平面结构超高频射频识别抗金属标签天线制造技术

本发明专利技术公开了一种平面结构超高频射频识别抗金属标签天线，它包括金属地面、金属辐射面、基板、嵌入式凹槽、第一馈线、第二馈线、射频识别芯片，基板为长方形，金属辐射面、嵌入式凹槽、第一馈线、第二馈线、射频识别芯片位于基板上表面，金属地面位于基板下表面，金属辐射面一侧内嵌形成嵌入式凹槽，金属辐射面的嵌入式凹槽一端与第一馈线的一端相连，第一馈线的另一端与第二馈线一端之间设有射频识别芯片，第二馈线另一端开路。本天线制作的超高频射频识别抗金属标签天线具有平面结构，可有效降低标签天线的加工制作成本，便于大规模生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及射频识别
，尤其涉及一种平面结构超高频射频识别抗金属标签天线。
技术介绍
射频识别(Radio frequency identification,简称RFID)是一种利用射频读取标 签的自动识别技术。射频识别系统一般由阅读器(Reader)和标签(Tag)组成，阅读器通过 射频读取标签上的信息。与传统条形码相比，其具有读取距离远、读取速度快、非可视识别、 支持快速读写等优点；射频识别技术与互联网、无线通信网络等技术相结合，可实现全球范 围内物品的跟踪与信息共享，在物流供应链、生产自动化、公共信息服务、交通管理及军事 应用等众多领域具有广阔的应用空间。射频识别系统主要工作在低频、高频、超高频及微波 等频段。低频与高频射频识别系统主要利用电感耦合完成识别功能，读取距离较近。超高 频与微波频段射频识别系统通过电磁波传播来读取数据，具有较远的读取距离。其中，超高 频由于读取距离远、成本低而有望在物流及交通领域获得广泛应用。 一般说的射频识别技 术即指超高频射频识别技术。 在相当一部分超高频射频识别应用中，需要将标签粘贴于金属物体表面，譬如汽 车、钢瓶、集装箱等等。由于普通标签无法应用于金属表面，需要采用特殊设计的标签，称为 抗金属标签或金属标签。 一般的抗金属标签采用微带贴片天线或平面倒F天线作为标签天 线，可以将金属表面作为天线的地平面。这些天线一般都需要使用短路墙或过孔，从而使得 抗金属标签天线的成本增加，不利于大规模生产。对于超高频射频识别标签而言，成本是影 响其推广应用的重要的因素之一。因此，不管是采用现有的蚀刻工艺，还是发展中的印刷工 艺，设计平面结构的天线结构更有利于其大规模生产，降低标签制作成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种平面结构超高频射频识别抗金属 标签天线。 本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的本专利技术平面结构超高频射频识别抗 金属标签天线，包括金属地面、金属辐射面、基板、嵌入式凹槽、第一馈线、第二馈线、射频识 别芯片，基板为长方形，金属辐射面、嵌入式凹槽、第一馈线、第二馈线、射频识别芯片位于 基板上表面，金属地面位于基板下表面，金属辐射面一侧内嵌形成嵌入式凹槽，金属辐射面 的嵌入式凹槽一端与第一馈线的一端相连，第一馈线的另一端与第二馈线一端之间设有射 频识别芯片，第二馈线另一端开路。 进一步地，所述金属辐射面、嵌入式凹槽、第一馈线、第二馈线、射频识别芯片位于 基板上表面，金属地面位于基板下表面，基板无任何短路墙或过孔，具有平面结构。所述第 二馈线一端与射频识别芯片相连，另一端开路，构成开路短截线。所述第二馈线的长度范围 为0 0. 5 A ， A为天线工作频率的有效波长。 本专利技术的有益效果是本专利技术平面结构超高频射频识别抗金属标签天线具有平面结构，可有效降低标签天线的加工制作成本，便于大规模生产。附图说明 图1是平面结构超高频射频识别抗金属标签天线结构示意图； 图2是平面结构超高频射频识别抗金属标签天线俯视图； 图3是平面结构超高频射频识别抗金属标签天线测试图； 图4是平面结构超高频射频识别抗金属标签天线示例的阻抗曲线图； 图5是平面结构超高频射频识别抗金属标签天线示例的反射参数曲线图； 图中1、金属地面，2、金属辐射面，3、基片，4、嵌入式凹槽，5、第一馈线，6、第二馈线，7、射频识别芯片。具体实施例方式超高频射频识别标签为无源标签， 一般由标签天线与标签芯片组成。标签天线与标签芯片都为复阻抗。标签从阅读器天线发射的询问信号中获取能量及询问指令。当标签获得足够的能量时，标签芯片被激活。标签芯片被激活后，其根据阅读器的询问指令进行相应动作，并通过反向散射调制来发射数据。