CN204497366U - 无线射频识别rfid标签天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无线射频识别RFID标签天线，该天线包括：第一介质基板；第二介质基板；用于产生圆极化波的馈电结构，其中，馈电结构的第一结构位于第二介质基板，馈电结构的第二结构位于第一介质基板和第二介质基板之间，并与第一介质基板和第二介质基板接触，第一结构和第二结构耦合馈电；由辐射贴片环绕第一介质基板而成的开槽，还包括：用于在圆极化波上再次产生圆极化波的激励结构，设置于第一介质基板表面，并位于开槽内。通过本实用新型，采用激励结构对馈电结构产生的圆极化波再次进行激励，使得圆极化波的工作带宽更宽，进而识别距离更远，可以覆盖超高频频段，解决了相关技术中圆极化天线带宽窄的问题。

Description

无线射频识别RFID标签天线

技术领域

本实用新型涉及通信领域，具体而言，涉及一种无线射频识别RFID标签天线。

背景技术

无线射频识别(Radio Frequency Identification，简称RFID)技术是一种非接触式的自动识别技术，可通过读写设备发出射频信号，RFID电子标签凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的信息，并识别特定目标，而无需识别***与特定目标之前建立机械或光学接；RFID技术在智能控制领域有着巨大的应用潜力，并且广泛应用于物流、管理以及不接触付费上，提高了管理效率，节约了人力成本。

RFID应用***主要是其天线将从感应电流所获得的能量通过射频前端电路检得数字信号送入逻辑控制电路进行信息处理，又将需回复的信息从射频前端电路发回给读写器。可见，RFID标签天线是RFID卡与读写器实现数据通讯过程中至关重要的。RFID卡芯片是无源的，需要通过标签天线产生的电磁场中获得足够的能量来启动其电路工作；另一方面，标签天线又决定了RFID卡与读写器之间的通讯信道和通讯方式。根据不同的应用领域和实际环境的需要，RFID电子标签按频段分，包括低频高频和超高频，不同频段工作领域不同，主要区别在感应距离的不同，低频感应距离最短，应用比如门禁卡，超高频感应距离最远，但受环境影响比较大。

在RFID***中会规定电子标签的安装位置和方向，但是由于物品存在不断移动的可能，那么电子标签天线的辐射方向也会随着物品的移动而不断变化，读写设备在读取数据时容易出现漏读情况，要求天线具有极化特性。因此在RFID***中需要使用圆极化天线，可以有效的接收到变化的信号，减少漏读现象。相关技术中实现圆极化天线的方法有几种：(1)在振子上切角；(2)振子对角进行馈电；(3)采用相移90°馈电等。上述几种实现圆极化天线的方式的圆极化性能和端口性能都比较弱，以至于常常会出现信号差；使用时传输距离短、覆盖范围小；此外，这几种方式天线面临体积大、圆极化天线的轴比难控制、带宽窄、成本高、天线难于安装等问题。

针对相关技术中圆极化天线带宽窄的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种无线射频识别RFID标签天线，以至少解决相关技术中圆极化天线带宽窄的问题。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种无线射频识别RFID标签天线，所述天线包括：第一介质基板；第二介质基板；用于产生圆极化波的馈电结构，其中，所述馈电结构的第一结构位于所述第二介质基板，所述馈电结构的第二结构位于第一介质基板和第二介质基板之间，并与第一介质基板和第二介质基板接触，所述第一结构和所述第二结构耦合馈电；由辐射贴片环绕所述第一介质基板而成的开槽，还包括：用于在所述圆极化波上再次产生圆极化波的激励结构，设置于所述第一介质基板表面，并位于所述开槽内。

进一步地，所述馈电结构由馈线以及与所述馈线耦合连接的地板组成。

进一步地，所述激励结构包括：两个弧形结构的枝节，所述枝节的凸面相对设置在所述开槽内，与所述辐射贴片连接，所述枝节的直径延长线与所述馈线的延长线正交。

进一步地，所述枝节的尺寸是可调的。

进一步地，所述开槽为圆环形。

进一步地，所述开槽为正方形，所述两个弧形枝节凸面相对设置在所述正方形的对角。

进一步地，所述第一结构为馈线，所述第二结构为十字耦合开槽。

进一步地，所述十字耦合槽的尺寸是可调的。

进一步地，所述枝节或所述十字耦合槽的尺寸依据所述圆极化轴比进行调整。

进一步地，所述第一介质基板和所述第二介质基板的材质为聚四氟乙烯。

在本实用新型中，通过在第一介质基板表面设置激励结构，该激励结构对馈电结构产生的圆极化波再次进行激励，使得圆极化波的工作带宽更宽，进而识别距离更远，可以覆盖超高频频段，解决了相关技术中圆极化天线带宽窄的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的无线射频识别RFID标签天线的示意图；

