一种柔性抗金属RFID标签天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种柔性抗金属RFID标签天线。它包括由PCB板材、合成纸材料或高分子聚合材料制成的介质基板，设置在介质基板前表面的辐射贴片以及设置在介质基板后表面的金属地板，辐射贴片的面积小于介质基板的面积，金属地板的面积与介质基板的面积相当，辐射贴片上开设有矩形槽以及位于矩形槽外围的U型槽，辐射贴片的矩形槽处连接有标签芯片。其优点在于：结构简单，加工组装容易，具有厚度薄、可弯曲共形、抗金属、读取距离远等特点，柔性抗金属性能非常好，介质板材选用高分子聚合材料，标签成本低；该结构使标签天线的波瓣宽度较宽，标签天线的读取范围较大，便于标签的读取和识别，可以广泛应用在各个领域，可以进一步推广RFID标签天线的应用。

A flexible anti metal RFID tag antenna

The utility model discloses a flexible anti metal RFID tag antenna. It includes a dielectric substrate material made by PCB sheet, synthetic paper material or polymer, set the radiation patch on the surface of the dielectric substrate before and set the floor surface of the metal in the dielectric substrate, the radiation patch area less than the substrate area, metal floor area and substrate size, the radiation patch opened a rectangular groove and U groove is located in the periphery of the rectangular groove, rectangular groove of the radiation patch is connected with the tag chip. The utility model has the advantages of simple structure, easy processing and assembly, has a thin, flexible conformal, anti metal, reading distance and other characteristics, flexible metal resistant performance is very good, medium plate selection of polymer materials, the label cost is low; the structure makes the antenna beam width is wider, the reading range of the tag antenna is larger so, read and recognition, can be widely used in various fields of application can be further extended RFID tag antenna.

