專利名稱：一種uhf rfid電子標(biāo)簽天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻識別電子標(biāo)簽天線，具體地，涉及一種UHF RFID電子標(biāo)簽天線。
背景技術(shù)：
無線射頻識別(Radio Frequency Identification，簡稱RFID)技術(shù)是一種非接觸的自動(dòng)識別技術(shù)，它是將信息在RFID卡(也稱作電子標(biāo)簽)上進(jìn)行編碼，再將此標(biāo)簽粘貼在需要被識別或者追蹤的物品上，在物品移動(dòng)時(shí)就能實(shí)現(xiàn)對該物品的跟蹤，形成“流動(dòng)數(shù)據(jù)庫”。RFID技術(shù)具有可靠性高、保密性強(qiáng)、方便快捷等特點(diǎn)；此外，由于它的數(shù)據(jù)容量大，并可以對標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行更改和加密，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)非視距掃描，因此被廣泛應(yīng)用在包裝、物流等行業(yè)。由于RFID系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是非接觸識別，RFID標(biāo)簽與讀寫器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信過程中起關(guān)鍵作用的是天線，利用天線作為發(fā)送或接收無線電波的裝置。一方面，無源的RFID 標(biāo)簽芯片的啟動(dòng)電路需要通過天線激活，在讀寫器天線產(chǎn)生的電磁場中獲得足夠的能量； 另一方而，天線決定了 RFID標(biāo)簽與讀寫器之間的通信信道和通信方式。因此，在RFID系統(tǒng)中，標(biāo)簽天線占有重要的地位，對其詳細(xì)的研究非常有意義。由于UHF識別距離遠(yuǎn)(一般為幾米)，傳輸速度快，特高頻(Ultra High Frequency, 簡稱UHF)電子標(biāo)簽應(yīng)用范圍很廣，但是UHF RFID電子標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)與應(yīng)用具有以下的難題
⑴阻抗匹配問題要獲得遠(yuǎn)的識別距離，要求天線與芯片良好匹配；但是由于低成本的要求，RFID芯片要與其天線直接相連；而RFID芯片一般具有小電阻、大容抗的阻抗特性， 對天線與芯片的匹配帶來很大的問題；
⑵增益問題要獲得遠(yuǎn)的識別距離，要求天線具有高的增益，而傳統(tǒng)的偶極子增益不會(huì)超過2db，小型化的標(biāo)簽更是以增益降低為代價(jià)的；
⑶成本問題要想大規(guī)模應(yīng)用RFID標(biāo)簽，標(biāo)簽的成本必須降下來，這要求標(biāo)簽圖案必須盡可能簡單，而且最好能在同一平面上；
⑷帶寬問題由于歐洲的UHF標(biāo)準(zhǔn)為850-860MHZ，而北美的UHF標(biāo)準(zhǔn)為910-920MHZ ；故一般要求天線的帶寬最好能全部覆蓋這兩個(gè)頻段。綜上所述，在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在彎折偶極子阻抗匹配困難與帶寬較窄等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種UHF RFID電子標(biāo)簽天線，以實(shí)現(xiàn)彎折偶極子阻抗匹配容易、帶寬較寬與體積小的優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種UHF RFID電子標(biāo)簽天線，包括具有調(diào)諧與支撐作用的介質(zhì)基板，以及設(shè)在所述介質(zhì)基板上表面的諧振金屬天線圖案。進(jìn)一步地，所述諧振金屬天線圖案包括間距可調(diào)式對稱設(shè)置的左Hilbert分形結(jié)構(gòu)與右Hilbert分形結(jié)構(gòu)，以及長度和/或?qū)挾瓤烧{(diào)式設(shè)置在所述左Hilbert分形結(jié)構(gòu)與右Hilbert分形結(jié)構(gòu)之間的“T”型阻抗匹配結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，所述左Hilbert分形結(jié)構(gòu)與右Hilbert分形結(jié)構(gòu)之間的可調(diào)間距為 16-25mm。