一种双层结构宽频带UHF RFID抗金属标签天线制造技术

一种双层结构宽频带UHF RFID抗金属标签天线，包括上层介质板、下层介质板和标签芯片；该上层介质板上表面印制有类偶极子天线；该下层介质板的上表面、下表面和两侧包裹有金属贴片，且上表面的金属贴片开设有矩形的耦合缝隙；该标签芯片位于上层介质板上表面的相对耦合缝隙处且与类偶极子天线相连；该类偶极子天线设有中心槽和偶数个方形槽；该中心槽纵向贯通该类偶极子天线中部以容纳该标签芯片；该方形槽为纵向布置且位于该中心槽的两侧。本实用新型专利技术省去了短路销钉或短路通孔，降低了加工难度，有着稳定的工作状态，并且能够匹配多种不同阻抗的标签芯片，具有尺寸小、宽带宽和识别距离远等优点。

A dual layer structure broadband UHF RFID metal tag antenna

Anti metal tag antenna of a double layer wideband UHF RFID, including the upper plate and the lower dielectric medium plate and the tag chip; upper medium plate surface is printed with the kind of dipole antenna; the lower dielectric plate of the upper surface and the lower surface and the two sides wrapped with metal patch, and the surface is provided with a coupling metal patch the rectangular slot; the tag chip located in the upper dielectric plate surface relative coupling gap and is connected with the type of dipole antenna; the dipole antenna is provided with a central groove and even a square groove; the central groove longitudinal through the central dipole antenna to receive the tag chip; the square groove is longitudinally arranged on both sides and in the the center of the groove. The utility model eliminates the pins or shorting vias, reduces the processing difficulty, has a stable working condition, and can match different impedance of tag chip, with the advantages of small size, wide bandwidth and long distance identification etc..

