标签天线、使用该标签天线的标签和射频标识系统技术方案

标签天线、使用该标签天线的标签和射频标识系统。可以消除由于被贴附物体而导致的通信距离差，并且可以提供无论标签的贴附位置即贴附面如何都具有大致相等的通信距离的射频标识系统。用于这种射频标识系统的标签天线用于在射频标识系统中向／从射频标识读取器／写入器发送／接收无线电信号，并具有以馈电点为中心的一对天线振子，并且，当无线电信号的载波波长为λ时，这一对天线振子中的每一个都包括从馈电点起的长度为大约λ／４并具有多个弯折部的偶极部、以及与偶极部的端部相连接的圆极化波产生部。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种向/从RFID读取器/写入器进行发送和接收的非接触式标签天线、以及使用该标签天线的RFID系统。
技术介绍
RFID(射频标识)系统是可以用读取器/写入器通过以下操作来读取标签中的信息的系统利用UHF频带(860到960MHz)的无线电信号从读取器/写入器发送大约1W的信号；在标签侧用标签天线接收该信号；用芯片对接收到的信号进行处理；并将响应信号发回读取器/写入器侧。作为这种系统，已经提出了多种提案。在这些提案中，使用标签天线的结构是公知的(例如，日本特开2004-334432号公报和特开2005-216077号公报)。尽管取决于标签天线的增益、芯片的工作电压以及周围的环境，但是其通信距离在3m左右。图1是示出标签的结构示例的图，该标签具有作为天线示例的偶极天线1以及与馈电点相连接的芯片2。换句话说，该标签包括厚度在0.1mm左右的天线1以及与天线馈电点相连接的LSI芯片2(大约1mm见方，厚度为0.2mm左右)。图2示出了该标签的等效电路。天线1可以由并联连接的电阻Ra(例如，500Ω)和电感La(例如，40nH)来等效地表示，而LSI芯片2可以由并联连接的电阻Rc(例如，1200Ω)和电容Cc(例如，0.7pF)来等效地表示。当表示在图3所示的导纳图上时，天线1和LSI芯片2分别位于图3所示的A和B表示的位置。因此，通过并联连接天线1和LSI芯片2，电容和电感发生谐振，并在如根据公式1可知的期望谐振频率f0匹配，天线1所接收的功率充分地提供给芯片2侧。f0=12πLC---(1)]]>作为用作标签天线的基本天线，尽管可以想到如图1所示的长度为大约145mm的偶极天线，但是如图3所示，阻抗为f＝953MHz，实部阻抗Ra＝72Ω，虚部＝0。然而，由于RFID标签天线需要非常高的Ra(500到2000Ω左右)，所以必须增大Ra。因此，如图4所示，使用具有长度为大约145mm的折叠偶极部3的天线(折叠偶极天线)，众所周知，尽管根据线宽度而发生变化，但是Ra可以增大至大约300Ω至500Ω。在图3的导纳图中，Ra＝500Ω的示例由图中的C表示。如图5所示，通过将电感4与折叠偶极天线并联连接，使得图3的导纳图逆时针旋转，从而给出与芯片(Bc＝ωCc)相同的绝对值的虚数成分(Ba＝-1/ωLa)。电感长度越长，La值就越小且旋转量越大。因此，芯片的虚数成分Bc与天线的虚数成分Ba具有相同的幅值，并且抵消和谐振。这种虚数成分的抵消是RFID标签天线设计的最重要的因素。另一方面，尽管希望芯片的电阻Rc与天线辐射电阻Ra匹配，但是这些电阻无需精确地匹配。为了能够与标签面对的方向无关地进行接收，通常使得标签线性极化并且读取器/写入器侧的天线圆极化(右旋极化或左旋极化，轴比(axial ratio)＝大约0.5到3dBi)。如上所述，在典型的RFID系统中，由于读取器/写入器侧的天线为圆极化而标签侧为线性极化，所以无论标签的哪一侧通信距离都相同。如果标签被构造为完全圆极化，则尽管在与读取器/写入器侧的圆极化的旋转方向相同的方向上通信距离增大，但是当标签翻转时通信距离由于旋转方向翻转而急剧下降。在RFID系统中，标签贴附于某种物体以执行读取或写入，当然，用于贴附标签的对象物体具有一定程度的大小。当使用常规的线性极化标签作为标签时，如果试图从与标签的贴附侧相反的背侧进行读取，则被贴附对象的大小使得通信距离减小。例如，当常规的线性极化标签的通信距离为3m时，如果用于贴附标签的对象物体的厚度为大约1.4m，则尽管从贴附标签侧起的通信距离仍为3m，但是从贴附标签的该对象物体的背侧起的通信距离为3m-1.4m＝1.6m，这在实际中是有问题的。