CN111478018B - 一种应用于密集环境下的射频识别标签天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应用于密集环境下的射频识别标签天线，属于无线天线技术领域。包括标签芯片、加载条、辐射贴片和介质基板；辐射贴片包括一对阶梯型辐射臂、一对U形连接臂、一对L形连接臂和直线连接臂；直线连接臂相对于标签天线的对称轴轴对称；一对阶梯型辐射臂、一对U形连接臂和一对L形连接臂均位于直线连接臂内侧，加载条位于直线连接臂外侧；所述加载条为直线条状，且平行于直线连接臂；当加载条与辐射贴片之间的间距为2mm时，本发明射频识别标签天线的的最大功率传输系数大于0.7。当本发明标签天线处于标签间的距离较大的环境中，也有着较宽的频段，具有稳定的性能。本发明的射频识别标签天线的结构简单，生产工艺性好。

Description

一种应用于密集环境下的射频识别标签天线
技术领域
本发明属于无线天线技术领域，具体涉及一种射频识别（RFID）标签天线。
背景技术
射频识别（Radio Frequency Identification,RFID）技术是一种非接触式的自动识别技术，通过阅读器天线发射电磁波信号，标签天线接收电磁波信号并调制，并将调制信号反向发射回阅读器天线，完成通信的过程。目前，随着技术的发展，由于UHF RFID标签具有易于大量制造，高读取率，读取距离远和规范的通信协议等优势，已经逐渐成为目前研究的主流。但是，当标签处于书籍管理、服装管理等需要大量标签且标签间的距离很近的场景下时，由于标签天线间电磁场与辐射场的相互干扰，标签间极易产生电磁耦合现象，影响标签天线的增益特性与传输特性。当环境中只有一枚标签且标签正常工作的情况下，标签的功率传输系数略小于等于1。在密集环境下，传统的标签天线的最大功率传输系数会降低到小于0.7，此时为了减小由于传输功率系数的降低而使标签天线传输至芯片的能量达不到开启芯片所需要的阈值能量的影响，需要提高阅读器天线的发射功率，使标签天线在密集环境中能够获得更多的能量，从而达到标签芯片开启所需要的阈值能量。在现有的研究中，针对标签天线处于密集环境中的应用情形，仍然是基于现有市场上使用最广泛的标签天线Alien 9662来改进，通过缩短标签天线的长度来减小标签天线耦合时的互阻抗，使标签天线在密集环境中的相互干扰的影响较小，但是其采用的八木-宇田天线结构，结构较为复杂，且在密集环境下，标签的功率传输系数仍然较低。因此设计一种结构简单且在密集环境下功率传输系数较高的射频识别（RFID）标签天线非常有必要。
发明内容
为了解决标签天线在密集场景下的应用，本发明提供一种应用于密集环境下的射频识别（RFID）标签天线。
本发明天线一方面在单独使用的场景下具有足够的带宽与足够高的回波损耗，另一方面，在密集环境下也有着较高的功率传输系数。
一种应用于密集环境下的射频识别标签天线包括标签芯片1、加载条6、辐射贴片和介质基底7，所述标签芯片1、加载条6和辐射贴片均设于介质基底7上；
所述辐射贴片包括一对阶梯型辐射臂4、一对U形连接臂3、一对L形连接臂2和直线连接臂5；直线连接臂5相对于标签天线的对称轴轴对称；所述一对阶梯型辐射臂4、一对U形连接臂3和一对L形连接臂2均位于直线连接臂5内侧，加载条6位于直线连接臂5外侧；
一对U形连接臂3的两端分别连接着直线连接臂5与阶梯型辐射臂4的最低台阶端；一对L形连接臂2的短臂端分别连接着标签芯片1，一对L形连接臂2的长臂端分别连接着直线连接臂5；
所述加载条6为直线条状，且平行于直线连接臂5；
当加载条6与辐射贴片之间的间距为2mm时，所述射频识别标签天线的最大功率传输系数大于0.7。
进一步限定的技术方案如下：
所述标签芯片1在工作频率为915MHz时，具有11-j143Ω的输入阻抗和-17.4dBm的阈值功率。
所述辐射贴片的材料、加载条6的材料均为铜，辐射贴片和加载条6的厚度均为0.5mm；所述介质基底7为FR4介质基板，厚度为0.8mm。
所述阶梯型辐射臂4由最高台阶、中间台阶和最低台阶依次联接形成阶梯状，所述最高台阶、中间台阶和最低台阶均为矩形状；最高台阶的尺寸为8mm×11mm，中间台阶的尺寸为7mm×4mm，最低台阶的尺寸为6mm×2mm。
所述加载条6的长度74mm，宽度为1mm，与辐射贴片之间的间距为2mm。
所述介质基底7的尺寸为90mm×25mm。
本发明相对于现有技术具有的有益技术效果体现在以下方面：
1.本发明的标签天线的结构简单，标签天线的弯折次数少，在一般偶极子天线的基础上，仅需弯折标签天线的辐射臂两次即可，而不必像一般标签天线需弯折四次以上，且弯折处的长度较长，所预留的空间也较大，加工所需的精度与难度大为降低。