【技术实现步骤摘要】
一种双层结构宽频带UHFRFID抗金属标签天线
本技术涉及标签天线领域，特别是一种双层结构宽频带UHFRFID抗金属标签天线。
技术介绍
射频识别(RadioFrequencyIdentification)技术起源于第二次世界大战期间的敌我识别系统，是一种基于射频通信原理和雷达原理实现的非接触式自动识别技术。UHF频段的RFID技术(860～960MHz)有工作性能稳定、识别距离远、成本低廉等优点，故被广泛的应用于物流供应、仓储管理、商品零售和生产自动化管理等领域。无源RFID标签由标签天线和芯片组成，常见的UHF频段RFID标签芯片阻抗典型值为实部数十欧姆，虚部数百欧姆,为了使标签天线工作在良好的性能状态下，应使标签天线输入阻抗与标签芯片的阻抗达到共扼匹配。为了降低成本和生产难度，一般标签天线通常采用的都是偶极子结构天线及其变形,然而，但当标签被置于金属物体表面时，标签的输入阻抗、方向图和增益都会产生迅速的衰减，导致天线失效。为了解决金属环境对标签天线工作性能影响的问题，人们做过很多研究，例如在标签天线下方附着EBG(ElectronicBandGap)介质材料或人工磁导体AMC(ArtificialMagneticConductor)材料，改变反射波相位从而提高标签天线的性能，但这种方法往往成本高、加工难度大；还有根据PIFA天线需要作为金属地板的特性，将金属表面作为地板的PIFA型标签天线，但此种结构一般需要短路销钉或贴片将天线与地板相连，提高了加工难度。传统抗金属标签天线都会通过短路销钉、短路通孔或短路贴片将标签天线与地面相连接，来消除金属表面对标签天线性能的影响，但这样会增加标签天线的体积、生产难度和成本，而且金属表面的尺寸大小会对抗金属标签天线的性能产生一定影响。
技术实现思路
本技术的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种省去了短路销钉或短路通孔、降低了加工难度，缩小了天线的尺寸，提高了天线的增益的双层结构宽频带UHFRFID抗金属标签天线。本技术采用如下技术方案：一种双层结构宽频带UHFRFID抗金属标签天线，包括上层介质板、下层介质板和标签芯片；该上层介质板上表面印制有类偶极子天线；该下层介质板的上表面、下表面和两侧包裹有金属贴片，且上表面的金属贴片开设有矩形的耦合缝隙；该标签芯片位于上层介质板的上表面相对耦合缝隙处且与类偶极子天线相连；该类偶极子天线设有中心槽和偶数个方形槽；该中心槽纵向贯通该类偶极子天线中部以容纳该标签芯片；该方形槽为纵向布置且位于该中心槽的两侧。优选的，所述方形槽包括有沿所述类偶极子天线上端向下延伸的第一方形槽，所述中心槽两侧均设有至少一该第一方形槽。优选的，所述方形槽包括有沿所述类偶极子天线下端向上延伸的第二方形槽，所述中心槽两侧均设有至少一该第二方形槽。优选的，所述中心槽两侧的方形槽数量相同且互相平行。优选的，所述上层介质板采用介电常数为4.4，正切损耗角为0.02的环氧玻璃纤维板，厚度介于1mm-2mm。优选的，所述耦合缝隙的宽度介于2.5mm-4mm。优选的，所述下层介质板采用介电常数为3.55，正切损耗角为0.002的聚四氟乙烯板，厚度介于2mm-4mm。优选的，所述方形槽的宽度介于0.9mm-3.9mm。优选的，所述方形槽的长度介于8.2mm-11.2mm。优选的，所述上层介质板或下层介质板的长度介于65mm-85mm，宽度介于15mm-30mm。由上述对本技术的描述可知，与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：1、本技术的标签天线，省去了短路销钉或短路通孔，降低了加工难度，有着稳定的工作状态，并且能够匹配多种不同阻抗的标签芯片，具有尺寸小、宽带宽和识别距离远等优点。2、本技术的标签天线，整体最优尺寸为75mm×20mm×3mm(长×宽×厚)，仿真最大增益3.3dBi，S11能在795MHz-992MHZ的宽频带内保持在-10dB以下，与标签芯片达到良好共轭匹配，相对带宽达到了197MHz。3、本技术的标签天线，在915MH时的实测识别距离达到了5.8米，足以满足抗金属标签天线的使用要求，且适用与对识别稳定性要求较高的使用场景。附图说明图1为本技术的主视图；图2为本技术的侧视图；图3为本技术的标注示意图；图4为本技术的等效电路图；图5为耦合缝隙宽度Wf对天线输入阻抗实部的影响；图6为耦合缝隙宽度Wf对天线输入阻抗虚部的影响；图7为耦合缝隙宽度Wf对天线反射系数S11的影响；图8为方形槽长度Lk对天线输入阻抗实部的影响；图9为方形槽长度Lk对天线输入阻抗虚部的影响；图10为方形槽长度Lk对天线反射系数S11的影响；图11为方形槽长度Wk对天线输入阻抗实部的影响；图12为方形槽长度Wk对天线输入阻抗虚部的影响；图13为方形槽长度Wk对天线反射系数S11的影响；图14为标签天线2D方向图；图15为标签天线3D方向图；图16为标签天线实测的输入阻抗实部；图17为标签天线实测的输入阻抗虚部；其中：10、上层介质板，20、下层介质板，21、耦合缝隙，30、标签芯片，40、类偶极子天线，41、中心槽，42、第一方形槽，43、第二方形槽，50、金属贴片。具体实施方式以下通过具体实施方式对本技术作进一步的描述。参照图1至图3,一种双层结构宽频带UHFRFID抗金属标签天线，包括上层介质板10、下层介质板20和标签芯片30。该上层介质板10采用介电常数为4.4，正切损耗角为0.02的环氧玻璃纤维板(FR4)，厚度h1介于1mm-2mm，其上表面印制有类偶极子天线40。该下层介质板20采用介电常数为3.55，正切损耗角为0.002的聚四氟乙烯板，厚度h2介于2mm-4mm。上层介质板10和下层介质板20的长度介于65mm-85mm，宽度介于15mm-30mm。该下层介质板20的上表面、下表面和两侧均包裹有金属贴片50，且上表面的金属贴片50开设有矩形的耦合缝隙21，耦合缝隙21的宽度Wf介于2.5mm-4mm。该金属贴片50、耦合缝隙21构成耦合谐振腔，且金属贴片为铜箔。该标签芯片30位于上层介质板10的上表面相对耦合缝隙21处且与类偶极子天线40相连，该类偶极子天线40和耦合谐振腔通过耦合缝隙21产生谐振，从而激活标签芯片30。激活芯片，就是通过类偶极子天线40接收到电磁波的能量，激活谐振电路，从而使标签芯片30有足够的能量工作。本技术的标签芯片30采用市场上较为常见的美国英频杰(Impinj)公司生产的M4QT芯片，该芯片具有－19.5dBm读取灵敏度。该芯片在915MHz时的阻抗值为Zc＝11-j143Ω。该类偶极子天线40设有中心槽41和四个方形槽。该中心槽41纵向贯通该类偶极子天线40中部，标签芯片30设置于该中心槽41内。这些方形槽为纵向布置且位于该中心槽41的两侧，两侧的方形槽数量相同且互相平行。具体的：该方形槽包括有两沿类偶极子天线40上端向下延伸的第一方形槽42，其中一第一方形槽42位于类偶极子天线40左侧远离中心槽41位置，另一第一方形槽42位于类偶极子天线40右侧靠近中心槽41位置。该方形槽还包括两有沿类偶极子天线40下端向上延伸的第二方形槽43，其中一第二方形槽43位于类本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双层结构宽频带UHF RFID抗金属标签天线，包括上层介质板、下层介质板和标签芯片；该上层介质板上表面印制有类偶极子天线；该下层介质板的上表面、下表面和两侧包裹有金属贴片，且上表面的金属贴片开设有矩形的耦合缝隙；该标签芯片位于上层介质板上表面的相对耦合缝隙处且与类偶极子天线相连；其特征在于：该类偶极子天线设有中心槽和偶数个方形槽；该中心槽纵向贯通该类偶极子天线中部以容纳该标签芯片；该方形槽为纵向布置且位于该中心槽的两侧。

【技术特征摘要】
1.一种双层结构宽频带UHFRFID抗金属标签天线，包括上层介质板、下层介质板和标签芯片；该上层介质板上表面印制有类偶极子天线；该下层介质板的上表面、下表面和两侧包裹有金属贴片，且上表面的金属贴片开设有矩形的耦合缝隙；该标签芯片位于上层介质板上表面的相对耦合缝隙处且与类偶极子天线相连；其特征在于：该类偶极子天线设有中心槽和偶数个方形槽；该中心槽纵向贯通该类偶极子天线中部以容纳该标签芯片；该方形槽为纵向布置且位于该中心槽的两侧。2.如权利要求1所述的一种双层结构宽频带UHFRFID抗金属标签天线，其特征在于：所述方形槽包括有沿所述类偶极子天线上端向下延伸的第一方形槽，所述中心槽两侧均设有至少一该第一方形槽。3.如权利要求1所述的一种双层结构宽频带UHFRFID抗金属标签天线，其特征在于：所述方形槽包括有沿所述类偶极子天线下端向上延伸的第二方形槽，所述中心槽两侧均设有至少一该第二方形槽。4.如权利要求1所述的一种双层结构宽频带UHFRFID抗金属标签天线，其特征在于：所述中心槽两侧的方形槽数量相同且互相...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤炜，袁良昊，孙磊，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：新型
国别省市：福建,35