图2是根据本实用新型可选实施例的RFID标签天线的俯视示意图；

图3是根据本实用新型可选实施例的RFID标签天线的侧视示意图；

图4是根据本实用新型可选实施例的RFID标签天线的中层示意图；

图5是根据本实用新型可选实施例的该RFID标签天线的底层示意图；以及

图6是根据本实用新型可选实施例的RFID标签天线的表层示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

本实施例提供了一种无线射频识别RFID标签天线，图1是根据本实用新型实施例的无线射频识别RFID标签天线的示意图，如图1所示，该RFID标签天线包括：第一介质基板101；第二介质基板102；用于产生圆极化波的馈电结构103，其中，馈电结构的第一结构位于第二介质基板，馈电结构的第二结构，位于第一介质基板101和第二介质基板102之间，并与第一介质基板101和第二介质基板102接触，第一结构和第二结构耦合馈电；由辐射贴片环绕第一介质基板101而成的开槽104，还包括：

用于在圆极化波上再次产生圆极化波的激励结构105，设置于第一介质基板101表面，并位于开槽104内。

在本实施例中，通过在第一介质基板101表面设置激励结构105，该激励结构105对馈电结构103产生的圆极化波再次进行激励，使得圆极化波的工作带宽更宽，进而识别距离更远，可以覆盖超高频频段，解决了相关技术中圆极化天线带宽窄的问题。

需要说明的，图1是本实施例的示意图，上述激励结构105在实际RFID标签天线中的位置以及形状可以根据实际情况进行相应的调整；下面将以本实施例的可选实施方式中对该激励结构105进行举例说明。

对于本实施例涉及到的馈电结构由馈线以及与馈线耦合连接的地板组成；可选的，所述第一结构为馈线，所述第二结构为十字耦合开槽，该十字耦合槽设置于该地板上，该十字耦合槽的尺寸，如长度和/宽度可以根据圆极化轴比进行调整。

此外，在本实施例的一个可选实施方式中该激励结构105包括：两个弧形枝节的枝节，枝节的凸面相对设置在开槽内，与辐射贴片连接，枝节的直径延长线与馈线的延长线正交。需要说明的是，该枝节的尺寸大小也是可以根据圆极化轴比进行调整的。

可选地，对于该十字耦合槽与该枝节之间的间距根据需要也是可以调整的。

在本实施例的再一个可选实施方式中，本实施例中涉及到的开槽104可以为圆环形或正方形，但上述两种开槽的形状并不构成对本实用新型的限定，可以根据实际需要调整为相应的形状。在开槽为正方形时，两个弧形结构凸面相对设置在正方形的对角。

对于本实施例涉及到的第一介质基板101和第二介质基板102可以是正方形的FR-4为聚四氟乙烯。通过该第一介质基板101和第二介质基板102，本实施例的RFID标签天线可以为印制电路板(Printed Circuit Board简称为PCB)结构，以便于与电路板集成。

下面结合本实用新型的可选实施例对本实施例进行举例说明；

本可选实施例的提供了一种圆极化理论的RFID标签天线，在本可选实施例中馈电结构采用了十字耦合结构，可以产生圆极化波，当圆极化波到达表层的辐射贴片时，该辐射贴片为正方形开槽，受到加入的附加环形枝节(激励结构)的激励，它会扰乱正方形槽的表面电场分布，两个近端谐振模有90度的相位差，从而在圆极化波上再次激励起圆极化波，使得工作带宽更宽，圆极化轴比更好。通过这种新结构的RFID标签天线，可以有效的控制圆极化轴比，展宽带宽，降低天线尺寸。

上述表层辐射贴片的形状除了上述的正方形之外，还可以是其他形状，如圆环形等；此外，表层的附加环形枝节(激励结构)的大小以及中层的十字耦合槽的长度、宽度，可以根据圆极化轴比进行调整；附加圆环枝节和十字耦合槽之间的间距可以调节，产生不同的圆极化效果；

采用以上结构后，与传统RFID天线相比，本可选实施例的RFID标签天线使用时读取距离远、覆盖范围大；读取标签的可靠性比传统的超高频RFID天线高；此外，该天线体积小、天线的轴比可控、成本低、安装简单等。

