專利名稱：一種源于eng材料的雙面超小型uhf rfid標簽天線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種射頻識別電子標簽，尤其是超小型、全向性的電子標簽。
背景技術：
射頻識別(Radio Frequency Identification,簡稱RFID)技術是一種通過無線射頻方式進行非接觸式雙向數(shù)據(jù)通信，從而對目標加以識別的技術。射頻識別系統(tǒng)通常由閱讀器和電子標簽組成。電子標簽由標簽芯片和標簽天線組成，通過電磁波與讀寫器進行數(shù)據(jù)交換，具有智能讀寫和加密通信等功能。標簽天線是RFID系統(tǒng)中至關重要的組成部分，RFID系統(tǒng)通過標簽天線發(fā)射、接收電磁波，從而實現(xiàn)閱讀器對電子標簽的識別。
射頻識別系統(tǒng)主要工作在低頻、高頻、超高頻和微波頻段。其中，工作在超高頻(UHF)頻段的射頻識別系統(tǒng)由于具有體積小、讀取距離遠、數(shù)據(jù)傳輸速率高等優(yōu)點而受到廣泛關注和研究。目前，超高頻標簽天線多采用單面彎折偶極子結(jié)構(gòu)，通過不同方法優(yōu)化彎折形狀來達到減小體積和提高性能等目標，但是，基于這種單面彎折偶極子結(jié)構(gòu)的標簽天線體積仍然較大，性能也不夠好，需要采用其它原理和結(jié)構(gòu)來進一步改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是將一種源于ENG(Negative Permittivity)材料的近場諧振寄生結(jié)構(gòu)一彎折線引入超高頻標簽天線的設計中，設計一種區(qū)別于單面彎折偶極子天線的新型標簽天線結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)使標簽天線進一步小型化并且具有較高性能的目標。采用本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)的標簽天線體積超小，并且具有較寬的工作帶寬、全向性和廣泛的適用性，只需簡單調(diào)節(jié)就可應用于其它標簽芯片和工作頻率。本發(fā)明提供了一種解決標簽天線進一步小型化問題的方法，特別適合在RFID票務系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)等需要標簽天線小型化和全向性的領域進行應用。本發(fā)明的技術方案為一種源于ENG材料的雙面超小型UHF RFID標簽天線，其特征在于，所述標簽天線包括雙面天線結(jié)構(gòu)、基板、RFID標簽芯片；所述雙面天線結(jié)構(gòu)位于所述基板正反兩面；所述RFID標簽芯片與所述雙面天線結(jié)構(gòu)中的電小貼片偶極子的兩臂相連。所述天線采用雙面導體結(jié)構(gòu)，分別位于基板兩面，一面為電小貼片偶極子，另一面為彎折線結(jié)構(gòu)。所述電小貼片偶極子的長度和寬度可以調(diào)整。所述彎折線結(jié)構(gòu)的各邊長度、線寬、彎折圈數(shù)、彎折弧度、各邊之間的幾何位置關系可以分別調(diào)整。所述RFID標簽芯片和所述電小貼片偶極子在所述基板上的位置可以在所述基板
上調(diào)整。所述雙面天線結(jié)構(gòu)不只限于RFID領域，也可用于其它需要應用天線的領域。
本發(fā)明的有益效果是通過在遠小于工作波長的電小貼片偶極子附近引入源于ENG材料的彎折線結(jié)構(gòu)，提出了一種新型雙面超小型RFID標簽天線結(jié)構(gòu)，不僅使標簽天線總體積得到進一步減小，而且還具有較好的性能。雙面天線的各面天線結(jié)構(gòu)之間沒有直接的電氣連接，通過耦合傳遞電流，通過調(diào)整電小貼片偶極子的長度、寬度，以及彎折線結(jié)構(gòu)的各邊長度和線寬，可以實現(xiàn)對標簽天線的輸入阻抗實部和虛部的調(diào)整，實現(xiàn)自匹配，從而進一步減少了單面彎折偶極子天線需要增加匹配網(wǎng)絡所占的空間。最終，采用本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)的標簽天線體積超小，并且具有較寬的工作帶寬、全向性和廣泛的適用性，只需簡單調(diào)節(jié)就可應用于其它標簽芯片或輸入阻抗為其它值的天線應用領域。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。圖1是本發(fā)明工作于915MHz時的優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明工作于915MHz時的優(yōu)選實施例的電小貼片偶極子(位于基板一面)的示意圖。圖3是本發(fā)明工作于915MHz時的優(yōu)選實施例的彎折線結(jié)構(gòu)(位于基板另一面)的示意圖。圖4是本發(fā)明工作于915MHz時的優(yōu)選實施例(理想無耗)的Sll參數(shù)仿真圖。圖5是本發(fā)明工作于915MHz時的優(yōu)選實施例(理想無耗)的輸入阻抗仿真圖。圖6是本發(fā)明工作于915MHz時的優(yōu)選實施例的E面和H面增益仿真圖。圖中，1. RFID標簽芯片，2.電小貼片偶極子，3.基板，4.彎折線結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式以下結(jié)合說明書附圖及具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術方案。