專利名稱：微型嵌入式超高頻射頻識別抗金屬標簽天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻識別技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微型嵌入式超高頻射頻識別 抗金屬標簽天線。
背景技術(shù)：
射頻識別(Radio frequency identification,簡稱RFID)是一種利用射頻讀取 標簽的自動識別技術(shù)。射頻識別系統(tǒng)一般由閱讀器(Reader)和標簽(Tag)組 成，閱讀器通過射頻讀取標簽上的信息。與傳統(tǒng)條形碼相比，其具有讀取距離 遠、讀取速度快、非可視識別、支持快速讀寫等優(yōu)點；射頻識別技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、 無線通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)相結(jié)合，可實現(xiàn)全球范圍內(nèi)物品的跟蹤與信息共享，在物 流供應(yīng)鏈、生產(chǎn)自動化、公共信息服務(wù)、交通管理及軍事應(yīng)用等眾多領(lǐng)域具有 廣闊的應(yīng)用空間。射頻識別系統(tǒng)主要工作在低頻、高頻、超高頻及微波等頻段。 低頻與高頻射頻識別系統(tǒng)主要利用電感耦合完成識別功能，讀取距離較近。超
高頻與微波頻段射頻識別系統(tǒng)通過電磁波傳播來讀取數(shù)據(jù)，具有較遠的讀取距 離。其中，超高頻由于讀取距離遠、成本低而有望在物流及交通領(lǐng)域獲得廣泛
應(yīng)用。 一般說的射頻識別技術(shù)即指超高頻射頻識別技術(shù)。
在相當一部分超高頻射頻識別應(yīng)用中，需要將標簽粘貼于金屬物體表面， 譬如汽車、鋼瓶、集裝箱等等。由于普通標簽無法應(yīng)用于金屬表面，需要采 用特殊設(shè)計的標簽，稱為抗金屬標簽或金屬標簽。 一般的抗金屬標簽采用微帶 貼片天線或平面倒F天線作為標簽天線，可以將金屬表面作為天線的地平面。 但是，普通抗金屬標簽天線都需要貼在金屬表面，天線的部分體積突出于金屬 表面。而在實際應(yīng)用中，有時需耍將標簽嵌入到金屬物體的M槽之中，以便安 裝與使用。而且有些金屬物體，本身體積就很小，這就要求嵌入的標簽具有微 型特征。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種微型嵌入式超高頻射頻識 別抗金屬標簽天線。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的本發(fā)明微型嵌入式超高頻射 頻識別抗金屬標簽天線，包括陶瓷基片、金屬輻射面、金屬側(cè)面、金屬地平面、 金屬短路線、過孔、第一饋線、第二饋線、射頻識別芯片和饋電板。其中，陶 瓷基片為圓柱形，中心為過孔，金屬輻射面位于陶瓷基片上表面，金屬地平面位于陶瓷基片下表面，金屬側(cè)面位于陶瓷基片的圓柱形側(cè)面，金屬輻射面通過 金屬短路線與金屬側(cè)面相連，金屬側(cè)面與金屬地平面相連。第一饋線、第二饋 線與射頻識別芯片都位于饋電板上，饋電板位于過孔中，第一饋電上端與金屬 輻射面相連，下端與射頻識別芯片相連，第二饋電上端與射頻識別芯片相連， 下端與金屬地面相連。
進一步地，所述金屬輻射面為圓形平板，與陶瓷基片上表面為同心圓，金 屬輻射面的半徑小于陶瓷基片的圓形上表面。所述金屬地平面為圓形平板，與 陶瓷基片下表面為同心圓，且半徑相等。所述金屬側(cè)面與陶瓷基片的側(cè)面形狀、
面積一致。所述與陶瓷基片的介電常數(shù)范圍為10 100。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的微型嵌入式超高頻射頻識別抗金屬標簽天 線體積小巧，并且可以嵌入到金屬物體內(nèi)部，從而實現(xiàn)小型金屬物件的管理與 標識。


圖1是微型嵌入式微型超高頻射頻識別抗金屬標簽天線結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是微型嵌入式微型超高頻射頻識別抗金屬標簽天線分解示意圖； 圖3是微型嵌入式微型超高頻射頻識別抗金屬標簽天線饋電板示意圖； 圖4是微型嵌入式微型超高頻射頻識別抗金屬標簽天線嵌入螺栓應(yīng)用示意
