CN102074789B - 用于uhf频段的电子标签天线及使用该天线的手机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于UHF频段的电子标签天线及使用该天线的手机，所述天线包括：U形辐射主体和耦合环，耦合环上设有与天线匹配电路连接的两个端子。所述手机包括：电子标签天线、手机PCB主板和天线匹配电路。本发明所述电子标签天线及手机，使得电子标签天线在谐振频率处输入阻抗的实部和虚部不再与天线匹配电路的参数相关，可以单独进行调节，达到了电子标签天线可与不同天线匹配电路进行直接阻抗匹配的效果。电子标签天线结构简单，阻抗匹配调整方便，匹配带宽宽。同时在手机上，节省了手机PCB主板空间，有效地降低了手机制作成本，增强了手机设计的灵活度。

Description

用于UHF频段的电子标签天线及使用该天线的手机
技术领域
本发明涉及无线移动通信技术领域，尤其涉及一种UHF频段电子标签天线及使用该天线的手机。
背景技术
射频识别技术是近年来兴起的一种自动识别技术，射频识别***由读码***和电子标签***组成。其中，电子标签***分为：有源电子标签、半有源电子标签和无源电子标签三种。
UHF（Ultra High Frequency，超高频）频段电子标签是无源电子标签的一种，在读码***发射信号覆盖范围内，UHK频段电子标签从读码***中电子标签天线发射的射频能量提取其工作所需的电源，并通过反射调整方式完成电子标签信息向读码***的发送。
目前，射频识别技术在全球没有统一频率分配方案，在UHF频段，欧洲为866~869MHz，美国为902~928MHz，我国为840~845 MHz和920~925 MHz两个频段。针对不同频段的射频识别***，读码***必须提供针对不同频段的电子标签天线匹配电路，使其完成电子标签天线与读码***之间的功率匹配。
为适应不同国家标准对电子标签带宽的要求，现有技术中有一种偶极子天线，其可以实现在867MHz和915MHz双频率谐振，但是，该电子标签天线除天线匹配电路外，还需要附加额外的匹配调节部分，即便如此，其谐振频率和匹配频率之间还是存在差异，致使阻抗带宽很窄。可见，该种偶极子天线结构较为复杂，阻抗匹配调整不便，匹配带宽窄。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于UHF频段的电子标签天线及使用该天线的手机，使得该电子标签天线无需额外增加匹配电路就可以实现双频率谐振，结构简单，阻抗匹配调整方便，匹配带宽宽。
于是，本发明提供了一种用于UHF频段的电子标签天线，该天线包括：U形辐射主体和置于辐射主体U形环内可与辐射主体产生耦合的耦合环，耦合环上设有与天线匹配电路连接的两个端子。
在谐振频率                                               处，电子标签天线输入阻抗的实部为：，虚部
Figure 2010105555840100002DEST_PATH_IMAGE008
为：，其中，
Figure 334866DEST_PATH_IMAGE002
为天线的谐振频率，
Figure 2010105555840100002DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 2010105555840100002DEST_PATH_IMAGE014
为辐射主体在谐振频率时的辐射电阻，
Figure 2010105555840100002DEST_PATH_IMAGE016
为耦合环的导体损耗电阻，
Figure 2010105555840100002DEST_PATH_IMAGE018
为辐射主体与耦合环之间的互感，
Figure 2010105555840100002DEST_PATH_IMAGE020
为耦合环的自感，
Figure 2010105555840100002DEST_PATH_IMAGE022
为辐射主体的等效电感，
Figure 2010105555840100002DEST_PATH_IMAGE024
为辐射主体的等效电容。
本发明还提供了一种使用UHF频段电子标签天线的手机，该手机包括：电子标签天线、手机PCB主板和置于该主板上的与电子标签天线连接的天线匹配电路，所述电子标签天线包括U形辐射主体和置于辐射主体U形环内可与辐射主体产生耦合的耦合环，耦合环上设有与所述天线匹配电路连接的两个端子。
在谐振频率
Figure 2739DEST_PATH_IMAGE002
处，电子标签天线输入阻抗的实部
