CN101090175B - 电容和电感耦合的超高频rfid通用标签天线 - Google Patents
电容和电感耦合的超高频rfid通用标签天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101090175B CN101090175B CN 200710119187 CN200710119187A CN101090175B CN 101090175 B CN101090175 B CN 101090175B CN 200710119187 CN200710119187 CN 200710119187 CN 200710119187 A CN200710119187 A CN 200710119187A CN 101090175 B CN101090175 B CN 101090175B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- antenna element
- antenna
- conductor
- label
- inductance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
用于超高频射频识别标签的天线设计。具体地，本发明涉及设计电容和电感耦合的标签天线，由介电衬底和设置在介电衬底上的天线单元组成，该天线单元包括：a)第一元件，为天线单元主体，包括第一导体和第二导体，由直线或弯折线组成，用于控制工作频率；b)第二元件，为第一元件提供良好的电容性耦合，并实现一定范围内的天线电容值可调；c)第三元件，位于第一元件的第二导体和第二元件组成的闭合空间里，根据其形状和面积以及在闭合空间内的相对位置，为第一元件提供良好的电感性耦合，并实现一定范围内的天线电感值可调。该标签天线能够通过简单调整，与不同标签芯片实现阻抗匹配，同时保证在工作频带范围内具有足够带宽。
Description
技术领域
本发明属于无线电领域，具体来说，本发明涉及一种用于超高频射频识别(RFID)系统的电容和电感耦合的通用电子标签天线。
背景技术
随着现代社会的日益进步和信息管理领域的巨大需求，RFID技术已经逐步应用到众多行业，如物流与供应链管理、防伪和安全控制、交通管理和控制、生产管理等。RFID标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点，可支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。将RFID标签贴在静止或移动的目标上，可高效地获取目标信息数据。
在RFID系统中，天线是一种以电磁波形式接收或辐射无线电收发机的射频信号功率的装置，是标签与读写器之间传输数据的发射、接收装置。无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线输送到天线本体，以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接收下来，并通过馈线发送到无线电接收机。通常来说，RFID系统的标签天线设计需要考虑如下因素：天线类型、天线阻抗、天线与射频标签集成后的射频性能，以及有其它的物品围绕贴标签物品时的射频性能。
工作在超高频UHF(300MHz～3GHz)的被动式电子标签利用远场来进行电磁波的传播，通常使用偶极子形式的标签天线。为了达到最大的能量传输效率，偶极子的长度必须等于λ/2(λ为介质中波的波长)，在UHF频段，例如915MHz处大约为150mm。在实际设计中，通常偶极子天线是由两个λ/4长度的天线共同构成的。背离这一尺寸将对性能产生巨大影响。天线的输入阻抗ZA也是天线的一个很重要的特征，一般由一个复阻抗XA，一个损耗电阻RV和辐射电阻Rr构成。其中损耗电阻RV用来描述功率转换为热能的总损耗，需要在设计中尽量减小；辐射电阻Rr用来表示天线的电磁波辐射功率，需要在设计中尽量增强；在工作频率(即天线的谐振频率)下，天线的复阻抗XA为零。因此一种理想的天线在谐振的情况下，其输入阻抗等于辐射电阻Rr。
传统的天线都是基于上述设计思路来设计。但是RFID系统的实际使用环境中，标签天线由于受到外部介质的影响，所表现的阻抗通常是非标准的，而且多是复数阻抗。因此需要另外加入匹配网络，即由电感和电容组成的网络，以便将输入阻抗转变为与电子标签芯片的容性阻抗共轭。
针对市场上种类繁多的电子标签芯片，目前都是依赖专门的天线设计来匹配芯片不同的阻抗值，造成天线设计成本的增加。需要一种RFID电子标签通用天线的结构，可以在低成本、低复杂度的基础上通过简单变化实现与不同阻抗的标签芯片的良好匹配，同时还能够保持天线具有足够的工作带宽，从而便于实现标签天线的大规模工业化生产。
发明内容
本发明目的为提供一种用于超高频RFID系统的电容和电感耦合的通用电子标签天线，该标签天线能够通过简单调整，与不同标签芯片实现阻抗匹配，同时保证在工作频带范围内具有足够的工作带宽。
