读写器、电子标签和射频识别系统技术方案

本发明专利技术涉及读写器、电子标签和射频识别系统。所述读写器与电子标签进行通信，包括射频识别读写器天线，所述射频识别读写器天线包括介质基板，所述介质基板具有相对的第一表面及第二表面，所述介质基板的第一表面设置有辐射金属片以及围绕辐射金属片设置的馈线，所述辐射金属片形成有微槽结构。本发明专利技术还涉及电子标签和射频识别系统。本发明专利技术利用超材料的特殊电磁响应设计出辐射具有非常丰富的色散特性、可以形成多种辐射模式的新型电子标签或读写器天线。本发明专利技术可免去繁琐的阻抗匹配网络，具有尺寸小、加工简单、成本低廉的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信领域，具体地，涉及读写器、电子标签和射频识别系统。
技术介绍
射频识别(Radio Frequency Identification, RFID)是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。RFID系统至少包含电子标签和阅读器两部分，其中电子标签附在物体上面并包含有唯一的ID号和物品的信息；读写器用于读取电子标签上的信息，从而实现物体的自动识另Ij15RFID系统工作时，由读写器通过读写器天线发出射频信号，电子标签通过标签天线接收到读写器发出的读写指令后，返回射频信号进行响应，把ID号和物品信息传递给读写器，从而实现物品自动识别。 现有的天线主要为偶极子天线和PIFA天线，此类天线尺寸、带宽、增益等重要指标受到了基本物理原理的限制(固定尺寸下的增益极限、带宽极限等)。这些指标极限的基本物理原理使得天线的小型化技术难度远远超过了其它器件，而由于射频器件的电磁场分析的复杂性，逼近这些极限值都成为了巨大的技术挑战。因此当在设计中遇到天线使用空间小、工作频率低、工作在多模问题时，其就显得力不从心。为解决上述问题，现有技术的解决方案一般是通过在天线外部额外设置匹配线路来实现多模的辐射要求。加入匹配网络后，功能上是可实现低频、多模的工作要求，但是由于非常大的一部分能量损失在匹配网络上，其辐射效率将极大的降低。因此，小天线在面对现有终端设备小体积、低工作频率、宽带多模等问题时，设计的过程中受到了极大的制约。对于读写器和电子标签而言，其对应的天线的小型化也是亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的一个技术问题在于，针对上述缺陷，提供进一步缩短天线尺寸并在低工作频段工作良好的读写器、电子标签和射频识别系统。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是一种读写器，与电子标签进行通信，包括射频识别读写器天线，所述射频识别读写器天线包括射频识别读写器天线，所述射频识别读写器天线包括介质基板，所述介质基板具有相对的第一表面及第二表面，所述介质基板的第一表面设置有辐射金属片以及围绕辐射金属片设置的馈线，所述辐射金属片形成有微槽结构。在本专利技术所述的读写器中，所述介质基板的第二表面设置有接地金属片，所述接地金属片与辐射金属片电连接。在本专利技术所述的读写器中，所述接地金属片与辐射金属片通过金属化通孔电连接。在本专利技术所述的读写器中，所述微槽结构包括互补式开口谐振环结构、互补式螺旋线结构、开口螺旋环结构、双开口螺旋环结构、互补式弯折线结构以及通过前面几种结构衍生、复合或组阵得到的微槽结构。本专利技术还提供一种电子标签，与读写器进行通信，其特征在于，包括射频识别标签天线，所述射频识别标签天线包括介质基板，所述介质基板具有相对的第一表面及第二表面，所述介质基板的第一表面设置有辐射金属片以及围绕辐射金属片设置的馈线，所述辐射金属片形成有微槽结构。在本专利技术所述的电子标签中，所述介质基板的第二表面设置有接地金属片，所述接地金属片与辐射金属片电连接。在本专利技术所述的电子标签中，所述接地金属片与辐射金属片通过金属化通孔电连 接。在本专利技术所述的电子标签中，所述微槽结构包括互补式开口谐振环结构、互补式螺旋线结构、开口螺旋环结构、双开口螺旋环结构、互补式弯折线结构以及通过前面几种结构衍生、复合或组阵得到的微槽结构。本专利技术还提供一种射频识别系统，至少包括电子标签和如上所述的读写器，所述读写器通过射频识别读写器天线与所述电子标签通信。