下面结合附图对本可选实施例进行详细的说明；

图2是根据本实用新型可选实施例的RFID标签天线的俯视示意图，图3是根据本实用新型可选实施例的RFID标签天线的侧视示意图，如图2和3所示，该RFID标签天线包括：辐射贴片201、附加环形枝节202、十字形耦合槽203、地板204、馈线205、介质基板206。其中，介质基板206是一块正方形的FR-4环氧树脂覆铜板

图4是根据本实用新型可选实施例的RFID标签天线的中层示意图，以及图5是根据本实用新型可选实施例的该RFID标签天线的底层示意图，如图4和5所示，本可选实施例中的馈电结构采用了十字耦合结构，从底层的馈线205在正方形的一个角落通过中层的十字耦合槽203进行耦合馈电，可以产生圆极化波，通过调节十字耦合槽的长度和宽带从而实现圆极化的轴比可调。

图6是根据本实用新型可选实施例的RFID标签天线的表层示意图，如图6所示，由于表层的正方形辐射槽201两个对角处有附加的环形枝节202，可以扰乱正方形槽的表面电场分布，两个近端谐振模有90度的相位差，从而在到达的圆极化波上再次激励起圆极化波，这样使得工作带宽更宽，也可以对附加枝节的半径大小进行调节，从而实现3dB轴比。

根据上述本可选实施例的方式，在本可选实施例的一应用场景中，RFID标签天线选用介质基板的材质可以为聚四氟乙烯，该介质基板的介电常数为4.4，该RFID标签天线的整体尺寸为90mm*90mm，RFID标签天线工作的频段可以从850-990MHz，阻抗带宽为140MHz，由传统的100MHz提高到140MHz，完全覆盖了中国超高频频段(920～925MHz)，天线的轴比为3dB，进而达到了RFID宽频段标签读取距离的稳定的效果。

另外，本可选实施例中的馈电为50欧姆馈电，馈线宽为1.52mm，十字形槽的长度为40mm，宽度为5mm，附加枝节的外半径大小为30mm，内半径大小为27mm。上述本实施例各个单元的取值仅仅是用来进行举例说明，可以根据不同的应用场景，上述各个单元的尺寸进行相应的调整；可见，本可选实施具有尺寸小、识别距离远且稳定、完全覆盖中国超高频频段、制作简单、成本低等优点，具有很好的市场推广前景。

在本可选实施例中，对于圆极化的RFID标签天线，采用调节十字耦合槽的尺寸、附加枝节的半径大小，以及他们之间的间距，可以得到需要的工作频段及需要的圆极化轴比。

上述仅为本实用新型的可选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无线射频识别RFID标签天线，所述天线包括：第一介质基板；第二介质基板；用于产生圆极化波的馈电结构，其中，所述馈电结构的第一结构位于所述第二介质基板，所述馈电结构的第二结构位于第一介质基板和第二介质基板之间，并与第一介质基板和第二介质基板接触，所述第一结构和所述第二结构耦合馈电；由辐射贴片环绕所述第一介质基板而成的开槽，其特征在于，还包括：

用于在所述圆极化波上再次产生圆极化波的激励结构，设置于所述第一介质基板表面，并位于所述开槽内。

2.根据权利要求1所述的RFID标签天线，其特征在于，所述馈电结构由馈线以及与所述馈线耦合连接的地板组成。

3.根据权利要求2所述的RFID标签天线，其特征在于，所述激励结构包括：两个弧形结构的枝节，所述枝节的凸面相对设置在所述开槽内，与所述辐射贴片连接，所述枝节的直径延长线与所述馈线的延长线正交。

4.根据权利要求3所述的RFID标签天线，其特征在于，所述枝节的尺寸是可调的。

5.根据权利要求1至4任一项所述的RFID标签天线，其特征在于，所述开槽为圆环形。

6.根据权利要求4所述的RFID标签天线，其特征在于，所述开槽为正方形，所述两个弧形枝节凸面相对设置在所述正方形的对角。

7.根据权利要求2至4任一项所述的RFID标签天线，其特征在于，所述第一结构为馈线，所述第二结构为十字耦合开槽。

8.根据权利要求7所述的RFID标签天线，其特征在于，所述十字耦合槽的尺寸是可调的。

9.根据权利要求4或6或8所述的RFID标签天线，其特征在于，所述枝节或所述十字耦合槽的尺寸依据所述圆极化轴比进行调整。

10.根据权利要求1至4、6或8任一项所述的RFID标签天线，其特征在于，所述第一介质基板和所述第二介质基板的材质为聚四氟乙烯。