專利名稱：一種耦合饋電水平全向環(huán)形rfid標(biāo)簽天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于天線技術(shù)與無(wú)線通信領(lǐng)域，涉及一種耦合饋電水平全向環(huán)形RFID標(biāo)簽天線。
背景技術(shù)：
射頻識(shí)別即RFID (Radio Frequency Identification)技術(shù)，又稱電子標(biāo)簽、無(wú)線射頻識(shí)別，是一種可通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫(xiě)相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸的通信技術(shù)。常用的無(wú)源RFID有低頻(125k 134.2K)、高頻(13.56Mhz)、超高頻(860-960MHz)。RFID標(biāo)簽天線作為RFID系統(tǒng)的重要組成部分，它的性能將極大的影響整個(gè)RFID系統(tǒng)的效率與質(zhì)量。影響RFID天線性能的主要因素包括天線的尺寸、工作頻段、阻抗及增益等。一般常用的RFID天線常采用彎折線型偶極子形式，便于縮減天線尺寸及天線加工。該類型天線方向圖為垂直于天線面，因此使用時(shí)貼附于目標(biāo)物體垂直外表面。當(dāng)目標(biāo)物體的垂直側(cè)面為不規(guī)則面或者面積不足以提供RFID標(biāo)簽貼附的空間時(shí)，RFID標(biāo)簽需要貼附于目標(biāo)物體的頂面或底面，偶極子形式的RFID天線不再適用。為了應(yīng)對(duì)這種特殊情況，方向圖平行于天線面的RFID標(biāo)簽天線是一種比較好的選擇。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種耦合饋電水平全向環(huán)形RFID標(biāo)簽天線。
本實(shí)用新型包括基底、輻射外環(huán)及耦合饋電內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)，輻射外環(huán)與饋電內(nèi)環(huán)為同心結(jié)構(gòu)。所述的輻射外環(huán)中周期性加載四個(gè)交指電容，四個(gè)交指電容結(jié)構(gòu)相同。所述的饋電內(nèi)環(huán)加載一個(gè)交指電容與一個(gè)RFID芯片，電容與芯片關(guān)于饋電內(nèi)環(huán)圓心對(duì)稱。所述的耦合饋電水平全向環(huán)形RFID標(biāo)簽天線工作在FCC頻段，即902_928MHz頻段。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:耦合饋電水平全向環(huán)形RFID標(biāo)簽，包括基底、輻射外環(huán)及耦合饋電內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)，輻射外環(huán)與饋電內(nèi)環(huán)為同心結(jié)構(gòu)。其中，輻射外環(huán)中周期性加載四個(gè)交指電容，四個(gè)交指電容結(jié)構(gòu)相同；其中，饋電內(nèi)環(huán)加載一個(gè)交指電容與一個(gè)RFID芯片，電容與芯片關(guān)于饋電內(nèi)環(huán)圓心對(duì)稱。本實(shí)用新型具有的有益效果是:本實(shí)用新型的RFID天線具有小型結(jié)構(gòu)，且能夠工作在FCC頻段(902_928MHz )下，同時(shí)天線在水平面上具有良好的全向性，其閱讀距離可以達(dá)到9.5m，可貼附于目標(biāo)物體的頂面與底面使用。同時(shí)該天線具有良好的可調(diào)節(jié)特性，可通過(guò)調(diào)節(jié)外環(huán)與內(nèi)環(huán)的電容輕松實(shí)現(xiàn)整體尺寸的調(diào)節(jié)。

圖1為天線的整體結(jié)構(gòu)圖；圖2為外環(huán)中交指電容的結(jié)構(gòu)圖；圖3為內(nèi)環(huán)中的交指電容的結(jié)構(gòu)圖；圖4為天線的輸入阻抗測(cè)試結(jié)果圖。圖5為標(biāo)簽的閱讀距離測(cè)試圖。圖6為925MHz時(shí)標(biāo)簽的方向性測(cè)試圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳述:如圖1所示，本實(shí)用新型中MMO天線由輻射外環(huán)1-1和饋電內(nèi)環(huán)1-2組成。天線的總體尺寸是43mmX43mm，基底1_6采用的是RFID標(biāo)簽加工中常用的PET材料，它的介電常數(shù)為4.3，結(jié)構(gòu)參數(shù)為45mmX45mmX0.05mm。外環(huán)上周期加載四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的交指電容1-3，內(nèi)環(huán)加載一個(gè)交指電容1-4，RFID芯片1-5置于內(nèi)環(huán)上與交指電容對(duì)稱的。外環(huán)半徑(從圓心到環(huán)寬中間處)為20mm，環(huán)寬3mm;內(nèi)環(huán)半徑(從圓心到環(huán)寬中間處)為10mm，環(huán)寬3mm ο外環(huán)加載的交指電容的結(jié)構(gòu)如圖2所示，它是由3對(duì)交指組成的。每對(duì)交指為兩個(gè)平行且在平行方向的有一定間距的金`屬結(jié)構(gòu)。指長(zhǎng)為13.1 mm，指寬為0.3mm，指間距為