Figure 985738DEST_PATH_IMAGE004
为：，虚部
Figure 867423DEST_PATH_IMAGE008
为：
Figure 689886DEST_PATH_IMAGE010
，其中，
Figure 160182DEST_PATH_IMAGE002
为天线的谐振频率，
Figure 359082DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 700064DEST_PATH_IMAGE014
为辐射主体在谐振频率时的辐射电阻，
Figure 693428DEST_PATH_IMAGE016
为耦合环的导体损耗电阻，
Figure 447758DEST_PATH_IMAGE018
为辐射主体与耦合环之间的互感，为耦合环的自感，
Figure 521204DEST_PATH_IMAGE022
为辐射主体的等效电感，
Figure 154311DEST_PATH_IMAGE024
为辐射主体的等效电容。
所述电子标签天线通过金属弹片或者插针与天线匹配电路连接。
本发明所述手机还包括：手机后壳，所述电子标签天线置于手机后壳上。
本发明所述手机还包括：手机电池后壳，所述电子标签天线置于手机电池后壳上。
本发明所述用于UHF频段的电子标签天线及使用该天线的手机，通过将电子标签天线设置为：辐射主体U形环内设置可与辐射主体产生耦合的耦合环，且在耦合环上设有与天线匹配电路连接的两个端子这样的结构，使得电子标签天线在谐振频率处输入阻抗的实部和虚部不再与天线匹配电路的参数相关，可以单独进行调节，达到了电子标签天线可与不同天线匹配电路进行直接的阻抗匹配的效果。本发明所述电子标签天线结构简单，阻抗匹配调整方便，匹配带宽宽。本发明所述手机，因为使用的电子标签天线结构简单，无需额外匹配电路，节省了手机PCB主板空间，有效地降低了手机制作成本，增强了手机的设计灵活度。
附图说明
图1为本发明实施例所述用于UHF频段的电子标签天线谐振频率处输入阻抗等效电路图；
图2为本发明实施例所述用于UHF频段的电子标签天线、及使用该天线的手机结构示意图。
具体实施方式
下面，结合附图对本发明进行详细描述。
如图1、图2所示，本实施例提供了一种用于UHF频段的电子标签天线10、以及使用了该电子标签天线的手机20。 
其中，电子标签天线10包括：U形辐射主体11和置于辐射主体11U形环内可与辐射主体11产生耦合的耦合环12，耦合环上设有与天线匹配电路30连接的两个端子。
根据图1所示电子标签天线10在谐振频率处的等效电路可知，在谐振频率
Figure 395936DEST_PATH_IMAGE002
处，电子标签天线输入阻抗的实部为：
Figure 986634DEST_PATH_IMAGE006
，虚部为：
Figure 113039DEST_PATH_IMAGE010
，其中，为天线的谐振频率，
Figure 893094DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 664740DEST_PATH_IMAGE014
为辐射主体在谐振频率时的辐射电阻，为耦合环的导体损耗电阻，
Figure 169988DEST_PATH_IMAGE018
为辐射主体与耦合环之间的互感，
Figure 522472DEST_PATH_IMAGE020
为耦合环的自感，
Figure 668283DEST_PATH_IMAGE022
为辐射主体的等效电感，
Figure 106217DEST_PATH_IMAGE024
为辐射主体的等效电容。
可见，电子标签天线10在谐振频率处，输入阻抗的实部与辐射主体11和耦合环12之间的互感成正比，输入阻抗的虚部与耦合环12自身的电感成正比，该实部和虚部不再与天线匹配电路相关，实部和虚部都可以单独进行调节，便于电子标签天线10与不同天线匹配电路进行直接的阻抗匹配，而无需再额外增加匹配电路。
在仿真器上模拟上述天线结构时，我们发现：
当辐射主体11和耦合环12的尺寸大小不变时，增加两者之间间距，输入阻抗的实部减小，虚部负斜率部分逐渐减弱，耦合减弱，谐振频率基本不变。
当增加耦合环12的宽度和长度时，输入阻抗的实部和虚部都增加，耦合强度不变，谐振频率略有下降。
可见，本实施例所述结构的天线，其输入阻抗和谐振频率的调整十分方便，天线输入阻抗的虚部在谐振频率附近变化比较平坦，使得天线和天线匹配电路阻抗在一个较宽的频段内可以实现共轭匹配，匹配带宽得以改善，可实现在867MHz和915MHz双频率谐振，完全可以满足欧洲及美国两种标准频带宽度的要求。