圖5是微型嵌入式微型超高頻射頻識別抗金屬標簽天線嵌入螺栓示例的阻 抗曲線圖6是微型嵌入式微型超高頻射頻識別抗金屬標簽天線嵌入螺栓示例的返 回損耗曲線圖中陶瓷基片1、金屬輻射面2、金屬側(cè)面3、金屬地平面4、金屬短路 線5、過孔6、第一饋線7、第二饋線8、射頻識別芯片9、饋電板IO。
具體實施例方式
超高頻射頻識別標簽為無源標簽， 一般由標簽天線與標簽芯片組成。標簽 天線與標簽芯片都為復(fù)阻抗。標簽從閱讀器天線發(fā)射的詢問信號中獲取能量及 詢問指令。當標簽獲得足夠的能量時，標簽芯片被激活。標簽芯片被激活后， 其根據(jù)閱讀器的詢問指令進行相應(yīng)動作，并通過反向散射調(diào)制來發(fā)射數(shù)據(jù)。對 超高頻射頻識別標簽而言，在如何設(shè)計標簽天線以獲得足夠的能量激活標簽芯 片最為重要。對于嵌入式抗金屬標簽天線， 一方面需要天線具有較好的輻射性 能，另一方面則需要標簽天線與標簽芯片阻抗匹配，以讓實現(xiàn)最大能量傳輸。本發(fā)明通過采用短接的電容板天線實現(xiàn)微型嵌入式抗金屬標簽天線的設(shè) 計。以下以能夠嵌入金屬螺栓體內(nèi)的超高頻射頻識別微型嵌入式抗金屬標簽天 線為實施方案并結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細的說明。
如圖l、 3所示，本發(fā)明微型嵌入式微型超高頻射頻識別抗金屬標簽天線包 括陶瓷基片l、金屬輻射面2、金屬側(cè)面3、金屬地平面4、金屬短路線5、過
孔6、第一饋線7、第二饋線8、射頻識別芯片9和饋電板10。陶瓷基片1為圓 柱形，中心為過孔6，金屬輻射面2位于陶瓷基片1上表面，金屬地平面4位于 陶瓷基片1下表面，金屬側(cè)面3位于陶瓷基片1的圓柱形側(cè)面，金屬輻射面2 通過金屬短路線5與金屬側(cè)面3相連，金屬側(cè)面3與金屬地平面4相連，第一 饋線7、第二饋線8、射頻識別芯片9和饋電板10都位于過孔6之中，第一饋 電7上端與金屬輻射面2相連，下端與射頻識別芯片9相連，第二饋電8上端 與射頻識別芯片9相連，下端與金屬地面4相連。
如圖2、 3所示，所述的金屬輻射面2為圓形平板，與圓柱形陶瓷基片l上 表面為同心圓，但金屬輻射面2的半徑小于陶瓷基片1的圓形上表面的半徑。 金屬地平面4為圓形平板，與圓柱形陶瓷基片1下表面為同心圓，且半徑相等。 金屬側(cè)面3與陶瓷基片1的側(cè)面形狀、面積一致，下端連接陶瓷基片1的下表 面，上端連接陶瓷基片1的上表面。過孔6位于陶瓷基片1的中軸線上。第一 饋線7、第二饋線8、射頻識別芯片9位于饋電板10上，饋電板10位于過孔6 之中。陶瓷基片1的介電常數(shù)范圍為10-100。
如圖3所示，第一饋線7、第二饋線8、射頻識別芯片9位于饋電板10上， 射頻識別芯片9位于第一饋線7和第二饋線8之間，射頻識別芯片9的介電引 腳與第二饋線8連接，射頻識別芯片9的輻射引腳與第一饋線7連接。
對于超高頻射頻識別標簽，其射頻識別芯片9 一般是復(fù)阻抗。為了實現(xiàn)天 線與芯片的最大能量傳輸，則需要天線的輸入阻抗與芯片阻抗共軛匹配，這就 要求天線輸入阻抗的實部和虛部都具有靈活的調(diào)節(jié)的能力。對于本發(fā)明的標簽 天線，其屬于電容板天線的變形，圓形金屬輻射面2即為實現(xiàn)電荷聚集以獲得 較大輻射電阻的金屬板，通過金屬短路線5可以實現(xiàn)其電小天線的諧振電路。 通過調(diào)節(jié)金屬短路線5的長度和寬度可以改變諧振電路的電感值，從而改變其 諧振頻率；調(diào)節(jié)金屬輻射面2的半徑及陶瓷基片1的介電常數(shù)可以改變電路的 電容值，同時也改變諧振頻率。增加金屬短路線5的電感值可以增加天線的電 抗，降低諧振頻率，而增加金屬輻射面2的電容值則可以降低天線的電抗，同 時也降低諧振頻率。因此，通過合理改變天線的金屬短路線5和金屬輻射面2 的尺寸及陶瓷基片1的介電常數(shù)，則可以較好的實現(xiàn)天線諧振頻率的控制及天
5線與芯片的阻抗共軛匹配。