進(jìn)一步地，所述左HiIbert分形結(jié)構(gòu)或右HiIbert分形結(jié)構(gòu)的邊長可調(diào)范圍為 10-20mm，所述左Hi Ibert分形結(jié)構(gòu)的凹進(jìn)部分或右Hi Ibert分形結(jié)構(gòu)的凹進(jìn)部分的凹進(jìn)深度可調(diào)范圍為3-10mm。進(jìn)一步地，所述“Τ”型阻抗匹配結(jié)構(gòu)的長度可調(diào)范圍為10_20mm，寬度可調(diào)范圍為 3-8mm。進(jìn)一步地，在所述“Τ”型阻抗匹配結(jié)構(gòu)的中間位置，設(shè)有用于與芯片模組導(dǎo)電連接的缺口 ；所述缺口的寬度為l_3mm。進(jìn)一步地，所述諧振金屬天線圖案的線寬可調(diào)范圍為0. 5_2mm。進(jìn)一步地，所述諧振金屬天線圖案通過銀漿印刷在介質(zhì)基板上。進(jìn)一步地，所述介質(zhì)基板包括高分子材料襯底，以及覆在所述高分子材料襯底上的金屬導(dǎo)電層；所述介質(zhì)基板的厚度為0. 05-0. 6mm，相對介電常數(shù)可調(diào)范圍為2_10 ；所述金屬導(dǎo)電層的厚度為13-150um，材質(zhì)包括鋁或銅或銀漿。進(jìn)一步地，所述高分子材料襯底的材質(zhì)包括聚對苯二甲酸乙二醇酯PET或環(huán)氧玻璃纖維板FR4或聚酰亞胺酯PI。本發(fā)明各實(shí)施例的UHF RFID電子標(biāo)簽天線，由于包括具有調(diào)諧與支撐作用的介質(zhì)基板，以及設(shè)在介質(zhì)基板上表面的諧振金屬天線圖案；工作頻率范圍(850-970MHZ)可以涵蓋RFID的主要兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)范圍(歐洲標(biāo)準(zhǔn)860-870MHZ和北美標(biāo)準(zhǔn)910-920MHZ)，以實(shí)現(xiàn)寬頻， 可以同時(shí)在北美和歐洲地區(qū)使用；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中彎折偶極子阻抗匹配困難與帶寬較窄的缺陷，以實(shí)現(xiàn)彎折偶極子阻抗匹配容易、帶寬較寬與體積小的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中
圖ι為根據(jù)本發(fā)明UHF RFID電子標(biāo)簽天線的立體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為根據(jù)本發(fā)明UHF RFID電子標(biāo)簽天線中諧振金屬天線圖案的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為與本發(fā)明UHF RFID電子標(biāo)簽天線相匹配的NXP (30-160歐)芯片模組的天線 Sll 圖4為與本發(fā)明UHF RFID電子標(biāo)簽天線相匹配的NXP (30-160歐)芯片模組的實(shí)施例的阻抗圖。
結(jié)合附圖，本發(fā)明實(shí)施例中附圖標(biāo)記如下
1-介質(zhì)基板；2-左Hilbert分形結(jié)構(gòu)；3-左Hilbert分形結(jié)構(gòu)的凹進(jìn)部分；4- “T”型阻抗匹配結(jié)構(gòu)；5-右Hilbert分形結(jié)構(gòu)；6-金屬導(dǎo)電層。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，如圖1-圖4所示，提供了一種UHF RFID電子標(biāo)簽天線。如圖1和圖2所示，本實(shí)施例包括具有調(diào)諧與支撐作用的介質(zhì)基板1，以及設(shè)在介質(zhì)基板1上表面的諧振金屬天線圖案；諧振金屬天線圖案包括間距可調(diào)式對稱設(shè)置的左 Hi Ibert分形結(jié)構(gòu)2與右Hi Ibert分形結(jié)構(gòu)5，以及長度和/或?qū)挾瓤烧{(diào)式設(shè)置在左Hi Ibert 分形結(jié)構(gòu)2與右Hilbert分形結(jié)構(gòu)5之間的“T”型阻抗匹配結(jié)構(gòu)4。這里，T型匹配結(jié)構(gòu)主要用來調(diào)整UHF RFID電子標(biāo)簽天線的阻抗，尤其能大幅度增加UHF RFID電子標(biāo)簽天線的虛部，調(diào)整的幅度與其所圍的面積有關(guān)，面積越大，天線的阻抗越大；反之，天線的阻抗越小。