一种应用于特高频段的低剖面抗金属标签天线制造技术

本发明专利技术是一种应用于特高频段的低剖面抗金属标签天线，属于射频识别电子标签技术领域。所述抗金属标签天线主要由介质基板、基板上表面天线导体结构、基板下表面金属导体结构和RFID标签芯片四部分组成。辐射贴片是一个T形开路短截线馈电结构、两个对称辐射隙缝，芯片位于开路短截线上。T型辐射臂和矩形辐射贴片的U型槽两侧边形成第二辐射隙缝，通过调节U型槽的宽度来调节天线的谐振频率，调节天线的T形辐射臂来调节天线的阻抗，调节两个平行的第二辐射隙缝的宽度和深度来调节标签天线的带宽。抗金属标签天线谐振频率为912MHz，天线的中心频率为880MHz～940MHz，中心频段的增益范围为

【技术实现步骤摘要】
一种应用于特高频段的低剖面抗金属标签天线


[0001]本专利技术属于射频识别
，涉及一种射频识别电子标签，特别是工作在超高频段的一种抗金属标签天线。

技术介绍

[0002]射频识别(Radio Frequency Identification，简称RFID)是一种非接触的无线通信技术，具有数据传输速度较快、识别精度高、适应性强、抗干扰能力强等优点。随着社会的发展，特高频（UHF） RFID标签金属环境中也有越来越广泛的应用，RFID标签的辐射效率、天线阻抗和谐振频率等性能却大幅降低，甚至无法正常工作。因此，设计抗金属微带标签天线成为主流研究方向之一，现有的技术采用弯折开路线结构来调节天线阻抗，或者增加介质层的厚度来提高微带天线的抗金属性能。这样设计的标签天线的厚度通常为3mm或者2.2mm居多，不利于更好贴合金属表面，一般的弯折开路线带宽较窄通常为8MHz，一般的弯折开路短截线标签天线谐振频率基本固定在910MHz，不能调节。
[0003]在此背景下，本专利技术设计了一种新型的有两个谐振频段低剖面的RFID抗金属标签，有17MHz的带宽，可以通过改变天线的尺寸来选择谐振频率为840MHz或910MHz频段，这两个谐振频段相比于一般弯折开路天线有更高的回波损耗，可以更好贴合金属表面，还可以调节天线的谐振频率。

