一种适用于金属液体互耦环境下的超宽频带标签天线制造技术

本发明专利技术涉及一种适用于金属液体互耦环境下的超宽频带标签天线，属于射频识别电子标签技术领域。包括天线导体结构和标签芯片；天线导体结构由弯折双L型臂、双T匹配网络和中心螺旋偶极子构成平面结构，为一个对称的类偶极子；双T匹配网络包括第一上馈线、第一下馈线、第二上馈线和第二下馈线；弯折双L型臂包括馈线第一连接馈线、左臂外馈线和右臂外馈线；中心螺旋偶极子包括第二连接馈线、左臂内馈线和右臂内馈线。本发明专利技术在自由环境时，

【技术实现步骤摘要】
一种适用于金属液体互耦环境下的超宽频带标签天线


[0001]本专利技术属于射频识别
，具体涉及工作在超高频段适用于金属、液体、互耦环境的标签天线。

技术介绍

[0002]射频识别（RFID）系统基于电磁波反向散射原理的无线传输系统，相对于传统的条形码技术，射频识别（RFID）具有识别距离远、读取速度快、识别过程无需“可视化”条件以及人工参与等众多优势，其最大的优势是RFID的标签具有重复读写功能，其芯片容纳数据能力强，能够克服传统识别技术中的“可视化”、近距离等诸多缺点。不过在RFID技术快速发展的过程中，在展现其众多优势的同时，其弊端也是我们不可忽视的，这些弊端阻碍了这项技术的发展，是目前这项技术广泛推广的巨大障碍，由于电磁波通信的复杂性，标签之间的相互影响，外在环境如金属、液体等对波对标签自身的影响，严重的降低标签数据的无误可靠性，解决这些问题，是接下来这项技术发展的关键。
[0003]在RFID标签的实际使用中，往往是同时使用多个标签，其应用环境或金属、或液体或其他，当标签临近这些介质时，这些介质的非线性干扰和互耦分布标签间的耦合效应同时作用于RFID系统，导致系统性能显著变化。近年来，对标签在不同环境中的应用研究颇多，如标签在金属中的应用，在液体中的应用以及多标签环境中的应用，先前的研究多数以单一环境的影响出发，对于普遍适用于金属、液体、互耦环境下的标签研究较少。
[0004]其次，对于自由环境中，各个国家对超高频段定义范围不同，每个国家都有自己的频率分配。例如，中国的超高频频段为840
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845MHz、920
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925MHz，欧洲的为866
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869MHz，北美和南美为902
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928MHz，日本为950
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956MHz。目前研究的标签主要以915MHz为中心频段，主要频率覆盖范围是北美和南美的902
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928MHz，无法覆盖全球840
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960MHz超高频段。有鉴于此，有必要提出一种新型的适用于金属、液体、互耦环境下的标签天线。

