專利名稱：一種源于eng材料的雙面超小型uhf rfid標(biāo)簽天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種射頻識別電子標(biāo)簽，尤其是超小型、全向性的電子標(biāo)簽。
背景技術(shù)：
射頻識別(Radio Frequency Identification,簡稱RFID)技術(shù)是一種通過無線射頻方式進(jìn)行非接觸式雙向數(shù)據(jù)通信，從而對目標(biāo)加以識別的技術(shù)。射頻識別系統(tǒng)通常由閱讀器和電子標(biāo)簽組成。電子標(biāo)簽由標(biāo)簽芯片和標(biāo)簽天線組成，通過電磁波與讀寫器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，具有智能讀寫和加密通信等功能。標(biāo)簽天線是RFID系統(tǒng)中至關(guān)重要的組成部分，RFID系統(tǒng)通過標(biāo)簽天線發(fā)射、接收電磁波，從而實現(xiàn)閱讀器對電子標(biāo)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(yuǎn)、數(shù)據(jù)傳輸速率高等優(yōu)點而受到廣泛關(guān)注和研究。目前，超高頻標(biāo)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(dá)到減小體積和提高性能等目標(biāo)，但是，基于這種單面彎折偶極子結(jié)構(gòu)的標(biāo)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(jìn)一步改進(jìn)。

實用新型內(nèi)容本實用新型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)——彎折線引入超高頻標(biāo)簽天線的設(shè)計中，設(shè)計一種區(qū)別于單面彎折偶極子天線的新型標(biāo)簽天線結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)使標(biāo)簽天線進(jìn)一步小型化并且具有較高性能的目標(biāo)。采用本實用新型所述結(jié)構(gòu)的標(biāo)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(yīng)用于其它標(biāo)簽芯片和工作頻率。本實用新型提供了一種解決標(biāo)簽天線進(jìn)一步小型化問題的方法，特別適合在RFID票務(wù)系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)等需要標(biāo)簽天線小型化和全向性的領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。本實用新型的技術(shù)方案為:一種源于ENG材料的雙面超小型UHF RFID標(biāo)簽天線，其特征在于，所述標(biāo)簽天線包括:雙面天線結(jié)構(gòu)、基板、RFID標(biāo)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(biāo)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(dǎo)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(guān)系可以分別調(diào)整。所述RFID標(biāo)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(lǐng)域，也可用于其它需要應(yīng)用天線的領(lǐng)域。[0013]本實用新型的有益效果是:通過在遠(yuǎn)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(biāo)簽天線結(jié)構(gòu)，不僅使標(biāo)簽天線總體積得到進(jìn)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(biāo)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(jìn)一步減少了單面彎折偶極子天線需要增加匹配網(wǎng)絡(luò)所占的空間。最終，采用本實用新型所述結(jié)構(gòu)的標(biāo)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(yīng)用于其它標(biāo)簽芯片或輸入阻抗為其它值的天線應(yīng)用領(lǐng)域。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進(jìn)一步說明。

圖1是本實用新型工作于915MHz時的優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型工作于915MHz時的優(yōu)選實施例的電小貼片偶極子(位于基板一面)的不意圖。圖3是本實用新型工作于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是本實用新型工作于915MHz時的優(yōu)選實施例(理想無耗)的Sll參數(shù)仿真圖。圖5是本實用新型工作于915MHz時的優(yōu)選實施例(理想無耗)的輸入阻抗仿真圖。
圖6是本實用新型工作于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(biāo)簽芯片，2.電小貼片偶極子，3.基板，4.彎折線結(jié)構(gòu)。
具體實施方式
以下結(jié)合說明書附圖及具體實施例進(jìn)一步說明本實用新型的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。如圖1所示，是本實用新型一種源于ENG材料的雙面超小型UHF RFID標(biāo)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( ε ^ = 4.4，μ ^ = I)基板3、RFID標(biāo)簽芯片I (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(dǎo)體加工。本實用新型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，是本實用新型工作于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(biāo)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(biāo)簽芯片I應(yīng)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(biāo)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，是本實用新型工作于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)鏡像對稱得到，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(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。如圖4和圖5所示，是本實用新型工作于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10.76Ω，虛部為143.73 Ω，與Monza4RFID標(biāo)簽芯片的11_」143Ω阻抗形成了很好的共軛匹配。如圖6所示，是本實用新型工作于915MHz時的優(yōu)選實施例的E面和H面增益仿真圖，由圖可見，本實用新型所述標(biāo)簽天線具有很好的全向性。注:假設(shè)將本實用新型所述標(biāo)簽天線的中心放置于三維直角坐標(biāo)系的原點且芯片與XOZ面共面，所述標(biāo)簽天線的電小貼片偶極子軸線沿Z方向放置，則所述標(biāo)簽天線的E面為XOZ面，H面為XOY面。以上僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型內(nèi)容所做的等效變換，或?qū)⒈緦嵱眯滦椭苯?間接運用在具體設(shè)備或者其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均包括在本實用新型的專利保護(hù)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(biāo)簽天線，其特征在于，所述標(biāo)簽天線包括:雙面天線結(jié)構(gòu)、基板、RFID標(biāo)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(biāo)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(biāo)簽天線，其特征在于，所述天線采用雙面導(dǎo)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(biāo)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2所述的標(biāo)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(guān)系可以分別調(diào)整。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)簽天線，其特征在于，所述RFID標(biāo)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。
專利摘要本實用新型公開了一種源于ENG材料的雙面超小型UHF RFID標(biāo)簽天線，屬于射頻識別技術(shù)領(lǐng)域。所述標(biāo)簽天線在基板正反兩面蝕刻(或采用其它技術(shù)方法)導(dǎo)體作為天線結(jié)構(gòu)，其中，一面為遠(yuǎn)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(biāo)簽芯片與電小貼片偶極子的兩臂相連。所述標(biāo)簽天線可應(yīng)用于UHF或微波等頻段，以中心頻率為915MHz，芯片采用Monza 4為例，采用本實用新型所述結(jié)構(gòu)的標(biāo)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(yīng)用于其它標(biāo)簽芯片和工作頻率。本實用新型提供了一種解決標(biāo)簽天線進(jìn)一步小型化問題的方法，特別適合在RFID票務(wù)系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)等需要標(biāo)簽天線小型化和全向性的領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。
文檔編號H01Q1/22GK203039099SQ201320005150
公開日2013年7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(xué)