饋電板10可以采用普通FR4印制板，第一饋線7、第二饋線8可以為FR4 印制板上覆銅，射頻識別芯片9可以采用TI(Texas Instruments)公司的 RI_UHF—00001—01型號超高頻RFID標簽芯片。 實施例1
取陶瓷基片1相對介電常數(shù)為39，損耗角正切小于為0.001，厚度為4mm, 半徑為5.8mm，過孔6的半徑為0.6mm，金屬輻射面2的半徑為4.8mm，金屬 短路線5的寬度為0.8mm，第一饋電7的長度為1.5mm,第二饋電8的長度為 1.5mm，射頻識別芯片9的長度為lmm，饋電板10的長度為4mm，寬度為1.2mm， 射頻識別芯片9的阻抗為10-j60Q。通過電磁場仿真，天線的阻抗曲線、返回損 耗曲線分別如圖5與圖6。由圖5與圖6可知，天線的輸入阻抗在中國超高頻射 頻識別的頻帶范圍920MHz 925MHz能夠與射頻識別芯片的阻抗較好的實現(xiàn)共 軛匹配。
在實際應(yīng)用中，如圖4所示，可以在螺栓的頭部設(shè)計一個與標簽天線形狀 吻合或稍微大些的凹槽，將該微型嵌入式抗金屬標簽嵌入在凹槽之中，金屬輻 射面2可以與被嵌入金屬體的表面平齊，金屬側(cè)面3可以緊貼被嵌入金屬體的 凹槽壁，金屬地平面4緊貼被嵌入金屬體的凹槽底。采用符合ISO18000-6C的 射頻識別閱讀器即可以讀寫該標簽的信息。
上述方案只是本發(fā)明的一種具體實施方式
，在符合本發(fā)明的特征下可以有 多種不同應(yīng)用方案，但這些應(yīng)用方案只要符合本發(fā)明的特征，都應(yīng)屬于本發(fā)明 的權(quán)利保護范圍。
權(quán)利要求
1. 一種微型嵌入式超高頻射頻識別抗金屬標簽天線，其特征在于，包括陶瓷基片(1)、金屬輻射面(2)、金屬側(cè)面(3)、金屬地平面(4)、金屬短路線(5)、過孔(6)、第一饋線(7)、第二饋線(8)、射頻識別芯片(9)和饋電板(10)。其中，陶瓷基片(1)為圓柱形，中心為過孔(6)，金屬輻射面(2)位于陶瓷基片(1)上表面，金屬地平面(4)位于陶瓷基片(1)下表面，金屬側(cè)面(3)位于陶瓷基片(1)的圓柱形側(cè)面，金屬輻射面(2)通過金屬短路線(5)與金屬側(cè)面(3)相連，金屬側(cè)面(3)與金屬地平面(4)相連。第一饋線(7)、第二饋線(8)與射頻識別芯片(9)都位于饋電板(10)上，饋電板(10)位于過孔(6)中，第一饋電(7)上端與金屬輻射面(2)相連，下端與射頻識別芯片(9)相連，第二饋電(8)上端與射頻識別芯片(9)相連，下端與金屬地面(4)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述微型嵌入式超高頻射頻識別抗金屬標簽天線，其特 征在于，所述金屬輻射面(2)為圓形平板，與陶瓷基片(1)上表面為同心圓， 金屬輻射面(2)的半徑小于陶瓷基片(1)的圓形上表面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述微型嵌入式超高頻射頻識別抗金屬標簽天線，其特 征在于，所述金屬地平面(4)為圓形平板，與陶瓷基片(1)下表面為同心圓， 且半徑相等。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述微型嵌入式超高頻射頻識別抗金屬標簽天線，其特 征在于，所述金屬側(cè)面(3)與陶瓷基片(1)的側(cè)面形狀、面積一致。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述微型嵌入式超高頻射頻識別抗金屬標簽天線，其特 征在于，所述陶瓷基片(1)的介電常數(shù)范圍為10 100。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微型嵌入式超高頻射頻識別抗金屬標簽天線，包括陶瓷基片、金屬輻射面、金屬側(cè)面、金屬地平面、金屬短路線、過孔、第一饋線、第二饋線、射頻識別芯片和饋電板；本發(fā)明體積小巧，并且可以嵌入到金屬物體內(nèi)部，從而實現(xiàn)小型金屬物件的管理與標識。
文檔編號H01Q1/22GK101533946SQ20091009779
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月23日
發(fā)明者杰 梅, 羅佳駒, 莫凌飛 申請人:杭州杰競科技有限公司