0.24mm，一對(duì)指(比如2_1與2_2)之間的平行方向間距為0.3mm。內(nèi)環(huán)加載的交指電容結(jié)構(gòu)如圖3所示，它是由圖2中的水平指變成了弧形指。其中指長(zhǎng)為78° (相對(duì)于內(nèi)環(huán))，指寬為0.3mm，指間距為0.24mm，一對(duì)指之間的位移為2°。該天線測(cè)試的輸入阻抗如圖4所示，所測(cè)得阻抗在925MHz時(shí)為ll+144j歐姆，與芯片Monza4Dura的阻抗ll+143j達(dá)到共軛匹配。標(biāo)簽在925MHz時(shí)可以達(dá)到最優(yōu)效果。標(biāo)簽的測(cè)試最遠(yuǎn)閱讀距離如圖5所示，在925MHz時(shí)，最遠(yuǎn)閱讀距離可以達(dá)到9.5m,在FCC頻段(902-928MHz)內(nèi)標(biāo)簽表現(xiàn)良好。標(biāo)簽在925MHz時(shí)不同方向的閱讀距離如圖6所示，在天線面上不同角度位置測(cè)試，天線的閱讀距離為9.32-9.5m，在天線面上全向性優(yōu)良。本實(shí)用新型的RFID標(biāo)簽的優(yōu)點(diǎn)包括:(I)尺寸小且閱讀距離遠(yuǎn)。如圖1，整個(gè)天線的尺寸只有43mm X 43mm，是RFID天線中較為小型的類型。標(biāo)簽的最遠(yuǎn)閱讀距離可以達(dá)到9.5m，遠(yuǎn)超過(guò)類似尺寸的其他RFID標(biāo)簽。(2)FCC頻段工作良好。如圖5所示，天線可以正常工作在FCC頻段下，在該頻道其閱讀距離為4.2-9.5m，滿足大多數(shù)RFID應(yīng)用場(chǎng)合的設(shè)計(jì)需要。(3)全向性好。如圖6，RFID標(biāo)簽在天線面上閱讀距離偏差不超過(guò)0.2mm，擁有良好的全向性。(4)可調(diào)性強(qiáng)。當(dāng)天線尺寸變動(dòng)時(shí)，只要改變外環(huán)與內(nèi)環(huán)加載的交指電容指長(zhǎng)就能輕易地重新定位頻率與實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。理論上來(lái)說(shuō)該天線可以設(shè)計(jì)為任意大小。本實(shí)用新型陳述了一種耦合饋電水平全向環(huán)形RFID標(biāo)簽天線，創(chuàng)新性地使用同心圓環(huán)為輻射環(huán)天線饋電，同時(shí)在輻射環(huán)與饋電環(huán)上加載電容，使得RFID天線很容易調(diào)節(jié)工作頻率與輸入阻抗，同時(shí)整個(gè)天線尺寸很小，且在天線面上全向性好，適用于貼附在目標(biāo)物體的頂面或底面。本實(shí)用新型中天線基底采用的是PET材料，是RFID加工中最常用的基底材料之一。而其他結(jié)構(gòu)都是用鋁蝕刻加工制作而成，成本低廉且加工方便。綜上所述，設(shè)計(jì)出的RFID標(biāo)簽天線不僅克服了傳統(tǒng)RFID天線的只適用于目標(biāo)物體垂直側(cè)面的問(wèn)題，而且還具有尺寸小，閱讀距離遠(yuǎn)，全向性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此有著廣闊的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng) 潛力。
權(quán)利要求1.一種耦合饋電水平全向環(huán)形RFID標(biāo)簽天線，包括基底、輻射外環(huán)及耦合饋電內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于:輻射外環(huán)與饋電內(nèi)環(huán)為同心結(jié)構(gòu)； 所述的輻射外環(huán)中周期性加載四個(gè)交指電容，四個(gè)交指電容結(jié)構(gòu)相同； 所述的饋電內(nèi)環(huán)加載一個(gè)交指電容與一個(gè)RFID芯片，電容與芯片關(guān)于饋電內(nèi)環(huán)圓心對(duì)稱； 所述的耦合饋電 水平全向環(huán)形RFID標(biāo)簽天線工作在FCC頻段，即902-928MHZ頻段。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種耦合饋電水平全向環(huán)形RFID標(biāo)簽天線?，F(xiàn)有的RFID天線絕大部分為偶極子結(jié)構(gòu)，其方向圖為垂直于天線表面，一般可用于物體垂直表面。當(dāng)目標(biāo)物體的垂直外表面不足以提供RFID標(biāo)簽可用的面積時(shí)，該結(jié)構(gòu)不再適用。本實(shí)用新型包括基底、輻射外環(huán)天線和耦合饋電內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)；在基底上設(shè)置有輻射外環(huán)天線和耦合饋電內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)，且兩環(huán)為同心結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)小，且能夠工作在FCC頻段(902-928MHz)下，可貼附于目標(biāo)物品的上下表面，輻射方向圖在水平面上全向，閱讀距離最遠(yuǎn)可以達(dá)到9.5m。
文檔編號(hào)H01Q1/36GK203134983SQ201320039758
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月23日
發(fā)明者劉琦, 俞鈺峰, 何賽靈 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)