本专利技术还提供另一种射频识别系统，至少包括读写器和如上所述的电子标签，所述电子标签通过射频识别标签天线与所述读写器通信。实施本专利技术的技术方案，具有以下有益效果利用超材料的特殊电磁响应设计出辐射具有非常丰富的色散特性、可以形成多种辐射模式的新型电子标签或读写器天线。本专利技术可免去繁琐的阻抗匹配网络，具有尺寸小、加工简单、成本低廉的优点。附图说明图I为本专利技术一种天线结构示意图；图2a为互补式开口谐振环结构的示意图；图2b所示为互补式螺旋线结构的示意图；图2c所示为开口螺旋环结构的示意图；图2d所示为双开口螺旋环结构的示意图；图2e所示为互补式弯折线结构的示意图；图3a为图2a所示的互补式开口谐振环结构其几何形状衍生示意图；图3b为图2a所示的互补式开口谐振环结构其扩展衍生示意图；图4a为三个图2a所示的互补式开口谐振环结构的复合后的结构示意图；图4b为两个图2a所示的互补式开口谐振环结构与图5b所示为互补式螺旋线结构的复合示意图；图5为四个图2a所示的互补式开口谐振环结构组阵后的结构示意图；图6是本专利技术的射频识别系统的结构示意图；图7是本专利技术的另一射频识别系统的结构示意图。具体实施例方式射频识别系统的读写器包括射频识别读写器天线，通过射频识别读写器天线与电子标签进行通信。为了更好的描述本专利技术的射频识别读写器天线的结构，采用透视图画法，如图I所示。应当注意的是，本专利技术提供的天线既适用于射频识别读写器天线，也适用于射频识别标签天线。超材料是由具有一定图案形状的人造微结构按照特定方式周期排列于基材上而构成。人造微结构不同的图案形状和排列方式使得超材料具有不同的介电常数和不同的磁导率从而使得超材料具有不同的电磁响应。其中，当该人造微结构处于谐振频段时，该人造微结构将表现出高度的色散特性，所谓高度的色散特性是指该人造微结构的阻抗、容感性、等效的介电常数和磁导率随着频率会发生剧烈的变化。本专利技术利用超材料的上述原理，设计一种天线，其利用人造微结构的高度色散特性将微槽结构形成于辐射金属片上，该辐射金属片和射频天线的馈线耦合作用使得天线具有丰富的辐射特性从而省去了阻抗匹配网络的设计实现天线的小型化。上述的微槽结构是人造微结构的一种形式。同时由于辐射金属片与接地金属片之间存在介质基板，根据介质材料电磁特性的不同导致两金属片之间的电容值改变，使得天线的工作频率也产生改变。下面以射频识别读写器天线为例进行阐述。 如图I所示，图I为本专利技术天线的结构示意图。图I中，射频识别读写器天线包括介质基板1，介质基板I具有相对的第一表面及第二表面，介质基板I的第一表面设置有辐射金属片20以及围绕辐射金属片20设置的馈线10，辐射金属片20形成有微槽结构201。馈线10和该辐射金属片20通过电容耦合方式馈入辐射金属片20 ;辐射金属片20上形成有微槽结构201。辐射金属片20以及在辐射金属片20上形成的微槽结构201使得辐射金属片20构成一个等效介电常数按照洛仑兹材料谐振模型色散的电磁材料从而实现改变天线辐射特性的目的。本专利技术的微槽结构201可以是图2a所示的互补式开口谐振环结构、图2b所示的互补式螺旋线结构、图2c所示的开口螺旋环结构、图2d所示的双开口螺旋环结构、图2e所示的互补式弯折线结构中的一种或者是通过前面几种结构衍生、复合或组阵得到的微槽结构。衍生分为两种，一种是几何形状衍生，另一种是扩展衍生，此处的几何形状衍生是指功能类似、形状不同的结构衍生，例如由方框类结构衍生到曲线类结构、三角形类结构及其它不同的多边形类结构；此处的扩展衍生即在图2a至图2e的基础上开设新的槽以形成新的微槽结构；以图2a所示的互补式开口谐振环结构为例，图3a为其几何形状衍生示意图，图3b为其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种读写器，与电子标签进行通信，其特征在于，包括射频识别读写器天线，所述射频识别读写器天线包括介质基板，所述介质基板具有相对的第一表面及第二表面，所述介质基板的第一表面设置有辐射金属片以及围绕辐射金属片设置的馈线，所述辐射金属片形成有微槽结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，徐冠雄，
申请(专利权)人：深圳光启高等理工研究院，深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：