CN101771195A - 平面天线以及应用该平面天线的rfid标签 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种平面天线以及采用该平面天线的RFID标签，该平面天线至少包含馈线或馈点、辐射体以及槽缝，所述槽缝的形状为二维图形，该平面天线表面的感应电流经过所述槽缝时形成正交方向流动的电流。该平面天线具有全向辐射模式，采用该平面天线的RFID标签可以实现读写器对RFID标签全方位的有效识别与读写。在此基础上，在该平面天线的一面附着有吸波材料，从而可以使平面天线近距离在金属表面工作。

Description

平面天线以及应用该平面天线的RFID标签
【技术领域】
本发明涉及一种平面天线，特别是涉及一种具有全向辐射模式的平面天线以及应用该平面天线的RFID标签。
【背景技术】
在现行的RFID(Radio Frequency Identification)标签设计中，标签天线一般基于传统天线，如偶极子天线或者槽缝天线等的原理。这些天线在H(磁场)平面具有全向辐射模式，然而在E(电场)平面却存在着相当大的盲区，即这些标签天线不具有真正的三维立体全向辐射模式。在许多RFID标签的应用中，对RFID标签进行方向控制是不现实的，例如当RFID标签应用在资产跟踪和目标定位中时，无法对RFID标签进行方向控制，此时，便需要一个具有全向辐射模式的RFID标签天线，以实现读写器对该RFID标签的有效识别与读写。
现有技术中存在一种有三维立体全向辐射模式的天线，该天线本质上是一种弯曲的三维偶极子天线，一个轴偶极子部分的辐射图形有助于其它偶极子部分盲区的覆盖，因此，它具有可靠的三维全向辐射模式。然而，这种天线需要一个三维的容置空间，而且天线长度太长，因此，不适合作为RFID标签天线。
有些设计者提出了一种在RFID芯片上设计两个RF(Radio Frequency)端口的解决方案，这两个RF端口单独连接到整流器电路中，因此，两个实际的天线元件可以附属于单独的RF端口，本质上，该天线就是具有两个天线元件的天线阵列，这两个天线可以设计成有正交E平面覆盖的方案，使得一个天线的盲区正好位于另一个天线的最大辐射区，以实现在E平面的全向辐射。然而，这种方案由于需要设计比较复杂的集成电路，增加了成本，将其应用于RFID标签设计中，性价比不高。
一个实用的RFID标签天线应当具有如下特点：标签天线为平面形状，结构简单、体积小，且该标签天线应当不需要通过在标签芯片上进行专门的电路设计就能够获得所需的辐射模式。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种平面天线以及应用该平面天线的RFID标签，该平面天线及应用该平面天线的RFID标签具有全向辐射模式。
本发明公开了一种平面天线，至少包含馈电体、辐射体以及槽缝，所述槽缝和馈电体设置在辐射体上，所述馈电体设置在槽缝的边缘，所述槽缝的形状为二维图形，该平面天线表面的感应电流经过所述槽缝时形成正交方向流动的电流，从而在该平面天线上形成三维的全方位辐射。其中，上述馈电体为馈点或者馈线。
作为较佳的实施方式，所述槽缝的形状为平面正交图形，最好为十字形，馈电体设置在槽缝中间十字交叉部分的对角上。
一种采用上述平面天线的RFID标签，该RFID标签中至少包含一个所述平面天线，在该RFID标签中，RFID芯片与所述平面天线之间为直接连接或容性耦合(capacitive coupling)，该RFID标签的平面天线的一个面上附着有吸波材料，所述吸波材料完全覆盖所述面及该面上的槽缝，且所述吸波材料的面积大于所述平面天线的面积，所述平面天线的另一面可用于发射或接收信号。
本发明的有益效果在于，该平面天线具有三维的全方位辐射模式，结构简单、体积小，成本低廉；采用上述平面天线的RFID标签，无须通过在RFID芯片上进行专门的电路设计就能够获得需要的辐射模式。
【附图说明】
图1为本发明平面天线的一种具体实施方式的示意图；
图2为本发明中平面天线应用于RFID标签的一种具体实施方式的示意图；
图3为本发明中平面天线应用于RFID标签的第二种具体实施方式的示意图；
图4为本发明中平面天线应用于RFID标签的第三种具体实施方式的示意图；
图5为本发明中平面天线附加吸波材料的示意图。
图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：
1.平面天线    2.辐射体
3.馈点        4.槽缝
5.RFID芯片    6.耦合圈
7.吸波材料    8.金属材料
9.馈线        10.屏蔽线
【具体实施方式】
下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步描述：
请参见图1为本发明平面天线的一种具体实施方式的示意图。平面天线1，至少包含馈点3、辐射体2以及槽缝4，槽缝4形成于辐射体2上，馈点3设置在槽缝4的边缘。在本具体实施方式中，槽缝4的形状为十字形，馈点3设置在槽缝4中间十字交叉部分的对角上。该平面天线1表面的感应电流经过槽缝4时形成正交方向流动的电流，从而在平面天线1上形成三维的全方位辐射。上述馈点和辐射体的材质为本领域内技术人员的公知技术，此处不再赘述。
根据槽缝天线的原理，天线表面上激励出的表面电流，在正常情况下是沿着同一方向流动的，当天线上出现了一个小裂缝时，电流传输受到裂缝的切断，改变了表面电流的流向。裂缝受到激励便在裂缝两端产生出电磁场，该电磁场沿裂缝的分布呈正弦规律。