本实施例还提供了一种使用上述UHF频段电子标签天线的手机20，该手机包括：电子标签天线10、手机PCB主板21和置于该主板上的与电子标签天线连接的天线匹配电路30。
其中，电子标签天线10在前面已经阐述，在此不再重复描述。
目前的手机，有些具体单独的手机后壳，有些则以电池后壳就作为手机后壳。因此，电子标签天线10可以置于手机后壳22上，也可以置于手机电池后壳23上。
电子标签天线10通过金属弹片或者插针24与天线匹配电路30连接。
综上所述，本实施例所述用于UHF频段的电子标签天线10及使用该天线的手机20，通过将电子标签天线设置为：辐射主体11U形环内设置可与辐射主体产生耦合的耦合环12，且在耦合环12上设有与天线匹配电路30连接的两个端子这样的结构，使得电子标签天线在谐振频率处输入阻抗的实部和虚部不再与天线匹配电路参数相关，可以单独进行调节，达到了电子标签天线可与不同天线匹配电路进行直接的阻抗匹配的效果。本实施例所述电子标签天线结构简单，阻抗匹配调整方便，匹配带宽宽。本实施例所述手机，因为使用的电子标签天线结构简单，无需额外匹配电路，节省了手机PCB主板空间，有效地降低了手机制作成本，增强了手机的设计灵活度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于UHF频段的电子标签天线，其特征在于，包括U形辐射主体和置于辐射主体U形环内可与辐射主体产生耦合的耦合环，耦合环上设有与天线匹配电路连接的两个端子，在谐振频率 
Figure 789076DEST_PATH_IMAGE002
处，电子标签天线输入阻抗的实部为：
Figure 654581DEST_PATH_IMAGE006
，虚部
Figure 713804DEST_PATH_IMAGE008
为：
Figure 83606DEST_PATH_IMAGE010
，其中，
Figure 36518DEST_PATH_IMAGE002
为天线的谐振频率，
Figure 833573DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 317775DEST_PATH_IMAGE014
为辐射主体在谐振频率时的辐射电阻，
Figure 491267DEST_PATH_IMAGE016
为耦合环的导体损耗电阻，
Figure 705211DEST_PATH_IMAGE018
为辐射主体与耦合环之间的互感，
Figure 673167DEST_PATH_IMAGE020
为耦合环的自感，
Figure 769299DEST_PATH_IMAGE022
为辐射主体的等效电感，
Figure 153007DEST_PATH_IMAGE024
为辐射主体的等效电容。
2.一种使用UHF频段电子标签天线的手机，其特征在于，包括：电子标签天线、手机PCB主板和置于该主板上的与电子标签天线连接的天线匹配电路，所述电子标签天线包括U形辐射主体和置于辐射主体U形环内可与辐射主体产生耦合的耦合环，耦合环上设有与所述天线匹配电路连接的两个端子，在谐振频率处，电子标签天线输入阻抗的实部
Figure 970101DEST_PATH_IMAGE004
为：
Figure 553529DEST_PATH_IMAGE006
，虚部
Figure 6507DEST_PATH_IMAGE008
为：
Figure 991781DEST_PATH_IMAGE010
，其中，为天线的谐振频率，
Figure 44368DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 160091DEST_PATH_IMAGE014
为辐射主体在谐振频率时的辐射电阻，
Figure 999871DEST_PATH_IMAGE016
为耦合环的导体损耗电阻，
Figure 480531DEST_PATH_IMAGE018
为辐射主体与耦合环之间的互感，
Figure 976234DEST_PATH_IMAGE020
为耦合环的自感，为辐射主体的等效电感，
Figure 211441DEST_PATH_IMAGE024
为辐射主体的等效电容。
3.根据权利要求2所述的手机，其特征在于，所述电子标签天线通过金属弹片或者插针与天线匹配电路连接。
4.根据权利要求2至3任一项所述的手机，其特征在于，还包括手机后壳，所述电子标签天线置于手机后壳上。
5.根据权利要求2至3任一项所述的手机，其特征在于，还包括手机电池后壳，所述电子标签天线置于手机电池后壳上。
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