对超高频射频识别标签，应该设计标签天线与标签芯片阻抗匹配，从而实现最大能量传输。 本专利技术通过采用开路短截线馈电实现平面结构超高频射频识别抗金属标签天线的设计。以下以基于TI公司RI_UHF_00001_01型号超高频射频识别标签芯片的平面结构超高频射频识别抗金属标签天线为实施方案并结合附图对本专利技术做详细的说明。 如图1、2、3所示，本专利技术平面结构超高频射频识别抗金属标签天线包括金属地面1、金属辐射面2、基板3、嵌入式凹槽4、第一馈线5、第二馈线6、射频识别芯片7，基板3为长方形，金属辐射面1、嵌入式凹槽4、第一馈线5、第二馈线6、射频识别芯片7位于基板3上表面，金属地面1位于基板3下表面，金属辐射面2 —侧内嵌形成嵌入式凹槽4，金属辐射面2的嵌入式凹槽4 一端与第一馈线5的一端相连，第一馈线5的另一端与第二馈线6 —端之间设有射频识别芯片7，第二馈线6另一端开路。所述金属辐射面1、嵌入式凹槽4、第一馈线5、第二馈线6、射频识别芯片7位于基板3上表面，金属地面1位于基板3下表面，基板3无任何短路墙或过孔，具有平面结构。所述第二馈线6 —端与射频识别芯片7相连，另一端开路，构成开路短截线。所述第二馈线6的长度范围为0 0.5A， A为天线工作频率的有效波长。 对于超高频射频识别标签，其射频识别芯片7 —般是复阻抗。为了实现天线与芯片的最大能量传输，则需要天线的输入阻抗与芯片阻抗共轭匹配，这就要求天线输入阻抗的实部和虚部都具有灵活的调节的能力。对于本专利技术的标签天线，其属于微带贴片天线，串联了一段开路短截线，即第二馈线6。第二馈线6为开路短截线，由射频电路可知，在0 范围调节开路短截线的长度可以使得其电抗在-① +①范围内变化。因此，通过调节第二馈线6的长度可以实现任意电抗的调节。而天线的电阻(工作频带范围内)可以通过标签金属辐射面2的长度调节。因此，通过该方法可以实现标签天线阻抗的灵活调节，实现标签天线与芯片的阻抗共轭匹配。 射频识别芯片7采用TI (Texas Instruments)公司的RI_UHF_00001_01型号超高 频RFID标签芯片，915M频点的阻抗为9. 9-J60. 3 Q 。基板3采用普通FR4印制板，相对介 电常数为4. 4，损耗角正切为0. 02，厚度为3mm，金属辐射面2的长度74. 5mm，金属辐射面2 宽度为20mm，金属辐射面2的嵌入式凹槽嵌入深度为14mm，宽度为8mm，第一馈线的长度为 0. 2mm，宽度为3mm，第二馈电的长度为46mm，宽度为3mm。通过电磁场仿真，天线的阻抗曲 线、反射系数曲线分别如图4与图5。由图4与图5可知，天线的输入阻抗在中国超高频射 频识别的频带范围920MHz 925MHz能够与射频识别芯片的阻抗较好的实现共轭匹配。 上述方案只是本专利技术的一种具体实施方式，在符合本专利技术的特征下可以有多种不 同应用方案，但这些应用方案只要符合本专利技术的特征，都应属于本专利技术的权利保护范围。权利要求一种平面结构超高频射频识别抗金属标签天线，其特征在于，包括金属地面(1)、金属辐射面(2)、基板(3)、嵌入式凹槽(4)、第一馈线(5)、第二馈线(6)、射频识别芯片(7)。基板(3)为长方形，金属辐射面(1)、嵌入式凹槽(4)、第一馈线(5)、第二馈线(6)、射频识别芯片(7)位于基板(3)上表面，金属地面(1)位于基板(3)下表面，金属辐射面(2)一侧内嵌形成嵌入式凹槽(4)。金属辐射面(2)的嵌入式凹槽(4)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平面结构超高频射频识别抗金属标签天线，其特征在于，包括金属地面（１）、金属辐射面（２）、基板（３）、嵌入式凹槽（４）、第一馈线（５）、第二馈线（６）、射频识别芯片（７）。基板（３）为长方形，金属辐射面（１）、嵌入式凹槽（４）、第一馈线（５）、第二馈线（６）、射频识别芯片（７）位于基板（３）上表面，金属地面（１）位于基板（３）下表面，金属辐射面（２）一侧内嵌形成嵌入式凹槽（４）。金属辐射面（２）的嵌入式凹槽（４）一端与第一馈线（５）的一端相连，第一馈线（５）的另一端与第二馈线（６）一端之间设有射频识别芯片（７），第二馈线（６）另一端开路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：莫凌飞，张宏建，覃春芳，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]