用于UHF频段的近场RFID读写器平面开口双环天线制造技术

本发明专利技术公开了用于UHF频段近场RFID读写器的平面开口双环天线。所述天线为平面结构，包括天线辐射单元、介质基板和匹配贴片；所述天线辐射单元附着在介质基板的一面，是所述天线的辐射主体；所述匹配贴片附着在介质基板的另一面，是所述天线的接地端。本发明专利技术结构简单，制造容易，通过调节天线结构参数可以在较宽的无线电频谱内改变本发明专利技术天线的谐振频率的频点和带宽，满足不同国家规定的RFID系统无线电频谱，适用于移动支付、物品防伪与追踪等近场移动终端RFID应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及近场RFID (射频识别)系统
，特别是涉及一种平面开口双环结构的射频识别读写器天线。
技术介绍
射频识别(Radio Frequency Identification,简称RFID)技术是一项利用射频信号通过反向散射或电磁场耦合实现自动识别和无线数据传输的技术。随着物联网的提出和发展，作为物联网中不可或缺的重要组成部分，RFID技术得到了广泛的应用。而近期中国移动400亿入股浦发银行及中国银联宣布新一代手机支付业务将进入大规模试点阶段，都表明了 RFID技术与移动终端融合的商业模式正在走向成熟。RFID系统与手机等移动终端的集成，可以实现移动支付、物品防伪与追踪等移动互联网应用，具有较高的商业价值。 移动终端设备上RFID应用的实际环境对于RFID读写器天线提出了近场化和小型化的要求。一方面，UHF和微波RFID系统是基于读写器与标签之间的电磁波传播和反向散射的远场工作原理，容易受邻近介质物体的影响，无法穿透含水物质等限制，在药物、零售业、物流等领域应用受很大限制。所以，近年来近场耦合的UHF和微波RFID系统研究得到越来越多的重视。近场RFID系统使用磁场耦合，在天线近场区工作，在液体和环境下有较好的性能，适合用于单品级标签识别，与传统的远场RFID系统形成互补。与此同时，在实际应用中，手机和贴有标签的商品之间的距离不会太长，RFID标签都工作在手机RFID读写器天线的近场区，甚至要求必须唯一读取到近场区的目标物标签，排除远场区中的非目标物标签的干扰。因此，近场读写器天线的设计是实现手机RFID系统的重要环节。另一方面，移动终端设备要求轻便灵活，因此，作为移动终端上的RFID读写器天线必须具有小型化的设计需求。传统的基于远场散射原理的UHF频段RFID读写器天线远不能满足手机RFID读卡器天线的设计要求，必须基于近场工作原理，实现移动终端设备的RFID读写器天线小型化。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有的UHF频段RFID读写器天线结构尺寸过大，不便于集成到移动终端的缺点，提供用于UHF频段的近场RFID读写器平面开口双环天线，具体技术方案如下。用于UHF频段近场RFID读写器的平面开口双环天线，所述天线为平面结构，包括天线辐射单元、介质基板和匹配贴片；所述天线辐射单元附着在介质基板的一面，是所述天线的辐射主体；所述匹配贴片附着在介质基板的另一面，是所述天线的接地端。上述的用于UHF频段近场RFID读写器的平面开口双环天线中，所述天线辐射单元是包括第一正方形金属环带和第二正方形金属环带，两个正方形金属环带的几何中心重合，第二正方形金属环带平行嵌套在第一正方形金属环带的内侧，第一正方形金属环带的右上角处断开形成开口且开口位于上边，第二正方形金属环带的左下角处断开形成开口且开口位于下边；所述的匹配贴片位于第二正方形金属环带开口对应的介质基板背面，匹配贴片下端与介质基板的下端对齐。上述的用于UHF频段近场RFID读写器的平面开口双环天线中，所述天线的激励是传输线激励或者同轴线激励；在传输线激励模式下，一个激励端子在天线辐射单元上，且位于第二正方形金属环带开口所在边相邻的第一正方形金属环带边上；另一个激励端子在匹配贴片上，且位于前述激励端子位置的正下方；在同轴线模式下，同轴线内导体位于靠近第二正方形金属环带开口所在边，且与之相邻的第一正方形金属环带边上，同轴线外导体在匹配贴片上，其位置位于同轴线内导体位置的介质基板正下方。上述的用于UHF频段近场RFID读写器的平面开口双环天线中，所述天线的介质基板为纸质材料、塑料基材、陶瓷基材或环氧树脂玻璃纤维板。 