一种小型化高增益超高频天线及标签制造技术

本实用新型专利技术公开了一种小型化高增益超高频天线及标签，包括谐振频点调谐结构以及阻抗匹配调谐结构；所述阻抗匹配调谐结构包括设置在内层的折叠短截线结构，所述谐振频点调谐结构包括水平双向折叠偶极子结构和垂直双向折叠偶极子结构；折叠短截线结构的水平相对两侧分别连接水平双向折叠偶极子结构、垂直相对两侧分别连接垂直双向折叠偶极子结构；该超高频天线不同于传统弯曲偶极子结构，可以在满足小尺寸的条件下，有效解决标签天线小型化、高增益、带宽等设计问题。带宽等设计问题。带宽等设计问题。

【技术实现步骤摘要】
一种小型化高增益超高频天线及标签


[0001]本技术涉及天线
，尤其涉及一种小型化高增益超高频天线及标签。

技术介绍

[0002]无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)，是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对记录媒体(电子标签或射频卡)进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的。它包括电子标签(tag)和读写器(reader)两个主要部分，附有编码的标签和读写器通过天线进行无接触数据传输以完成一定距离的自动识别过程。
[0003]RFID电子标签包括标签天线和芯片两部分，其中，标签天线通过无线电磁波信号与识别系统之间建立通信，接收识别系统的命令和数据，并将电子标签芯片存储的目标物体信息传输给识别系统，从而实现目标物体信息的存储、管理和控制；RFID标签天线由于材质与制造工艺不同，分为金属蚀刻天线、印刷天线、镀铜天线等几种；RFID标签天线作为RFID系统的重要组成部分，在实现数据通讯过程中起着关键性作用，因此天线设计是整个RFlD系统应用的关键。
[0004]其中UHF
‑
RFID标签天线以其工作频率高、天线与读写器交互数据和能量更多的优点，广泛应用于需收集与交互大量信息的领域，如交通运输、仓储物流、物联网、畜牧业等。并且标签天线的全向性为大量信息交互的效率和准确率提供了稳定保障。同时，电子标签天线要想读取距离远、读取效果好，通常需要将电子标签天线的尺寸做大，但是随着电路集成程度越来越高，封装系统以及天线芯片逐渐小型化，使得与其匹配的标签天线可设计的尺寸越来越小，因此，对于如何提高小型化UHF
‑
RFID标签天线的性能也成为人们关注的问题。
[0005]常见的弯偶极子标签天线是通过传统单向弯折技术来实现小型化的，但是这样单向折叠实现的小型化程度有限，而且会导致天线增益以及辐射效率降低等问题。