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖1所示，是本發(fā)明一種源于ENG材料的雙面超小型UHF RFID標簽天線的優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例包括FR4( L = 4.4, Ur= I)基板3、RFID標簽芯片1(本實施例中使用的是Monza 4芯片，工作頻率為915MHz時的阻抗為ll_jl43 Ω )、電小貼片偶極子2、彎折線結(jié)構(gòu)4，根據(jù)不同條件和需求，電小貼片偶極子2和彎折線結(jié)構(gòu)4可采用銅、鋁或銀等導體加工。本發(fā)明說明書中所提的仿真結(jié)果均為理想無耗情況下的結(jié)果。如圖2所示，是本發(fā)明工作于915MHz時的優(yōu)選實施例的電小貼片偶極子(位于基板一面)的示意圖。圖中，RFID標簽芯片I與電小貼片偶極子2的兩臂相連，均位于尺寸為19. 2*32*0. 7mm3的FR4基板3的一面，其中，RFID標簽芯片I應位于基板3的中心位置。此外，增加(減小)電小貼片偶極子2的寬度可以減小(增加)標簽天線輸入阻抗的實部，增加(減小)電小貼片偶極子2的長度可以降低(提高)工作頻率。如圖3所示，是本發(fā)明工作于915MHz時的優(yōu)選實施例的彎折線結(jié)構(gòu)(位于基板另一面)的示意圖。圖中，彎折線結(jié)構(gòu)4位于基板3的另一面，由一個彎折線結(jié)構(gòu)鏡像對稱得至IJ，工作頻段的變換可以通過調(diào)整彎折線結(jié)構(gòu)的各邊長度、線寬和彎折圈數(shù)實現(xiàn)，通過合理調(diào)整電小貼片偶極子和彎折線結(jié)構(gòu)，可以滿足各國UHF頻段RFID應用標準。
如圖4和圖5所示，是本發(fā)明工作于915MHz時的優(yōu)選實施例的Sll參數(shù)和輸入阻抗仿真圖。此優(yōu)選實施例在915MHz時的輸入阻抗實部為10. 76 Ω，虛部為143. 73 Ω，與Monza 4RFID標簽芯片的11_」143Ω阻抗形成了很好的共軛匹配。如圖6所示，是本發(fā)明工作于915MHz時的優(yōu)選實施例的E面和H面增益仿真圖，由圖可見，本發(fā)明所述標簽天線具有很好的全向性。注假設將本發(fā)明所述標簽天線的中心放置于三維直角坐標系的原點且芯片與XOZ面共面，所述標簽天線的電小貼片偶極子軸線沿Z方向放置，則所述標簽天線的E面為XOZ面，H面為XOY面。以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā) 明內(nèi)容所做的等效變換，或?qū)⒈景l(fā)明直接/間接運用在具體設備或者其它相關的技術領域，均包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種源于ENG材料的雙面超小型UHF RFID標簽天線，其特征在于，所述標簽天線包括雙面天線結(jié)構(gòu)、基板、RFID標簽芯片；所述雙面天線結(jié)構(gòu)位于所述基板正反兩面；所述RFID標簽芯片與所述雙面天線結(jié)構(gòu)中的電小貼片偶極子的兩臂相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標簽天線，其特征在于，所述天線采用雙面導體結(jié)構(gòu)，分別位于基板兩面，一面為電小貼片偶極子，另一面為彎折線結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的標簽天線，其特征在于，所述電小貼片偶極子的長度和寬度可以調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的標簽天線，其特征在于，所述彎折線結(jié)構(gòu)的各邊長度、線寬、彎折圈數(shù)、彎折弧度、各邊之間的幾何位置關系可以分別調(diào)整。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標簽天線，其特征在于，所述RFID標簽芯片和所述電小貼片偶極子在所述基板上的位置可以在所述基板上調(diào)整。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的標簽天線，其特征在于，所述雙面天線結(jié)構(gòu)不只限于 RFID領域，也可用于其它需要應用天線的領域。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種源于ENG材料的雙面超小型UHF RFID標簽天線，屬于射頻識別技術領域。所述標簽天線在基板正反兩面蝕刻(或采用其它技術方法)導體作為天線結(jié)構(gòu)，其中，一面為遠小于工作波長的電小貼片偶極子，另一面為源于ENG材料的彎折線結(jié)構(gòu)，標簽芯片與電小貼片偶極子的兩臂相連。所述標簽天線可應用于UHF或微波等頻段，以中心頻率為915MHz，芯片采用Monza 4為例，采用本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)的標簽天線總體積僅為19.2*32*0.7mm3(0.059*0.098*0.002λ3)，具有較寬的工作帶寬、全向性和廣泛的適用性，只需簡單調(diào)節(jié)就可應用于其它標簽芯片和工作頻率。本發(fā)明提供了一種解決標簽天線進一步小型化問題的方法，特別適合在RFID票務系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)等需要標簽天線小型化和全向性的領域進行應用。
文檔編號H01Q1/38GK103022683SQ20131000379
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月6日
發(fā)明者李莉, 王霖川 申請人:北京郵電大學