在上述實(shí)施例中，上述諧振金屬天線圖案的線寬可調(diào)范圍為0. 5_2mm，諧振金屬天線圖案通過銀漿印刷在介質(zhì)基板1上；介質(zhì)基板1的厚度為0. 05-0. 6mm，相對介電常數(shù)可調(diào)范圍為2-10 ；介質(zhì)基板1包括高分子材料襯底，以及覆在高分子材料襯底上的金屬導(dǎo)電層6 ；所述金屬導(dǎo)電層6的厚度為13-150um，材質(zhì)包括鋁或銅或銀漿；高分子材料襯底的材質(zhì)包括聚對苯二甲酸乙二醇酯PET或環(huán)氧玻璃纖維板FR4或聚酰亞胺酯PI。在上述實(shí)施例中，左Hilbert分形結(jié)構(gòu)2與右Hilbert分形結(jié)構(gòu)5之間的可調(diào)間距為16-25mm，左Hilbert分形結(jié)構(gòu)2或右Hilbert分形結(jié)構(gòu)5的邊長可調(diào)范圍為10_20mm， 左Hilbert分形結(jié)構(gòu)的凹進(jìn)部分3或右Hilbert分形結(jié)構(gòu)的凹進(jìn)部分的凹進(jìn)深度可調(diào)范圍為 3-10mmo在上述實(shí)施例中，“Τ”型阻抗匹配結(jié)構(gòu)4的長度可調(diào)范圍為10_20mm，寬度可調(diào)范圍為3-8mm，可以使得該UHF RFID電子標(biāo)簽天線的阻抗能夠匹配常用的芯片模組(一般實(shí)部在80歐以下，虛部在220歐以下)；在“T”型阻抗匹配結(jié)構(gòu)4的中間位置，設(shè)有用于與芯片模組(如圖3與圖4所示的NXP (30-160歐)芯片模組)導(dǎo)電連接(可以通過導(dǎo)電膠連接、 錫膏焊接或機(jī)械鉚接)的缺口，缺口的寬度范圍為l_3mm (—般在2mm左右)。在上述實(shí)施例中，UHF RFID電子標(biāo)簽天線的諧振頻率(應(yīng)適用于UHF頻段)，主要是由左Hilbert分形結(jié)構(gòu)2與右Hilbert分形結(jié)構(gòu)5的邊長、左Hilbert分形結(jié)構(gòu)的凹進(jìn)部分3或右Hilbert分形結(jié)構(gòu)的凹進(jìn)部分的凹進(jìn)深度、介質(zhì)基板1的介電常數(shù)及厚度和介質(zhì)基板11的介電常數(shù)及其厚度決定；左Hilbert分形結(jié)構(gòu)2與右Hilbert分形結(jié)構(gòu)5的邊長越大，左Hilbert分形結(jié)構(gòu)的凹進(jìn)部分3或右Hilbert分形結(jié)構(gòu)的凹進(jìn)部分的凹進(jìn)深度越深，介質(zhì)基材的介電常數(shù)和厚度越大，諧振頻率越少；反之諧振頻率越大。上述實(shí)施例的UHF RFID電子標(biāo)簽天線，是基于帶有T型匹配網(wǎng)絡(luò)的分形結(jié)構(gòu)的天線，引入“T”型阻抗匹配結(jié)構(gòu)4，便于實(shí)現(xiàn)UHF RFID電子標(biāo)簽天線與芯片模組的匹配，實(shí)部可調(diào)范圍為1-150歐，虛部可調(diào)范圍為H80歐；由于采用Hilbert分形結(jié)構(gòu)，總體尺寸在 56mm* 18mm附近，有利于減少UHF RFID電子標(biāo)簽天線的整體尺寸，實(shí)現(xiàn)小型化；總之，該UHFRFID電子標(biāo)簽天線，具有結(jié)構(gòu)簡單、容易加工、成本低、小型化與寬頻帶等特點(diǎn)。綜上所述，本發(fā)明各實(shí)施例的UHF RFID電子標(biāo)簽天線，由于包括具有調(diào)諧與支撐作用的介質(zhì)基板，以及設(shè)在介質(zhì)基板上表面的諧振金屬天線圖案；工作頻率范圍 (850-970MHZ)可以涵蓋RFID的主要兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)范圍(歐洲標(biāo)準(zhǔn)860-870MHZ和北美標(biāo)準(zhǔn) 910-920MHZ),以實(shí)現(xiàn)寬頻，可以同時(shí)在北美和歐洲地區(qū)使用；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中阻抗匹配性能差、增益低、成本高與帶寬小的缺陷，以實(shí)現(xiàn)彎折偶極子阻抗匹配容易、帶寬較寬與體積小的優(yōu)點(diǎn)。