【技术实现步骤摘要】
一种柔性抗金属RFID标签天线
本专利技术涉及一种标签天线，具体地说是一种柔性抗金属RFID标签天线，属于电子无线通信

技术介绍
射频识别技术RFID是一种自动识别技术，它通过利用射频信号进行数据和能量传输，从而完成非接触式的自动识别；RFID系统一般包含标签和读写器，通过标签来标识某个物体，读写器通过射频信号来读取标签上存储的信息进而完成对物品的识别。相对与目前广泛应用的二维码技术，RFID具有读取速率快、读取距离远、信息容量大、安全性能高、支持快速读写、无需人工可视以和无需人工值守等优点。通过互联网的信息共享等形式，RFID可以实现全球范围内物品信息的共享与跟踪，因此，可以说RFID是物联网的基石。RFID技术在生产运输、商品管理等众多领域，在工业、商业等各个方面有着广泛的应用和巨大的发展前景。在目前，RFID最主要的应用具体包括访问控制、产品跟踪、物流管理、智能货架、防伪安全、医疗器械管理等方面。目前RFID计算虽然发展迅速，但是还不够成熟。目前主要还存在以下两方面问题：一是标签成本问题，虽然普通标签成本已经比较低，但是对于特殊应用，如应用在金属以及特定形式物品上的标签，其成本较高，不能实现所有物品的单一标识；另一方面是在RFID应用中，标签性能还不能满足很多在特定尺寸、特定形式下的应用需求，这也阻碍了RFID的推广应用。在众多RFID的应用中，用在金属或者导电性能较好的材料或物体表面的标签具有很大的需求。由于金属对标签天线的影响，普通标签放置在金属表面时，标签的读取距离会大大减小甚至不能被读取，目前对抗金属标签天线有较多的研究和设计，但大多都体积大、成本高，而且一般是采用厚度较厚的硬质材料制成，但是在实际应用中，很多时候需要将标签粘贴在弯曲物体表面，但是目前大多柔性标签均为非抗金属标签，这些标签却不能用在弯曲金属物体如钢瓶等表面。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种体积小、成本低且读取和识别精度高的柔性抗金属RFID标签天线。为了解决上述技术问题，本专利技术的柔性抗金属RFID标签天线，包括由PCB板材、合成纸材料或高分子聚合材料制成的介质基板，设置在介质基板前表面的辐射贴片以及设置在介质基板后表面的金属地板，辐射贴片的面积小于介质基板的面积，金属地板的面积与介质基板的面积相当，辐射贴片上开设有矩形槽以及位于矩形槽外围的U型槽，辐射贴片的矩形槽处连接有标签芯片。所述介质基板的介电常数为2.2，损耗正切0.001，所述介质基板的尺寸为98*28*0.5mm3。所述辐射贴片的尺寸为93*23mm2。本专利技术的优点在于：该柔性抗金属RFID标签天线由介质基板、辐射贴片以及金属地板三层结构构成，辐射贴片上上设置的矩形槽和U型槽，可以有效地减小标签天线的尺寸，辐射贴片尺寸比标签尺寸稍小；其背面的金属地板，既可以有效减少金属使用环境标签天线性能的影响又可以提高标签天线的增益，从而增加标签天线的读取距离，标签天线在金属物体表面性能优于非金属表面；其结构简单，加工组装容易，具有厚度薄、可弯曲共形、抗金属、读取距离远等特点，柔性抗金属性能非常好，介质板材可选用高分子聚合材料，标签成本低；另外该结构设计使得标签天线的波瓣宽度较宽，标签天线的读取范围较大，便于标签的读取和识别，可以广泛应用在各个领域，可以进一步推广RFID标签天线的应用。附图说明图1为本专利技术柔性抗金属RFID标签天线的主视结构示意图；图2为本专利技术柔性抗金属RFID标签天线的俯视结构示意图；图3为本专利技术柔性抗金属RFID标签天线的弯曲结构状态示意图；图4为本专利技术柔性抗金属RFID标签天线的端口回波损耗S11图5为本专利技术中920MHz标签天线方向图图6为本专利技术中920MHz标签天线在金属表面方向图图7为本专利技术中920MHz标签天线共形到金属表面方向图图8为本专利技术柔性抗金属RFID标签天线中标签读取距离随频率变化图。具体实施方式本专利技术的具体实施方式及优点通过附图及实例进行详细说明。应理解的是本专利技术能够根据该实例进行各种变化，其变化皆不脱离本专利技术的范围。进一步地，本实施方案说明及附图说明为介绍说明本专利技术的实施方案，而不是限制本专利技术，下面结合附图，对本专利技术的标签天线结构及结果进行详细说明。本专利技术的柔性抗金属RFID标签天线，包括由PCB板材、合成纸材料或高分子聚合材料制成的介质基板1，设置在介质基板1前表面的辐射贴片2以及设置在介质基板后表面的金属地板3，辐射贴片2的面积小于介质基板的面积，金属地板3的面积与介质基板的面积相当，辐射贴片2上开设有矩形槽4以及位于矩形槽4外围的U型槽5，该矩形槽和U型槽结构设计可以使天线的表面电流形成曲流结构，从而可以减小标签天线的尺寸，同时，U型槽缝隙使得贴片产生耦合结构，形成较大的电感值，以完成标签天线的阻抗匹配；辐射贴片的矩形槽4处连接有标签芯片6，标签芯片焊接在矩型与槽辐射贴片边缘开口处，使得标签芯片两引脚形成差分电流，满足其工作要求。另外，标签天线整体尺寸主要与介质材料介电常数相关，在本实例中，选用介质材料为F4B板材，介质基板1的介电常数为2.2，损耗正切0.001，介质基板1的尺寸为98*28*0.5mm3，该板材在0.5mm厚度时能够进行一定的弯曲，辐射贴片2的尺寸为93*23mm2。其中，如图1-图2所示，在具体设计中，需要选择柔性板材，如超薄的PCB板材、合成纸材料或PET、PVC等高分子聚合材料均可作为标签天线的介质基板，柔性板材或超薄的PCB板材，使得标签天线能够弯曲并共形到物体表面，选用上述介质板材或高分子聚合材料，损耗小、价格较便宜并且可以共形到金属物体表面，实现柔性抗金属性能。图3是本专利技术标签天线弯曲或共形时结构示意图，本专利技术的标签天线弯曲时按谐振频率长边进行圆弧弯曲，标签的宽边不受弯曲变化影响，圆弧的长度L即是标签天线的长度，角度θ是等效圆心处标签弯曲的角度，故有0°≤θ≤360°，0°为等效半径R∝∞，即是不进行弯曲，360°即为标签天线刚好弯曲成为一个圆。一般来讲，标签弯曲时标签天线性能会受到一定的影响，本专利技术的标签天线在弯曲角度θ≤100°时性能变化较小，标签受影响较小，标签仍能正常工作。图4是本实例天线端口的回波损耗S11结果，可以看出，标签天线在金属和非金属表面时天线回波损耗基本不受影响，标签天线具有较好的抗金属性能。在该图中，标签天线弯曲和共形的物体为弯曲半径为100mm的金属和非金属圆柱体，弯曲角度θ≈60°，可以看出弯曲对标签天线的阻抗匹配有一定的影响，但是考虑到标签天线的跳频工作原理，该频偏对标签的读取影响很小。图5-图7是本实例标签天线在920MHz的方向图。图5是标签天线位于非金属表面的方向图，图6是标签天线位于金属表面时的方向图，图7是标签天线共形到半径为100mm金属圆柱体表面时的方向图。当标签天线位于非金属表面时，天线正反面均有较大的辐射，当标签天线位于金属表面时，标签天线主要向上半平面辐射。总体来说，标签天线具有较好的方向性，由于标签天线波瓣宽度较宽，标签具有较大的读取范围。本专利技术标签天线的增益与介质基板的损耗密切相关。由于标签芯片为小电阻大电容的原因，根据共轭匹配理论，标签天线阻抗需要设计成小电阻大电感。由于标签天线电阻很小，介质损耗对天线效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性抗金属RFID标签天线，其特征在于：包括由PCB板材、合成纸材料或高分子聚合材料制成的介质基板（1），设置在介质基板（1）前表面的辐射贴片（2）以及设置在介质基板后表面的金属地板（3），所述辐射贴片（2）的面积小于介质基板的面积，所述金属地板（3）的面积与介质基板的面积相当，所述辐射贴片（2）上开设有矩形槽（4）以及位于矩形槽（4）外围的U型槽（5），所述辐射贴片的矩形槽（4）处连接有标签芯片（6）。

【技术特征摘要】
1.一种柔性抗金属RFID标签天线，其特征在于：包括由PCB板材、合成纸材料或高分子聚合材料制成的介质基板（1），设置在介质基板（1）前表面的辐射贴片（2）以及设置在介质基板后表面的金属地板（3），所述辐射贴片（2）的面积小于介质基板的面积，所述金属地板（3）的面积与介质基板的面积相当，所述辐射贴片（2）上开设有矩形槽（4）以及位于矩形槽（4）外...

【专利技术属性】
技术研发人员：晏明，欧阳骏，沈学光，
申请(专利权)人：江苏明联电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32