本发明所述的一种用于超高频RFID系统的电容和电感耦合的通用电子标签天线，由介电衬底和设置在介电衬底上的天线单元组成，其中，天线单元包括：
a)第一天线元件，为天线单元主体，包括第一导体和第二导体，由直线或弯折线组成，可用于控制工作频率，提供与第二和第三天线元件的耦合；
b)第二天线元件，为第一天线元件提供良好的电容性耦合，并实现在一定范围内的天线电容值可调；
c)第三天线元件，位于第一天线元件的第二导体和第二天线元件组成的闭合空间里，根据其形状和面积以及在闭合空间内的相对位置，为第一天线元件提供良好的电感性耦合，并实现在一定范围内的天线电感值可调。
所述的一种用于超高频RFID系统的电容和电感耦合的通用电子标签天线，标签天线具有的第二阻抗值与标签芯片具有的第一阻抗值实分量大小相等，虚分量大小相等、相位相反。
所述的一种用于超高频RFID系统的电容和电感耦合的通用电子标签天线，第二天线元件与第一天线元件形成相对闭合空间或闭环路径，第三天线元件在此闭合空间内，形成电感。
所述的一种用于超高频RFID系统的电容和电感耦合的通用电子标签天线，第二天线元件与第一天线元件相连，连接点处于第一天线元件的第一导体和第二导体的连接位置处，同时可以选择处于第二天线元件的任意位置。
所述的一种用于超高频RFID系统的电容和电感耦合的通用电子标签天线，第二天线元件包括与第一天线元件相连导体线、第一竖直短导体线、水平连接导体线和第二竖直连接导体线，其中与第一天线元件相连导体线向下延伸与第一竖直短线导体相对，通过焊盘连接连接到标签芯片，并依次连接第一竖直短导体线、水平连接导体线和第二竖直连接导体线，第二竖直连接导体线向上延伸与第一天线元件的第二导体的最外端导体线相对，之间形成一个空隙。
所述的一种用于超高频RFID系统的电容和电感耦合的通用电子标签天线，第三天线元件在第一天线元件的第二导体与第二天线元件的水平连接导体线之间的闭合空间中，形状可以是多边形、圆形或是其它任何形状。
所述的一种用于超高频RFID系统的电容和电感耦合的通用电子标签天线，第一天线元件的第一导体和第二导体由若干个弯折元素构成，可以具有对称相似的结构，也可以具有非对称结构。
所述的一种用于超高频RFID系统的电容和电感耦合的通用电子标签天线，第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件均由导线、成形导电箔、印刷导电轨迹或导电油墨制成。
所述的一种用于超高频RFID系统的电容和电感耦合的通用电子标签天线，介电衬底包括第一侧面和与第一侧面相对的第二侧面，标签天线置于第一侧面，标签芯片也置于第一侧面。
附图说明
图1是本发明的RFID标签的一个实施例的俯视图
图2是本发明的RFID标签的一个实施例的侧视图
具体实施方式
本发明涉及一种用于超高频RFID系统的电容和电感耦合的通用电子标签天线，在通常RFID电子标签的设计基础上，利用第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件产生电容与电感的耦合效应，以此拓宽天线阻抗的调节范围，协助匹配和平衡芯片的复数阻抗，使接收到的射频信号功率更有效地耦合到标签芯片中，同时保持较宽频带下电子标签的正常工作。
图1是本发明涉及的一种用于超高频RFID系统的电容和电感耦合的通用电子标签天线的一个具体实施例的俯视图。本实施例的RFID标签天线1用在UHF频段内，主要的频率范围在840～960MHz区间的120MHz带宽范围内。RFID标签天线1包括介电衬底11，该介电衬底11具有第一侧面111和与第一侧面相对的第二侧面112，天线12连接到介电衬底11的第一侧面111。优选地通过本领域已知任何设备，如通过压敏贴片、可固化的粘连膜或直接放在衬底上，天线12可连在介电衬底11上。RFID标签天线1还包括连在介电衬底11的第一侧面111上的标签芯片5。标签芯片5可通过本领域已知的任何方式，如通过各向同性导电胶(ICA)互联、各向异性导电胶(ACA)互联、非导电胶(NCA)互联和键合互联等几种方式连在介电衬底11上。
天线12包括第一天线元件2，第二天线元件3和第三天线元件4。第一天线元件2由第一导体20和第二导体21构成偶极子天线，可用于控制工作频率，提供与第二和第三元件的耦合。导体20、21分别由若干个弯折元素200和210构成。弯折元素200和210有助于减小第一天线元件2的整个物理长度，增加其有效电长度。在一个优选实施例中，弯折元素200与210是不相同的；在另一个优选实施例中，弯折元素200和210采用不同于垂直弯曲的方式，比如三角形、梯形或者光滑曲线的方式来实现；在另一个优选实施例中，第一导体20和第二导体21由不同个数的弯折元素200和210组成；在又一个优选实施例中，弯折元素200和210的排列方式有适当的疏松或紧密的排列变化。基于本领域的基本知识，通过选择弯折元素的大小、深度、个数、排列紧密度和弯折方式等，可以调整天线12的工作频带和整体天线的阻抗特性和损耗特性。
第一天线元件2的第一导体20和第二导体21相连的地方为图中所示点22，第一天线元件2的第一导体20最外端导体201和点22之间的测量长度为“c”，可以等于或不等于第二导体21最外端导体211和点22之间的测量长度“d”，可以基于本领域的基本知识选择c和d的长度以决定天线的工作频带和整体的阻抗特性。