最后應(yīng)說明的是以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種UHF RFID電子標(biāo)簽天線，其特征在于，包括具有調(diào)諧與支撐作用的介質(zhì)基板， 以及設(shè)在所述介質(zhì)基板上表面的諧振金屬天線圖案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的UHFRFID電子標(biāo)簽天線，其特征在于，所述諧振金屬天線圖案包括間距可調(diào)式對稱設(shè)置的左Hilbert分形結(jié)構(gòu)與右Hilbert分形結(jié)構(gòu)，以及長度和/ 或?qū)挾瓤烧{(diào)式設(shè)置在所述左Hilbert分形結(jié)構(gòu)與右Hilbert分形結(jié)構(gòu)之間的“T”型阻抗匹配結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的UHFRFID電子標(biāo)簽天線，其特征在于，所述左Hilbert分形結(jié)構(gòu)與右Hilbert分形結(jié)構(gòu)之間的可調(diào)間距為16-25mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的UHFRFID電子標(biāo)簽天線，其特征在于，所述左Hilbert 分形結(jié)構(gòu)或右Hilbert分形結(jié)構(gòu)的邊長可調(diào)范圍為10-20mm，所述左Hilbert分形結(jié)構(gòu)的凹進(jìn)部分或右Hilbert分形結(jié)構(gòu)的凹進(jìn)部分的凹進(jìn)深度可調(diào)范圍為3-10mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的UHFRFID電子標(biāo)簽天線，其特征在于，所述“T”型阻抗匹配結(jié)構(gòu)的長度可調(diào)范圍為10-20mm，寬度可調(diào)范圍為3_8mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的UHFRFID電子標(biāo)簽天線，其特征在于，在所述“T”型阻抗匹配結(jié)構(gòu)的中間位置，設(shè)有用于與芯片模組導(dǎo)電連接的缺口 ；所述缺口的寬度為l_3mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的UHFRFID電子標(biāo)簽天線，其特征在于，所述諧振金屬天線圖案的線寬可調(diào)范圍為0. 5-2mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的UHFRFID電子標(biāo)簽天線，其特征在于，所述諧振金屬天線圖案通過銀漿印刷在介質(zhì)基板上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的UHFRFID電子標(biāo)簽天線，其特征在于，所述介質(zhì)基板包括高分子材料襯底，以及覆在所述高分子材料襯底上的金屬導(dǎo)電層；所述介質(zhì)基板的厚度為 0. 05-0. 6mm，相對介電常數(shù)可調(diào)范圍為2_10 ；所述金屬導(dǎo)電層的厚度為13_150um，材質(zhì)包括鋁或銅或銀漿。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的UHFRFID電子標(biāo)簽天線，其特征在于，所述高分子材料襯底的材質(zhì)包括聚對苯二甲酸乙二醇酯PET或環(huán)氧玻璃纖維板FR4或聚酰亞胺酯PI。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種UHFRFID電子標(biāo)簽天線，包括具有調(diào)諧與支撐作用的介質(zhì)基板，以及設(shè)在所述介質(zhì)基板上表面的諧振金屬天線圖案。本發(fā)明所述UHFRFID電子標(biāo)簽天線，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中彎折偶極子阻抗匹配困難與帶寬較窄等缺陷，以實(shí)現(xiàn)彎折偶極子阻抗匹配容易、帶寬較寬與體積小的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H01Q1/38GK102509872SQ20111032563
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者安兵, 龔?fù)?申請人:無錫邦普氿順微電子有限公司