例如，如果标签具有适当的线性极化成分和适当的圆极化成分，则当标签面对读取器/写入器时，通信距离可以在标签的侧之间有所不同通信距离在正侧(与圆极化的方向相同的方向)为3.9m，在背侧(与圆极化的方向不同的方向)为2.1m。在以上示例中，如果将距离增大的正侧贴附于被贴附物体，则由于从标签贴附侧起的通信距离为2.1m，从被贴附物体的相反侧起的通信距离为3.9m-1.4m＝2.5m，所以可以使从被贴附物体起的通信距离在实际应用中为大致相同的距离。然而，具有这种特性的天线并不存在。考虑到实际操作，该天线必须是卡尺寸的程度。在LSI芯片2中，电阻Rc(例如1200Ω)和电容Cc(例如0.7pF)必须匹配。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种标签天线以及使用该标签天线的RFID系统，其满足对于以下问题的解决要求在使用线性极化标签的情况下，如果从与标签贴附侧相反的背侧来读取该标签，则被贴附物体的尺寸使得通信距离减小。为了实现本专利技术的以上目的，根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于在RFID系统中向/从RFID读取器/写入器发送/接收无线电信号的标签天线，其包括以馈电点为中心的一对天线振子，其中，当无线电信号的载波波长为λ时，这对天线振子中的每一个都包括从馈电点起的长度为大约λ/4并具有多个弯折部的偶极部；以及与偶极部的端部相连接的圆极化波产生部。这一对天线振子的各个偶极部可以包括两(2)个平行的线性部以及连接这两(2)个线性部的第三线性部，这两(2)个平行线性部中的一个线性部的端部与馈电点相连接，圆极化波产生部与这两(2)个平行线性部中的另一线性部的端部相连接；并且圆极化波产生部具有第一边与所述两(2)个平行线性部中的所述另一线性部的延伸方向一致并且第二边与第一边垂直的三角形形状。圆极化波产生部的第二边可以按与偶极部的第三线性部平行的方式面向馈电点。偶极部的两(2)个平行线性部可以具有λ/16的长度，并且其中第三线性部具有λ/8的长度。圆极化波产生部的第一边和第二边可以分别具有λ/15至λ/8的长度。这对天线振子的各个偶极部可以包括两(2)个平行的线性部以及连接这两(2)个线性部的第三线性部，这两(2)个平行线性部中的一个线性部的端部与馈电点相连接，圆极化波产生部与这两(2)个平行线性部中的另一线性部的端部相连接，并且圆极化波产生部形成为第一线性部与所述两(2)个平行线性部中的所述另一线性部的延伸方向一致并且第二线性部与第一线性部垂直的L形。圆极化波产生部的第二线性部可以按与偶极部的第三线性部平行的方式面向馈电点。这对天线振子的各个偶极部可以包括两(2)个平行的线性部以及连接这两(2)个线性部的第三线性部，这两(2)个平行线性部中的一个线性部的端部与馈电点相连接，圆极化波产生部与这两(2)个平行线性部中的另一线性部的端部相连接，并且圆极化波产生部形成为第一线性部与这两(2)个平行线性部中的所述另一线性部的延伸方向一致并且第二线性部和第三线性部与第一线性部垂直的F形。圆极化波产生部的第二线性部和第三线性部可以与偶极部的第三线性部平行地面向馈电点。这对天线振子的各个偶极部可以包括两(2)个平行的线性部以及连接这两(2)个线性部的第三线性部，这两(2)个平行线性部中的一个线性部的端部与馈电点相连接，圆极化波产生部与这两(2)个平行线性部中的另一线性部的端部相连接，并且，圆极化波产生部具有一边与这两(2)个平行线性部中的所述另一线性部的延伸方向一致的矩形形状。这对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种标签天线，用于在射频标识系统中向／从射频标识读取器／写入器发送／接收无线电信号，其包括以馈电点为中心的一对天线振子，其中，当无线电信号的载波波长为λ时，这一对天线振子中的每一个都包括：从馈电点起的长度为大约λ／４并具有多个弯折部的偶极部；以及与偶极部的端部相连接的圆极化波产生部。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：甲斐学，马庭透，山雅城尚志，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]