第二天线元件3包括与第一天线元件相连导体线23、竖直短线导体31、水平连接导体线32和第二竖直连接导体线33。与点22相连的与第一天线元件相连导体线23向下延伸与竖直短导体线31相对，与第一天线元件相连导体线23与竖直短导体线31相对的地方形成连接端24。其中，连接端24电连接到标签芯片5，可通过标签芯片5的焊盘连接。第二竖直连接导体线33向上延伸与第一天线元件2的第二导体21的最外端导体线211相对，形成一空隙25，通过调整空隙25的宽度可以产生所需要的天线电抗值(表现为容性)。增加空隙25的的宽度，天线的电容值减小；减小空隙的宽度，天线的电容值增加。在一个优选实施例中，导体32的宽度可以控制，与空隙25一起对天线的电容值产生影响，从而调整到所需的最优匹配的阻抗值。
第三天线元件4在第一天线元件2的第二导体21与第二天线元件3的水平连接导体线32之间的闭合空间中，表现为由导线、成形导电箔、印刷导电轨迹或导电油墨制成的点、线及面，可以通过本领域内熟知的方法计算第三天线元件4的感抗，以实现与标签芯片5的阻抗中感抗分量大小相等、相位相反。通过本领域内熟知的方法计算出的第三天线元件4的容抗，可以帮助平衡由第二天线元件3产生的容抗，从而在更细微的范围内对天线的整体阻抗进行精确控制。在不同优选实施例中，第三天线元件4的形状、大小和相对位置不同，使得天线12中各部分导体的电流分布不同，基于本领域的基本知识所计算的阻抗值也不同。通过第二天线元件3和第三天线元件4的不同变化一起作用，除了可在较大范围内提高与标签芯片的阻抗匹配性能，还能使天线保持在较宽频带下的正常工作。
介电衬底11可以是现有技术的任何已知的介电材料。用于衬底11的适当的介电材料包括纸板、聚对苯二甲酸乙二醇酯(通称为聚酯或PET材料)、聚萘二甲乙二醇酯(统称为PEN材料)、PET和PEN的共聚物、聚苯乙烯、聚酰亚胺、PVC、聚丙烯和FR4 PCB基板上等等。介电衬底的厚度一般在0.005mm到2.0mm之间。
天线12可以是由任何类型的半导体材料，比如导线、导电金属图形(如金属箔、蚀刻铝、铜等)、印刷导电图(导电墨水，或其他含金属材料，如银、铜、石墨等)。
在RFID工作频带中，现有技术无法实现天线12的复数阻抗与标签芯片5的复数阻抗之间的精确匹配。与现有技术相比，本发明只需调整第三天线元件4的空隙25便可以实现上述复数阻抗之间的近似匹配，从而使信号功率更好地从天线12耦合到标签芯片5中。
以上的参考实例描述了本发明，但是仅仅是为了理解清楚，给出上述详细描述和例子。不应由此理解不必要的限制。在此所述的所有专利和专利申请在此引入以供参考，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的范围的情况下，可以在所述的实施例中做许多的改变。因此本发明的范围不应当限制到在此所述的具体细节和结构，而是由权利要求的语言所述的结构以及这些结构的等效来限定。
Claims (8)
1.一种用于超高频RFID系统的电容和电感耦合的通用电子标签天线，其特征在于：由介电衬底和设置在介电衬底上的天线单元组成，其中，天线单元包括：
a)第一天线元件，为天线单元主体，包括第一导体和第二导体，由直线或弯折线形状的偶极子天线构成，可用于控制工作频率，通过隔离一定的间距及相对位置，提供与第二和第三天线元件的耦合；
b)第二天线元件，一端与第一元件中端相连，另一端通过弯折与第一元件末端相对，并间隔一定距离通过调整与第一天线元件的隔离间距，为第一天线元件提供良好的电容性耦合，并实现在一定范围内的天线电容值可调；
c)第三天线元件，位于第一天线元件的第二导体和第二天线元件包围的区域内，根据其形状和面积以及在包围区域内的相对位置，为第一天线元件提供良好的电感性耦合，并实现在一定范围内的天线电感值可调。
2.如权利要求1所述的一种用于超高频RFID系统的电容和电感耦合的通用电子标签天线，其特征在于：标签天线具有的第二阻抗值与标签芯片具有的第一阻抗值实分量大小相等，虚分量大小相等、相位相反。
3.如权利要求1所述的一种用于超高频RFID系统的电容和电感耦合的通用电子标签天线，其特征在于：第二天线元件与第一天线元件形成包围区域，第三天线元件在此包围区域内，形成电感。
4.如权利要求1所述的一种用于超高频RFID系统的电容和电感耦合的通用电子标签天线，其特征在于：第二天线元件与第一天线元件相连，连接点处于第一天线元件的第一导体和第二导体的连接位置处，同时可以选择处于第二天线元件的任意位置。
5.如权利要求1所述的一种用于超高频RFID系统的电容和电感耦合的通用电子标签天线，其特征在于：第二天线元件包括与第一天线元件相连导体线、第一竖直短导体线、水平连接导体线和第二竖直连接导体线，其中与第一天线元件相连导体线向下延伸与第一竖直短线导体相对，通过焊盘连接连接到标签芯片，并依次连接第一竖直短导体线、水平连接导体线和第二竖直连接导体线，第二竖直连接导体线向上延伸与第一天线元件的第二导体的最外端导体线相对，之间形成一个空隙。
