要考虑实现天线和芯片的谐振。
[0007]传统的实现方法如下:
[0008]天线形式为单纯的线圈，线圈的两端和芯片的两个射频端口相连。
[0009]传统实现方法的缺点是:芯片的电容值是固定的，线圈的面积有限。这意味着在苛刻的小面积内，难以实现线圈和芯片的谐振。
[0010]本实用新型的实现方法如下:
[0011]a)将天线分为两部分，分别实现读写器线圈耦合功能，以及标签芯片谐振功能。
[0012]b)天线的第一部分是传统的首尾相接外环线圈，外环线圈和芯片射频两端口相连，以保证和读写器线圈耦合，能够产生足够大的感生电动势。
[0013]c)外环线圈需要进行跨接，本实用新型的跨接使用了底层金属，形成了跨接的通路。
[0014]d)天线的第二部分是内环的线圈，内环线圈和射频端口的一端相连，另外一端开路。内环线圈能够提供足够大的寄生电容，相等于改变了芯片的阻抗，使得线圈实现谐振更容易。
[0015]e)内环的线圈的非开路端可以接在距离射频端口较近的非射频端口位置，并将此位置作为设计参数，用来对天线进行优化。
[0016]本实用新型不局限于某一种芯片，可以实现在绝大多数超高频标签芯片上。
【附图说明】
[0017]图1本实用新型所述片上天线结构示意图；
[0018]图2本实用新型所述片上天线外环线圈跨接线示意图；
[0019]图3是片上天线显微镜实物照片示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面参照本实用新型的附图，更详细的描述出本实用新型的一个实施例。
[0021 ]图1为所设计天线结构示意图。其中al为硅衬底，a2是射频端口 RFl，a3是射频端口RF2，射频端口在图1中用圆柱体表示。a4是外环线圈，a5是内环线圈，a4和a5之间是a6连接点。a6通过底层金属连线连接射频端口 a2，连线在图1中未标出。其中，硅衬底al之上覆盖着外环线圈、内环线圈及两个射频端口 RF I和RF2，两个射频端口位于a I的对角，外环线圈a4位于外围，内部为内环线圈a5。图2为片上天线外环线圈跨接线示意图。bl为硅衬底示意图，b2是射频端口 RFl，b3是射频端口 RF2，射频端口在图1中用圆柱体表示。b4是外环线圈，b5是内环线圈，b4和b5之间是b6连接点，b6通过底层金属连线b7连接射频端口 b2。通过设计b6的位置和b5的长度可以调整天线的阻抗值。
[0022]图3是片上天线显微镜实物照片示意图，示意图的边缘可以看到Cl硅衬底，c2是射频端口 RFl，c3是射频端口 RF2。c4是外环线圈，c5是内环线圈，c4和c5之间是c6连接点，c6通过底层金属连线c7连接射频端口 c2。
[0023]采用本实用新型所述方法设计的片上天线面积0.7平方毫米，在常用商用阅读器条件下，读距离可达到4mm。本实用新型中的内环线圈也可删除，同样可实现本实用新型的功能。
[0024]上述实施例只是本实用新型的举例，尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解:在不脱离本实用新型及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本实用新型不应局限于实施例和附图所公开的内容。
【主权项】
1.一种RFID超高频片上天线，其特征在于，包括:内环线圈，外环线圈，硅衬底，以及两个射频端口 ； 外环线圈首尾相接，并与两个射频端口相连； 内环线圈和射频端口 一段相连，另外一端开路； 外环线圈、内环线圈覆盖于硅衬底之上，通过硅衬底，外环线圈形成跨接通路。2.根据权利要求1所述的片上天线，其特征在于，外环线圈和内环线圈之间通过连接点相连，连接点通过底层金属连接与射频端口 2相连。3.根据权利要求1或2所述的片上天线，其特征在于，内环线圈的非开路端接在近射频端口位置或直接与射频端口相连，另一端悬空。4.根据权利要求3所述的片上天线，其特征在于，删除内环线圈。5.根据权利要求4所述的片上天线，其特征在于，所述片上天线面积为0.7平方毫米。
【文档编号】H01Q7/00GK205429145SQ201520969138
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年11月30日
【发明人】陈会军
【申请人】华大半导体有限公司