技术实现思路

[0004]为了解决标签天线在金属环境下性能恶化，同时减小标签天线的尺寸，以及加工工艺难度大的问题，本专利技术提供一种应用于UHF频段的低剖面抗金属标签天线，通过改变辐射隙缝的缝宽可以调节天线的中心频率为840MHz或912MHz。
[0005]一种应用于特高频段的低剖面抗金属标签天线包括辐射贴片、介质基板5和金属底板6，所述辐射贴片固定设于介质基板5的顶面，所述辐射贴片包括标签芯片2，所述金属底板6固定设于介质基板5的底面，改进在于：所述辐射贴片还包括矩型辐射贴片3和T型辐射臂1；所述矩型辐射贴片3长度方向一端为U形，所述T型辐射臂1的竖直臂的下端通过标签芯片2连接着矩形辐射贴片3U形端内的底部，T型辐射臂1的竖直臂两侧与矩型辐射贴片3的U形槽两侧边之间形成两条第二辐射缝7；所述矩型辐射贴片3长度方向另一端沿长度方向开设有两条第一辐射缝4，两条第一辐射缝4平行；所述低剖面抗金属标签天线的厚度不大于1.6mm；当第一辐射缝4的宽度W4为5mm、第二辐射隙缝7的宽度W5为11mm时，所述抗金属标签天线的谐振频率变为913MHz、回波损耗为
‑
56dB、中心频段的为880MHz到940MHz、在中心频段的增益变化范围为
‑
0.87dBi到
‑
7.7dBi；当第一辐射缝4的宽度W4为13mm、第二辐射隙缝7的宽度W5为3mm时，所述抗金属标
签天线的谐振频率变为840MHz、回波损耗为
‑
65dB、中心频段的为810MHz到870MHz、在中心频段的增益变化范围为
‑
1.78dBi到
‑
6.7dBi。
[0006]进一步的技术方案如下：所述辐射贴片和金属底板6的材料均为铜片，辐射贴片和金属底板6的厚度均为0.2mm；所述介质基板5材料为FR4，厚度为1.6mm。
[0007]所述第一辐射缝4采用金属刻蚀工艺，第一辐射缝4的缝宽W6为1mm，缝长L4为38mm，两条第一辐射缝4之间的间距为24mm。
[0008]所述T形辐射臂1由水平臂和竖直臂组成，水平臂尺寸为W2
×
L2为5mm
×
4mm，竖直臂尺寸为W3
×
（L6
‑
L7）为8mm
×
41mm。
[0009]本专利技术相对于现有技术具有的有益技术效果体现在以下方面：1.在标签天线的介质板厚度上，一般的开路短截线标签天线的介质板厚度为3mm和2.2mm的居多，本专利技术的标签天线厚度仅为1.6mm。在特殊要求的场合，标签的厚度可以在1mm的时候仍然可以保证回波损耗在
‑
12dB。在调节阻抗方面，本专利技术采取得T型辐射臂来代替一般弯折开路短截线调节天线的阻抗，当T型辐射臂1的垂直臂的长度在42mm和52mm之间调节时，他们的回波损耗值在
‑
36dB和
‑
56dB之间，满足一般天线的正常使用需求。
[0010]2. 在天线的带宽性能方面，本专利技术只需要通过调节T型辐射臂1的水平臂宽度来调节天线的带宽，当天线的T型辐射臂1的水平臂宽度为5mm时，本专利技术和一般弯折开路短截线标签天线在
‑
10dB的带宽都为8MHz；当调节T型辐射臂1的水平臂宽度为9mm时，本专利技术的标签天线在
‑
10dB的带宽为16MHz，而且免去了额外增加微带线激发出两个相邻的谐振模来增加天线带宽。由此通过调节T型辐射臂的水平臂宽度来调节标签天线的带宽变的更加方便。
[0011]3.在天线的谐振频率调节方面，通过改变第二辐射隙缝7的大小有两个谐振频率可以选择，分别为840MHz或912MHz。在保持T型辐射臂1宽度保持不变的情况下，增加第二辐射隙缝7的宽度，利用曲流技术，通过改变在辐射贴片表面上电流路径长度来调节标签天线的谐振频率。当第二辐射隙缝7的宽度为3mm时，标签天线的谐振频率为840MHz，当第二辐射隙缝7的宽度增加到6mm时，标签天线的谐振频率也变为862MHz，谐振频率可以在840MHz～862Hz调节；当对称的两个第二辐射隙缝7的宽度为10mm时，标签天线的谐振频率为900MHz，第二辐射隙缝7的宽度为13mm时，天线的谐振频率为912MHz，谐振频率在900MHz～912MHz内调节。
[0012]4.本专利技术的标签天线特别地添加了两个对称的第一辐射隙缝4，第一辐射隙缝4的宽度为1mm，两个第一辐射隙缝4的距离为24mm。这两个对称的第一辐射隙缝4等效于在天线的辐射贴片1中耦合了电容，通过调节这两个对称第一辐射隙缝4的距离来调节天线的阻抗，最终达到阻抗匹配来补偿天线损失的回波损耗。
[0013]5.本专利技术的结构相比于一般的弯折开路标签天线，结构更加简单，而且没有过孔短路结构，调节更加方便，有利于批量生产。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的抗金属标签天线的三维立体图。
[0015]图2为本专利技术的抗金属标签天线俯视结构图。
[0016]图3为本专利技术的抗金属标签天线的辐射贴片长度尺寸标注图。
[0017]图4为本专利技术的抗金属标签天线的辐射贴片宽度尺寸标注图。
[0018]图5为本专利技术的抗金属标签天线的谐振频率为840MHz在金属和非金属环境下的功率反射函数图（S
11
）。
[0019]图6为本专利技术的抗金属标签天线的Smith圆图。
[0020]图7为本专利技术的抗金属标签天线三维方向增益图。
[0021]图8为本专利技术的抗金属标签天线在金属与非金属环境下读取距离图。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于特高频段的低剖面抗金属标签天线，包括辐射贴片、介质基板（5）和金属底板（6），所述辐射贴片固定设于介质基板（5）的顶面，所述辐射贴片包括标签芯片（2），所述金属底板（6）固定设于介质基板（5）的底面，其特征在于：所述辐射贴片还包括矩型辐射贴片（3）和T型辐射臂（1）；所述矩型辐射贴片（3）长度方向一端为U形，所述T型辐射臂（1）的竖直臂的下端通过标签芯片（2）连接着矩形辐射贴片（3）U形端内的底部，T型辐射臂（1）的竖直臂两侧与矩型辐射贴片（3）的U形槽两侧边之间形成两条第二辐射缝（7）；所述矩型辐射贴片（3）长度方向另一端沿长度方向开设有两条第一辐射缝（4），两条第一辐射缝（4）平行；所述低剖面抗金属标签天线的厚度不大于1.6mm；当第一辐射缝（4）的宽度W4为5mm、第二辐射隙缝（7）的宽度W5为11mm时，所述抗金属标签天线的谐振频率变为913MHz、回波损耗为
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56dB、中心频段的为880MHz到940MHz、在中心频段的增益变化范围为
‑
0.87dBi到
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7.7dBi；当第一辐射缝（4）的宽度W4为13mm、第二辐射隙缝（7）的宽度W5为...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐磊，左敏，朱良帅，曹雪兵，丁雨晴，何怡刚，李兵，尹柏强，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：