上述的用于UHF频段近场RFID读写器的平面开口双环天线中，所述天线的辐射单元和匹配贴片可由铜箔刻蚀工艺或导电油墨印刷工艺形成。本专利技术的原理为对于左手开口谐振环的研究表明，在其谐振频率附近，能激发极强的感应磁场，因此能很好的应用于基于电感耦合的RFID近场通信系统中。本专利技术与现有技术相比较，具有以下优点和技术效果 (I)天线是平面结构，结构简单、小型化、尺寸紧凑，易于实现；辐射单元的最大边长和谐振频率波长之间比值约为DI λ ^ 0.08 ,容易集成到移动通讯终端中。(2)天线工作在近场模式中，能量主要以交变感应电磁场的形式存储在天线的近场区，辐射损耗小，不易受到周围环境和远场区标签的干扰。(3)天线可以通过调节天线结构的参数及其组合，有规律的调整所述天线的谐振频率的频点和带宽，满足不同国家规定的RFID系统无线电频谱。(4)天线的基片材料可根据应用环境选用普通的纸质材料、塑料材料、陶瓷材料或环氧树脂板，可选择范围较大，成本低廉，有利环保。(5)天线的制作工艺流程简易、环保，可以采用导电油墨印刷或铜箔刻蚀的方法制造，质量稳定，制作成本低，有利于大规模生产。附图说明图I为实施方式中的用于UHF频段近场RFID读写器的平面开口双环天线的结构正视 图2为图I所示天线的结构背视 图3为图I和图2所示天线的纵向截面侧视 图4为实施方式中天线的仿真和测试的Sll曲线图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明，但本专利技术要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。如图I、图2、图3所示，用于UHF频段近场RFID读写器的平面开口双环天线，为平面结构，包括天线辐射单元、介质基板和匹配贴片；所述天线辐射单元附着在介质基板的一面，是所述天线的辐射主体；所述匹配贴片附着在介质基板的另一面，是所述天线的接地端。所述天线辐射单元是由两个具有开口的第一正方形金属环带I和第二正方形金属环带2组成。第一正方形金属环带I和第二正方形金属环带2的几何中心重合,第一正方形金属环带I嵌套第二正方形金属环带2，两环带之间具有间隙9。第一正方形金属环带I的右上角处断开一个开口 5，第二正方形金属环带的左下角处断开一个开口 6。所述的匹配贴片4是从靠近第二正方形金属环带开口 5位置的介质基板3背面边缘延伸至第二正方形金属环带开口 5所在边位置的介质基板3背面。所述天线的激励可以是传输线激励或者同轴线激励。一个激励端子(或者同轴线内导体)7在天线辐射单元上，且位于第二正方形金属环带开口 6所在边相邻的第一正方形金属环带边上；另一个(或者同轴线外导体)8在匹配贴片上，且位于前述激励端子位置的正下方；在同轴线模式下，同轴线内导体位于靠近第二正方形金属环带开口所在边，且与之相邻的第一正方形金属环带边上，同轴线外导体在匹配贴片上，其位置位于同轴线内导体位 置的介质基板正下方。通过调节天线辐射单元的第一正方形金属环带I边长，第一正方形金属环带I和第二正方形金属环带2的间距9，第一正方形金属环带I的开口 5的宽度和所在的位置，第二正方形金属环带2的开口 6的宽度和所在的位置，可以在较宽的无线电频谱内调整所述天线谐振频率的频点。通过调节所述天线辐射单元的第一正方形金属环带I或第二正方形金属环带2某一边的宽度，可以微调所述天线谐振频率的带宽。一般的，当第一正方形金属环带I或第二正方形金属环带2某一边变宽的时候，读写器天线的谐振频率带宽相应变大。本实施例的介质基板3选用环氧树脂玻璃纤维板，该介质基板3还可选用纸质基材(瓦楞纸)、塑料基材或陶瓷基材。工作过程分析如果一本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于UHF频段近场RFID读写器的平面开口双环天线，其特征在于，所述天线为平面结构，包括天线辐射单元、介质基板和匹配贴片；所述天线辐射单元附着在介质基板的一面，是所述天线的辐射主体；所述匹配贴片附着在介质基板的另一面，是所述天线的接地端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赖晓铮，谢泽明，曹建文，谢启球，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：