技术实现思路

[0006]基于
技术介绍
存在的技术问题，本技术提出了一种小型化高增益超高频天线及标签，可以在满足小尺寸的条件下，具有高增益、带宽和紧凑性等特征。
[0007]本技术提出的一种小型化高增益超高频天线，包括谐振频点调谐结构以及阻抗匹配调谐结构；所述阻抗匹配调谐结构包括设置在内层的折叠短截线结构，所述谐振频点调谐结构包括水平双向折叠偶极子结构和垂直双向折叠偶极子结构；折叠短截线结构的水平相对两侧分别连接水平双向折叠偶极子结构、垂直相对两侧分别连接垂直双向折叠偶极子结构。
[0008]进一步地，所述阻抗匹配调谐结构还包括水平容性负载和垂直容性负载，水平容性负载与水平双向折叠偶极子结构在远离折叠短截线结构的末端连接，垂直容性负载与垂直双向折叠偶极子结构在远离折叠短截线结构的末端连接。
[0009]进一步地，所述谐振频点调谐结构还包括第一金属臂、第二金属臂和第三金属臂，第一金属臂设置于折叠短截线结构下方，用于支撑折叠短截线结构，第二金属臂的两端分别与第一金属臂的水平端部、水平双向折叠偶极子结构的端部连接，第三金属臂的两端分别与第一金属臂的垂直端部、垂直双向折叠偶极子结构的端部连接，芯片设置在第一金属臂上。
[0010]进一步地，所述谐振频点调谐结构还包括第一弧形连接臂和第二弧形连接臂，第一弧形连接臂的两端分别与其中一个第一金属臂在靠近折叠短截线结构端部和其中一个垂直双向折叠偶极子结构的端部连接，第二弧形连接臂分别与其中一个第一金属臂在靠近折叠短截线结构端部和另一个垂直双向折叠偶极子结构的端部连接。
[0011]进一步地，所述第一金属臂和第二金属臂水平放置。
[0012]进一步地，水平双向折叠偶极子结构和垂直双向折叠偶极子结构正交设置。
[0013]进一步地，水平双向折叠偶极子结构由垂直双向折叠偶极子结构旋转90度得到。
[0014]进一步地，水平双向折叠偶极子结构和垂直双向折叠偶极子结构均为蛇形堆叠结构。
[0015]进一步地，一种小型化高增益超高频标签，包括基板、天线层和芯片，天线层和芯片均刻蚀在基板上表面，天线层采用如上所述的超高频天线。
[0016]本技术提供的一种小型化高增益超高频天线及标签的优点在于：本技术结构中提供的一种小型化高增益超高频天线及标签，水平双向折叠偶极子结构和垂直双向折叠偶极子结构加载容性负载的基本结构实现了天线的小型化，通过先调整谐振频点调谐结构中的各个参数，提供不同的等效电容、电感值，来初步实现需要的天线谐振点；再通过调整阻抗匹配调谐结构中各个结构参数，以同时增加天线的输入电阻和电抗，最终能和芯片达到良好的阻抗匹配，实现了标签天线在超高频下更高的增益、带宽以及阻抗匹配特性，不同于传统弯曲偶极子结构，可以在满足小尺寸的条件下，有效解决标签天线小型化、高增益、带宽等设计问题，其在915MHz下具有最大增益，能实现较远的读取范围因此，该超高频天线具有结构简单、比较对称，易于与芯片进行阻抗匹配等特点。
附图说明
[0017]图1为本技术的结构示意图；
[0018]图2为本技术天线的功率回波系数仿真结果示意图；
[0019]图3为本技术天线的输入阻抗仿真结果示意图；
[0020]图4为本技术天线在915Mhz下XOY面上(φ＝all，θ＝90
°
)的增益辐射方向图，其中，φ表示水平方向的方位角，θ表示垂直方向的俯仰角；
[0021]图5为本技术的标签天线在915Mhz下XOZ面上(φ＝0，θ＝all)的增益辐射方向图；
[0022]其中，1
‑
基板，2
‑
天线层，3
‑
芯片，21
‑
谐振频点调谐结构，22
‑
阻抗匹配调谐结构，211
‑
水平双向折叠偶极子结构，212
‑
垂直双向折叠偶极子结构，213
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第一金属臂，214
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第二金属臂，215
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第三金属臂，216
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第一弧形连接臂，217
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第二弧形连接臂，221
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折叠短截线结构，222
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水平容性负载，223
‑
垂直容性负载。
具体实施方式
[0023]下面，通过具体实施例对本技术的技术方案进行详细说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施的限制。
[0024]如图1至5所示，本技术提出的一种小型化高增益超高频天线，包括谐振频点调谐结构21以及阻抗匹配调谐结构22；
[0025]所述谐振频点调谐结构21包括水平双向折叠偶极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小型化高增益超高频天线，其特征在于，包括谐振频点调谐结构(21)以及阻抗匹配调谐结构(22)；所述谐振频点调谐结构(21)包括水平双向折叠偶极子结构(211)和垂直双向折叠偶极子结构(212)，所述阻抗匹配调谐结构(22)包括设置在内层的折叠短截线结构(221)；折叠短截线结构(221)的水平相对两侧分别连接水平双向折叠偶极子结构(211)、垂直相对两侧分别连接垂直双向折叠偶极子结构(212)。2.根据权利要求1所述的小型化高增益超高频天线，其特征在于，所述阻抗匹配调谐结构(22)还包括水平容性负载(222)和垂直容性负载(223)，水平容性负载(222)与水平双向折叠偶极子结构(211)在远离折叠短截线结构(221)的末端连接，垂直容性负载(223)与垂直双向折叠偶极子结构(212)在远离折叠短截线结构(221)的末端连接。3.根据权利要求1所述的小型化高增益超高频天线，其特征在于，所述谐振频点调谐结构(21)还包括第一金属臂(213)、第二金属臂(214)和第三金属臂(215)，第一金属臂(213)设置于折叠短截线结构(221)下方，用于支撑折叠短截线结构(221)，第二金属臂(214)的两端分别与第一金属臂(213)的水平端部、水平双向折叠偶极子结构(211)的端部连接，第三金属臂(215)的两端分别与第一金属臂(213)的垂直端部、垂直双向折叠偶极子结构(212)的端部连接。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：宋全军，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：新型
国别省市：