这就是说，在天线上以人为方式开凿出一些有规则的裂缝，天线的电波便可以从缝隙处向外辐射，或者空中的电波从裂缝的缝隙处被有效的吸收到天线上。因此，当天线上的裂缝为十字形时，其表面电流被导入正交方向流动，从而激励形成正交的电磁场，这相当于模拟了偶集子天线正交方向的两个偶集子，形成的正交电磁场达到了使天线在E平面具有全向模式的目的，即该平面天线具有全向辐射的工作模式。
如图1所示，平面天线1上在十字形的槽缝4中间十字交叉部分的对角上设置有馈点3，馈点3使得平面天线1表面的电流被导入X和Y这两个正交的方向流动，分别激励形成正交的电磁场，相当于模拟了偶集子天线正交方向的两个偶集子，形成的正交电磁场使得该平面天线1在E平面具有全向辐射模式。在本发明的其它实施例中，馈点3也可以采用馈线来代替。
上述平面天线1可以用来制作RFID标签，应用该平面天线的RFID标签能够实现读写器对RFID标签全方位的有效识别与读写。这种RFID标签中至少包含一个平面天线1，RFID标签中的RFID芯片与所述平面天线之间为直接连接或容性耦合。
如图2所示，为本发明中平面天线应用于RFID标签的一种具体实施方式的示意图。其中RFID芯片5用很短的导线直接连接到馈点3，形成馈线9。
如图3所示，为本发明中平面天线应用于RFID标签的第二种具体实施方式的示意图。其中RFID芯片5用一屏蔽线10连接到馈点3。
如图4所示，为本发明中平面天线应用于RFID标签的第三种具体实施方式的示意图。RFID芯片5也可以采用容性耦合(capacitive coupling)的方式与平面天线1相连接。RFID标签内的RFID芯片5通过一耦合圈6耦合到平面天线1上，耦合圈6是一个附着于绝缘基片上的导电体。
当应用上述平面天线的RFID标签被使用在一金属材料的表面时，为了尽量减小金属材料对平面天线的干扰，最好在平面天线靠近金属材料表面的一面附着吸波材料。
如图5所示，为本发明中平面天线附加吸波材料的示意图。平面天线1靠近金属材料8表面的一面上附着有吸波材料7，吸波材料7完全覆盖了所述面及该面上的槽缝4，吸波材料7的面积最好大于平面天线1的面积，至少应覆盖所述面上的槽缝4并延伸至平面天线1的周边。此时，平面天线1未被吸波材料7覆盖的一面可以进行发射和接收工作。当然，在实际应用中，由于吸波材料不可能将电磁波全部吸收，所以金属材料对平面天线仍有令其失调的可能，此时可以对平面天线进行一些细微的调整。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种平面天线，至少包含馈电体、辐射体以及槽缝，所述槽缝和馈电体设置在辐射体上，所述馈电体设置在槽缝的边缘，其特征在于，所述槽缝的形状为二维图形，该平面天线表面的感应电流经过所述槽缝时形成正交方向流动的电流，从而在该平面天线上形成三维的全方位辐射。
2.根据权利要求1所述的平面天线，其特征在于，所述馈电体为馈点或馈线。
3.根据权利要求1所述的平面天线，其特征在于，所述槽缝的形状包含平面正交图形。
4.根据权利要求3所述的平面天线，其特征在于，所述平面正交图形为十字。
5.根据权利要求4所述的平面天线，其特征在于，所述馈电体设置在槽缝中间十字交叉部分的对角上。
6.一种采用如权利要求1所述平面天线的RFID标签，其特征在于，所述RFID标签中至少包含一个所述平面天线。
7.根据权利要求6所述的RFID标签，其特征在于，所述RFID标签中的RFID芯片与所述平面天线之间为直接连接或容性耦合。
8.根据权利要求6所述的RFID标签，其特征在于，所述平面天线的槽缝形状为十字。
9.根据权利要求8所述的RFID标签，其特征在于，所述RFID标签中的RFID芯片的天线接口直接连接到所述槽缝的十字交叉部分的对角上。
10.根据权利要求8所述的RFID标签，其特征在于，所述RFID标签中的RFID芯片的天线接口容性偶合到所述槽缝的十字交叉部分的对角上。
11.根据权利要求6所述的RFID标签，其特征在于，所述RFID标签的平面天线的一个面上附着有吸波材料，所述吸波材料完全覆盖所述面及该面上的槽缝，且所述吸波材料的面积大于所述平面天线的面积。
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Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Suzhou Digican Technology Co., Ltd.

Assignor: Shulun Computer Technology (Shanghai) Co., Ltd.

Contract record no.: 2010310000036

Denomination of invention: Plane antenna and RFID tag using the same

License type: Exclusive License

Open date: 20100707

Record date: 20100413

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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20100707