6.如权利要求1所述的一种用于超高频RFID系统的电容和电感耦合的通用电子标签天线，其特征在于：第一天线元件的第一导体和第二导体由若干个弯折元素构成，可以具有对称相似的结构，也可以具有非对称结构。
7.如权利要求1所述的一种用于超高频RFID系统的电容和电感耦合的通用电子标签天线，其特征在于：第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件均由导线、成形导电箔、印刷导电轨迹或导电油墨制成。
8.如权利要求1所述的一种用于超高频RFID系统的电容和电感耦合的通用电子标签天线，其特征在于：介电衬底包括第一侧面和与第一侧面相对的第二侧面，标签天线置于第一侧面，标签芯片也置于第一侧面。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200710119187 CN101090175B (zh) | 2007-07-18 | 2007-07-18 | 电容和电感耦合的超高频rfid通用标签天线 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200710119187 CN101090175B (zh) | 2007-07-18 | 2007-07-18 | 电容和电感耦合的超高频rfid通用标签天线 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101090175A CN101090175A (zh) | 2007-12-19 |
| CN101090175B true CN101090175B (zh) | 2013-07-10 |
Family
ID=38943402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 200710119187 Expired - Fee Related CN101090175B (zh) | 2007-07-18 | 2007-07-18 | 电容和电感耦合的超高频rfid通用标签天线 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101090175B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101551872B (zh) * | 2008-04-03 | 2011-09-28 | 艾迪讯科技股份有限公司 | 具有半开放式耦合器的射频辨识标签 |
| CN104638356A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-05-20 | 董健 | 一种电感耦合型等间距弯折偶极子rfid标签天线 |
| CN104866894A (zh) * | 2015-06-11 | 2015-08-26 | 江健良 | 设有隔离槽的耦合电容rfid标签 |
| CN105205513B (zh) * | 2015-09-17 | 2018-10-26 | 威海北洋电气集团股份有限公司 | 一种基于自适应匹配技术的射频识别系统及方法 |
| CN105514599A (zh) * | 2016-01-27 | 2016-04-20 | 南京聚普电子科技有限公司 | 一种超高频电子标签天线 |
| WO2019204694A1 (en) * | 2018-04-20 | 2019-10-24 | Avery Dennison Retail Information Services, Llc | Method of using shielded rfid straps with rfid tag designs |
| CN112684622B (zh) * | 2019-10-18 | 2023-04-07 | 群创光电股份有限公司 | 电磁波调整装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1324545A (zh) * | 1998-11-04 | 2001-11-28 | 关卡系统股份有限公司 | 具有用于与环境解耦合的并联谐振电路的射频辨识标签 |
| CN1625700A (zh) * | 2002-04-26 | 2005-06-08 | Rfid图书馆馆藏系统有限公司 | 保护识别标签及其制造方法和应用 |
| WO2005119587A1 (en) * | 2004-05-28 | 2005-12-15 | Skycross, Inc. | Radio frequency identification tag |
| CN1739220A (zh) * | 2003-02-03 | 2006-02-22 | 拉森矿物有限责任公司 | 无线通信装置和方法 |
| CN1795585A (zh) * | 2003-04-10 | 2006-06-28 | 艾利丹尼森公司 | 具有自补偿天线和导电护罩的rfid器件 |