2.本发明的标签天线的反射面为部分阶梯型辐射臂4，由两块不同大小的矩形组成，并未采用传统意义上规则矩形的设计，在不改变天线长度的基础上，调整最高台阶臂与中间台阶臂的长度与宽度的比例，一方面天线的有效辐射面积较大可吸收更多的能量，另一方面，使天线面上的辐射电流经由最低台臂流入中间台阶臂面内的辐射电流很小，从而在不改变天线长度的基础上灵活调整标签天线的阻抗值，阶梯型辐射臂4的面积每改变1平方毫米可使标签天线的阻抗变化约1.25Ω，从而使标签天线能与标签芯片阻抗匹配。
3.本发明的标签天线在天线的上部设置一加载条6，其长度与标签天线长度相等，宽度为1mm，且与标签的贴片部分耦合系数较高以期当标签天线发生耦合时，标签天线能够有较高的功率传输系数。
4.本发明的标签天线经过测试表明，在标签密集的环境下也即环境中存在着多枚标签且之间的距离很小时，标签天线的最大功率传输系数可以提高到大于0.7；在标签天线处于标签稀疏的环境中，也有着较宽的频段，具有稳定的性能。
附图说明
图1为本发明的标签天线的三维立体图；
图2为本发明的标签天线俯视结构图；
图3为本发明的标签天线的辐射贴片长度尺寸标注图；
图4为本发明的标签天线的辐射贴片宽度尺寸标注图；
图5为本发明的标签天线功率反射函数图（S11）；
图6为公版标签天线Alien9662在密集环境下的功率传输系数图；
图7为本发明的标签天线在密集环境下的功率传输系数图。
上图中序号：标签芯片1、L型连接臂2、U型连接臂3、阶梯型辐射面4、第一连接臂5、加载条6、介质基底7。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步详细的描述。
实施例1
参见图1，一种应用于密集环境下的射频识别标签天线包括标签芯片1、加载条6、辐射贴片和介质基底7，标签芯片1、加载条6和辐射贴片均固定于介质基底7上。
辐射贴片包括一对阶梯型辐射臂4、一对U形连接臂3、一对L形连接臂2和直线连接臂5。直线连接臂5相对于标签天线的对称轴轴对称；一对阶梯型辐射臂4、一对U形连接臂3和一对L形连接臂2均位于直线连接臂5内侧，加载条6位于直线连接臂5外侧。
参见图2，直线连接臂5的两端分别连接着一个U形连接臂3的一端，一对U形连接臂3的另一端分别连接着一个阶梯型辐射臂4的最低台阶端；一对L形连接臂2的短臂端分别焊接连接着标签芯片1与直线连接臂5。加载条6为直线条状，且平行于直线连接臂5。
标签芯片1的型号为Impinj公司的Monza4芯片，在工作频率为915MHz时，具有11-j143Ω的输入阻抗和-17.4dBm的阈值功率。
辐射贴片的材料、加载条6的材料均为铜，辐射贴片和加载条6的厚度均为0.5mm；介质基底7材料为FR4介质基板，厚度为0.8mm。介质基底7的尺寸为90mm×25mm。
参见图3和图4，阶梯型辐射臂4由最高台阶、中间台阶和最低台阶依次联接形成阶梯状，所述最高台阶、中间台阶和最低台阶均为矩形状；最高台阶的尺寸为L6×W1为8mm×11mm，中间台阶的尺寸L5×W2为7mm×4mm，最低台阶的尺寸L4×W3为6mm×2mm。U型连接臂3的两臂的尺寸为11mm×1mm，其中间连接部分的尺寸为6mm×1mm。L形连接臂2的短臂长度L1为4.8mm，宽度W1为1mm；长臂的长度W5为8.5mm，宽度与短臂相同。直线连接臂5的尺寸为10mm×1mm。
加载条6的长度74mm，宽度为1mm，当加载条6与辐射贴片之间的间距为2mm时，本发明射频识别标签天线的的最大功率传输系数大于0.7。
通过调节其与标签天线的距离来调节标签天线的阻抗与谐振频率，且距离标签天线越近，标签天线的谐振频率越低。当距离为2mm时，标签天线的功率反射系数由图5可见，其最低谐振频率为842MHz，位于中国采用的840-845MHz频段范围内，且有着70MHz的带宽，标签可以正常工作。
当本发明的射频识别标签处于标签密集环境中也即环境中存在着多枚标签且之间的距离很小时，且所发明的射频识别标签间的距离分别为10mm与20㎜，其功率传输系数如图7所示，与公版标签Alien9662的功率传输系数由图6所示，相比较，本发明的射频识别标签天线的功率传输系数较高且标签的频率偏移较小。
本发明射频识别标签天线，其辐射贴片的上方有一加载条6，通过调整加载条6与标签天线的距离，可调整标签天线的阻抗与谐振频率，使之在标签密集环境中时，能够有较高的初始阻抗，从而改善在密集环境中的标签性能，具有较高的功率传输系数，而不必通过提高阅读器的发射功率来读取标签。
以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或者改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (6)