技术实现思路

[0005]为了解决天线适用性问题，使天线能够在多种工作环境正常适用，本专利技术提供一种适用于金属液体互耦环境下的超宽频带标签天线。
[0006]一种适用于金属液体互耦环境下的超宽频带标签天线包括天线导体结构和标签芯片11；所述天线导体结构由弯折双L型臂、双T匹配网络和中心螺旋偶极子构成平面结构，为一个对称的类偶极子；所述双T匹配网络包括第一上馈线1、第一下馈线2、第二上馈线3和第二下馈线4；第一下馈线2的一端固定连接着第一上馈线1的中部构成T形结构；第二下馈线4的一端固定连接着第二上馈线3的中部构成T形结构；第一下馈线2的另一端和第二下馈线4的另一端之间连接着标签芯片11，构成两个闭合环；弯折双L型臂包括馈线第一连接馈线5、左臂外馈线7和右臂外馈线10；第一连接馈线5的两端分别连接着左臂外馈线7的一端和右臂外馈线10的一端，左臂外馈线7和右臂外
馈线10对称形成门字形结构；左臂外馈线7上开设有开口的L型槽，右臂外馈线10上开设有开口的L型槽；所述L型槽使左臂外馈线7和右臂外馈线10分别形成两根粗细不一的长馈线，增加了开路线的长度；左臂外馈线7的L型槽的开口端与右臂外馈线10的L型槽的开口端相对应；中心螺旋偶极子包括第二连接馈线6、左臂内馈线8和右臂内馈线9；所述左臂内馈线8和右臂内馈线9结构相同，方向相反；所述左臂内馈线8包括口字型馈线，口字型馈线的一侧边连接着L型馈线，口字型馈线中相对应的另一侧边连接着短馈线；所述右臂内馈线9包括口字型馈线，口字型馈线的一侧边连接着L型馈线，口字型馈线中相对应的另一侧边连接着短馈线；所述第二连接馈线6的两端分别连接着左臂内馈线8的L型馈线和右臂内馈线9的L型馈线；所述第一连接馈线5和第二连接馈线6平行；所述第一上馈线1的两端分别连接着第一连接馈线5和第二连接馈线6；所述第二上馈线3的两端分别连接着第一连接馈线5和第二连接馈线6；所述超宽频带标签天线在自由环境时，
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3dB带宽为550MHz
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1300MHz，实现覆盖840
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960MHz超高频段，且在工作频率915MHz时，具有11
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j143Ω的输入阻抗；在915MHz处的回波损耗为
‑
47.3dB。
[0007]进一步地技术方案如下：所述芯片11为射频识别芯片，型号为Monza4。
[0008]所述天线导体结构材料为铜，厚度为0.2mm。
[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）本专利技术的超宽频带标签天线在自由环境时
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3dB带宽为550MHz
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1300MHz，良好覆盖世界840
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960MHz超高频段，且在915MHz处的回波损耗为
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47.3dB。
[0010]（2）本专利技术利用自身中心螺旋偶极子环形结构在超宽频带标签天线表面形成环流、增加超宽频带标签天线环境适应性、减少金属对超宽频带标签天线性能影响；利用弯折双L型臂，在不增加天线尺寸的情况下增加超宽频带标签天线馈线长度，增加超宽频带标签天线阻抗的调节范围；利用双T匹配网络中两个类“口”字形闭合环的结构，通过调节上下“口”字大小，在不改变天线尺寸的情况下实现方便调节超宽频带标签天线阻抗，稳定超宽频带标签天线中心频段处阻抗，增加天线带宽，由此减弱了不同环境对标签频偏的影响，提高超宽频带标签天线在不同环境下的适用性；从而使本专利技术超宽频带标签天线具有超宽频带，从而增加超宽频带标签天线在互耦条件以及液体环境的适用性。
[0011]（3）本专利技术的超宽频带标签天线经过测试表明，在金属环境、液体环境、以及标签互耦环境下，标签在中心频点处的传输系数均大于0.8，在自由环境中，中心频点的传输系数基本为1。
附图说明
[0012]图1为本专利技术结构示意图。
[0013]图2为图1的俯视结构图。
[0014]图3为本专利技术超宽频带标签天线的辐射贴片长度、宽度尺寸标注图。
[0015]图4为本专利技术超宽频带标签天线在自由环境下的功率反射函数图（S
11
）。
[0016]图5为本专利技术超宽频带标签天线的阻抗曲线图，图中实线表示电阻，虚线表示电抗。
[0017]图6为本专利技术超宽频带标签天线的EH平面图。
[0018]图7为本专利技术超宽频带标签天线的三维方向增益图。
[0019]图8为本专利技术超宽频带标签天线在金属环境中的仿真模型。
[0020]图9为本专利技术超宽频带标签天线在液体环境中的仿真模型。
[0021]图10为本专利技术超宽频带标签天线在互耦环境中的仿真模型。
[0022]图11为本专利技术超宽频带标签天线在多种工作环境中的回波损耗图。
[0023]图12为本专利技术超宽频带标签本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于金属液体互耦环境下的超宽频带标签天线，其特征在于：包括天线导体结构和标签芯片（11）；所述天线导体结构由弯折双L型臂、双T匹配网络和中心螺旋偶极子构成平面结构，为一个对称的类偶极子；所述双T匹配网络包括第一上馈线（1）、第一下馈线（2）、第二上馈线（3）和第二下馈线（4）；第一下馈线（2）的一端固定连接着第一上馈线（1）的中部构成T形结构；第二下馈线（4）的一端固定连接着第二上馈线（3）的中部构成T形结构；第一下馈线（2）的另一端和第二下馈线（4）的另一端之间连接着标签芯片（11），构成两个闭合环；弯折双L型臂包括馈线第一连接馈线（5）、左臂外馈线（7）和右臂外馈线（10）；第一连接馈线（5）的两端分别连接着左臂外馈线（7）的一端和右臂外馈线（10）的一端，左臂外馈线（7）和右臂外馈线（10）对称形成门字形结构；左臂外馈线（7）上开设有开口的L型槽，右臂外馈线（10）上开设有开口的L型槽；所述L型槽使左臂外馈线（7）和右臂外馈线（10）分别形成两根粗细不一的长馈线，增加了开路线的长度；左臂外馈线（7）的L型槽的开口端与右臂外馈线（10）的L型槽的开口端相对应；中心螺旋偶极子包括第二连接馈线（6）、左臂内馈线（8）和右臂内馈线（9）；所述左臂内馈线（8）和右臂内馈线（9）结构相同，方向相反；所述左臂内馈线（...

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