CN101807746B - 基于z型六角铁氧体的射频识别天线 - Google Patents

基于z型六角铁氧体的射频识别天线 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于Z型六角铁氧体的射频识别天线，该天线具有至少一层Z型六角铁氧体基片1，一层空气层2，和一个金属基片3，和一个金属反射腔4，和金属接地面5，和一个变形金属微带线6，及射频识别芯片9。本发明采用各向异性六角铁氧体，在保证增益的前提下，有效地实现天线尺寸的小型化。

Description

基于Z型六角铁氧体的射频识别天线
所属技术领域
本发明属于无线通讯天线，尤其是微带天线制造领域。
背景技术
近年来，小型化，高速和微波频段的电子设备已经得到广泛应用，而在上述应用环境下的具体场合，需具有低剖面，小型化，高增益的天线作为收发设备，例如，在海运、水运、公路和铁路中的集装箱运输中，需要能识别快速移动的电子标签，在上述通信设备中使用的天线首先也需要在上述频带中起到高增益的作用，并且从其使用的角度看需要小型化且是低剖面的，且须满足ISO 18000-4空中接口标准。对于小型化和高增益的矛盾目前还没有理想的解决方法。
发明内容
鉴于现有技术的以上缺点，本发明的目的是研究基于Z型六角铁氧体的射频识别天线，使之克服现有技术的以上缺点。
本发明的目的是通过如下的手段实现的。
基于Z型六角铁氧体的射频识别天线，该天线具有至少一层Z型六角铁氧体基片，一层空气层，和一个金属基片，和一个金属反射腔，和金属接地面，和一个变形金属微带线，及射频识别芯片。
本发明合理的结构和基质层及本发明所采用的各向异性六角铁氧体，在保证增益的前提下，有效地实现天线尺寸的小型化。
附图说明
图1本发明实施例天线的俯视图。
图2为本发明实施例天线的侧视图。
图3是本发明实施例天线回波损耗图。
具体实施方式
实施例1：
如图1和图2所示：基于Z型六角铁氧体的射频识别天线，具有Z型六角铁氧体磁性材料基片1，一层空气层2，和一个金属基片3，和一个金属反射腔4，和金属接地面5，和一个变形金属微带线6，及射频识别芯片9，7为金属基片开槽，8为金属接地面缝隙。
本实例中六角铁氧体材料机械加工为40mm*30mm*2mm的矩形微带贴片，使用的ε′＝4，μ′＝4.7，除此外，六角铁氧体下方均用铜箔覆盖，在下方铜箔处有一金属反射腔4，其尺寸为40mm*28mm*2.5mm，接地板上方8.1mm处有金属基片3，并在3上开槽，在六角铁氧体基片1上方的变形微带馈电线6为一段折线，其几何结构可分为三段，第一段为覆盖在六角铁氧体基片1上的矩形微带线(尺寸为10mm*2.5mm)，第二段为垂直于六角铁氧体基片1的矩形微带线(尺寸为5mm*2.5mm)，第三段为U型微带线(尺寸为两个U型边边长均为7mm*2mm，连接两个U型边的线段为8mm*2.5mm)将三段微带线焊接为一个整体，使其成为一段折线，天线的馈电方式为弯折线并采用双馈电的做法，这种做法不仅能带来天线增益的提高，还可以实现天线的谐振频率可调，从而实现天线部分可重构，即有一部分馈线留在了空气层中，并没有和六角铁氧体基片粘合在一起，而我们可以通过优化的方法对馈线在空气层中的部分进行全局电磁仿真，直至找到最佳谐振点，从而使天线能够在理想的频率点与芯片匹配。这样即使使用不同的芯片，也不会影响天线的可用性本实例中的天线是应用于微波频段射频识别，即2.45GHz的RFID中。
Z型六角铁氧体主配方是：Ba3Me2Fe24O41其中Me为：Co，Zn，Ni，Mg，Cu之一；它的烧结温度控制在1150℃～1300℃，并通过加入微量的氧化物Bi2O3、MnO2、GeO2、SiO2之一调节介电常数和磁导率，使得介电常数的实部ε′在1～20，磁导率的实部μ′在1～10，在100MHz～3GHz频率的某个频段内能够使介电常数或磁导率保持在某一数值上基本不变。
本实施例的几何尺寸为40mm*30mm*10.6mm，传统的该种微带天线的回波损耗为-10～-15dB，增益为4～5dBi，而采用本实例的天线，ε′＝4～7，μ′＝3～6，回波损耗可达到-20～-35dB，增益可以达到5～7.5dBi。达到这样的效果，主要是采用Z型六角铁氧体基片，另外还有两个原因是：(1)本天线采用的双层介质层，即空气层和各向异性六角铁氧体基片，使用此种介质结构可以尽可能的减小天线的尺寸，(2)天线的馈线部分采用弯折线并采用双馈电的做法，采用此方式可以延长馈电线的有效辐射面积，从而提高增益，即比传统的馈电方式提高1～2dBi。

Claims (1)

1.基于Z型六角铁氧体的射频识别天线，该天线具有至少一层Z型六角铁氧体基片(1)，一层空气层(2)，和一个金属基片(3)，和一个金属反射腔(4)，和金属接地面(5)，和一个变形金属微带线(6)及射频识别芯片(9)；所述Z型六角铁氧体主配方是：Ba3Me2Fe24O41其中Me为：Co，Zn，Ni，Mg，Cu之一；各向异性Z型六角铁氧体的烧结温度控制在1150℃～1300℃，并通过加入微量的氧化物Bi2O3、MnO2、GeO2、SiO2之一调节介电常数和磁导率，使得介电常数的实部ε′在1～20，磁导率的实部μ′在1～10，在100MHz～3GHz频率的某个频段内能够使介电常数或磁导率保持在某一数值上基本不变；所述天线应用于微波频段射频身份识别，即2.45GHz的RFID中；所述变形金属微带线(6)采用三段折线结构，并采用了Z型六角铁氧体。
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