1.一种应用于密集环境下的射频识别标签天线，包括标签芯片（1）、加载条（6）、辐射贴片和介质基底（7），所述标签芯片（1）、加载条（6）和辐射贴片均设于介质基底（7）上，其特征在于：
所述辐射贴片包括一对阶梯型辐射臂（4）、一对U形连接臂（3）、一对L形连接臂（2）和直线连接臂（5）；直线连接臂（5）相对于标签天线的对称轴轴对称；所述一对阶梯型辐射臂（4）、一对U形连接臂（3）和一对L形连接臂（2）均位于直线连接臂（5）内侧，加载条（6）位于直线连接臂（5）外侧；
所述一对U形连接臂（3）的两端分别连接着直线连接臂（5）与阶梯型辐射臂（4）的最低台阶端；
一对L形连接臂（2）的短臂端分别连接着标签芯片（1），一对L形连接臂（2）的长臂端分别连接着直线连接臂（5）；
所述加载条（6）为直线条状，且平行于直线连接臂（5）；加载条（6）的长度与辐射贴片的长度相等；
当加载条（6）与辐射贴片之间的间距为2mm时，所述射频识别标签天线的最大功率传输系数大于0.7。
2.根据权利要求1所述的一种应用于密集环境下的射频识别标签天线，其特征在于：所述标签芯片（1）在工作频率为915MHz时，具有11-j143Ω的输入阻抗和-17.4dBm的阈值功率。
3.根据权利要求1所述的一种应用于密集环境下的射频识别标签天线，其特征在于：所述辐射贴片的材料、加载条（6）的材料均为铜，辐射贴片和加载条（6）的厚度均为0.5mm；所述介质基底（7）为FR4介质基板，厚度为0.8mm。
4.根据权利要求1所述的一种应用于密集环境下的射频识别标签天线，其特征在于：所述阶梯型辐射臂（4）由最高台阶、中间台阶和最低台阶依次联接形成阶梯状，所述最高台阶、中间台阶和最低台阶均为矩形状；最高台阶的尺寸为8mm×11mm，中间台阶的尺寸为7mm×4mm，最低台阶的尺寸为6mm×2mm。
5.根据权利要求1所述的一种应用于密集环境下的射频识别标签天线，其特征在于：所述加载条（6）的长度74mm，宽度为1mm，与辐射贴片之间的间距为2 mm。
6.根据权利要求1所述的一种应用于密集环境下的射频识别标签天线，其特征在于：所述介质基底（7）的尺寸为90mm×25mm。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113054398B (zh) * 2021-03-15 2022-10-28 西安电子科技大学 一种提高功率传输系数的铁路检测标签天线

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1315027A (zh) * 1998-06-23 2001-09-26 摩托罗拉公司 具有印刷天线的射频识别标签和方法
CN201985240U (zh) * 2011-03-10 2011-09-21 江苏拓元科技发展有限公司 适用于非金属表面的射频识别标签天线
CN207441958U (zh) * 2017-09-22 2018-06-01 北京邮电大学 一款超高频射频识别抗金属标签天线
CN108306103A (zh) * 2018-01-31 2018-07-20 广州市宝绅纸塑有限公司 Rfid超高频标签天线
CN109713426A (zh) * 2018-11-19 2019-05-03 北京计算机技术及应用研究所 一种适用于车辆玻璃表面的rfid标签天线

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6285342B1 (en) * 1998-10-30 2001-09-04 Intermec Ip Corp. Radio frequency tag with miniaturized resonant antenna
US7557757B2 (en) * 2005-12-14 2009-07-07 The University Of Kansas Inductively coupled feed structure and matching circuit for RFID device
CN2938451Y (zh) * 2006-08-18 2007-08-22 广东科学技术职业学院 中心加载短路线对称振子标签天线
JP5939831B2 (ja) * 2012-02-21 2016-06-22 サトーホールディングス株式会社 Ｒｆｉｄタグ
CN109888455A (zh) * 2019-02-16 2019-06-14 江苏中科智睿物联网科技有限公司 一种新型高效率宽带水洗布标签天线

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1315027A (zh) * 1998-06-23 2001-09-26 摩托罗拉公司 具有印刷天线的射频识别标签和方法
CN201985240U (zh) * 2011-03-10 2011-09-21 江苏拓元科技发展有限公司 适用于非金属表面的射频识别标签天线
CN207441958U (zh) * 2017-09-22 2018-06-01 北京邮电大学 一款超高频射频识别抗金属标签天线
CN108306103A (zh) * 2018-01-31 2018-07-20 广州市宝绅纸塑有限公司 Rfid超高频标签天线
CN109713426A (zh) * 2018-11-19 2019-05-03 北京计算机技术及应用研究所 一种适用于车辆玻璃表面的rfid标签天线

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Analysis of Mutual Couple Effect of UHF RFID Antenna for the Internet of Things Environment;Yigang He 等;《IEEE Access 》;20190619;第7卷;全文 *
标签密集环境下天线互偶效应研究;佐磊等;《物理学报》;20130223;第62卷(第4期);全文 *

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