| CN2906753Y (zh) * | 2006-06-21 | 2007-05-30 | 黄光伟 | 高精度射频软标签 |
-
2007
- 2007-07-18 CN CN 200710119187 patent/CN101090175B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1324545A (zh) * | 1998-11-04 | 2001-11-28 | 关卡系统股份有限公司 | 具有用于与环境解耦合的并联谐振电路的射频辨识标签 |
| CN1625700A (zh) * | 2002-04-26 | 2005-06-08 | Rfid图书馆馆藏系统有限公司 | 保护识别标签及其制造方法和应用 |
| CN1739220A (zh) * | 2003-02-03 | 2006-02-22 | 拉森矿物有限责任公司 | 无线通信装置和方法 |
| CN1795585A (zh) * | 2003-04-10 | 2006-06-28 | 艾利丹尼森公司 | 具有自补偿天线和导电护罩的rfid器件 |
| WO2005119587A1 (en) * | 2004-05-28 | 2005-12-15 | Skycross, Inc. | Radio frequency identification tag |
| CN2906753Y (zh) * | 2006-06-21 | 2007-05-30 | 黄光伟 | 高精度射频软标签 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101090175A (zh) | 2007-12-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8690070B2 (en) | Wireless IC device component and wireless IC device | |
| EP1887653B1 (en) | RFID tag and manufacturing method thereof | |
| US8991713B2 (en) | RFID chip package and RFID tag | |
| US8179329B2 (en) | Composite antenna | |
| US7518558B2 (en) | Wireless IC device | |
| CN101090175B (zh) | 电容和电感耦合的超高频rfid通用标签天线 | |
| EP1826866B1 (en) | Antenna and noncontact tag | |
| US9390367B2 (en) | RFID tag and RFID tag antenna | |
| CN101351816B (zh) | 射频识别天线和射频识别标签 | |
| US20080246664A1 (en) | Wireless ic device | |
| KR101657157B1 (ko) | 예를 들어 ｒｆｉｄ 트랜스폰더 시스템용 안테나 구조 | |
| CN105514599A (zh) | 一种超高频电子标签天线 | |
| CN102110872A (zh) | 适用于非金属表面的射频识别标签天线 | |
| CN102147877A (zh) | 一种电子标签 | |
| CN107768832A (zh) | Rfid标签及rfid标签天线 | |
| KR101358283B1 (ko) | 다층 구조를 갖는 루프 안테나 | |
| CN201383543Y (zh) | 八木电子标签天线 | |
| CN209344301U (zh) | 超高频rfid抗金属标签天线 | |
| KR100976326B1 (ko) | 다중 루프형 무선인식(ｒｆｉｄ) 태그 안테나 및 이를이용한 ｒｆｉｄ 태그 | |
| JP5092600B2 (ja) | 無線ｉｃデバイス | |
| CN102346867B (zh) | 嵌入式抗金属射频识别标签 | |
| US7573425B2 (en) | Antenna for radio frequency identification RFID tags | |
| Gmih et al. | A New Design of a Miniaturized UHF-RFID Passive Tag Antenna Based on L-Shape Radiators with Meandered Dipole | |
| CN212112532U (zh) | 易变阻抗uhf频域的微型通信标签 | |
| CN203012771U (zh) | Rfid标签 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130710 Termination date: 20210718 |