CN103178342A - 小型抗金属rfid标签天线 - Google Patents

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刘琦
何赛灵
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Abstract

本发明涉及一种小型抗金属RFID标签天线。本发明包括FR4基底、金属铜覆层及附加阻抗调节结构，金属铜覆层位于基底的底面、顶面及两短侧面，四个附加阻抗调节结构位于顶面铜覆层边缘处,并成对称结构。本发明具有小型结构，且能够工作在FCC频段（902-928MHz）下，同时天线可贴附于金属物体表面使用，在垂直于金属面向外的方向具有良好的增益，其阅读距离可以达到8m。同时该天线具有良好的可调节特性，可通过调节附加弯折线结构轻松实现不同RFID芯片的匹配。

Description

小型抗金属RFID标签天线
技术领域
本发明属于天线技术与无线通信领域，涉及一种小型抗金属RFID标签天线。
背景技术
射频识别即RFID（Radio Frequency Identification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触的通信技术。常用的无源RFID有低频（125k~134.2K）、高频（13.56Mhz）、超高频（860-960MHz）。
RFID标签天线作为RFID系统的重要组成部分，它的性能将极大的影响整个RFID系统的效率与质量。影响RFID天线性能的主要因素包括天线的尺寸、工作频段、阻抗及增益等。
当RFID系统应用在金属环境中时，金属对读写器的影响主要体现在两个方面：反射性和屏蔽性。电磁波在入射到金属上时，会有很大部分被反射，反射波和入射波的相位相反。当由于金属对电磁波的反射作用所产生的电场在某一位置刚好和原来的电场位相相同时，那么在这个位置电场对标签的感应强度会增强，可以提高标签读取率；当反射电场的相位和原来的电场相位相反时，会抵消，从而降低标签的读取率。金属对电磁场还有屏蔽作用。由于电场会造成金属内部自由电荷的移动，从而损失能量。
RFID在金属环境下有很多应用，如金属集装箱、金属货架等。为了应对这种金属环境下的RFID应用情况，小型抗金属RFID标签天线是一种比较好的选择。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种小型抗金属RFID标签天线。
本发明采用FR4材料为基板，基板的顶面、底面及短边侧面覆铜，其中顶面铜层中间开槽加载RFID芯片Impinj Monza4 Dura，边缘附加阻抗调节铜弯折线结构。
本发明采用的技术方案是：
小型抗金属RFID标签，包括FR4基底、金属铜覆层及附加阻抗调节结构，金属铜覆层位于基底的底面、顶面及两短侧面，四个附加阻抗调节结构位于顶面铜覆层边缘处,并成对称结构；
所述的铜覆层的顶面在长边中线位置开槽，槽中央加载RFID芯片；
所述的阻抗调节结构为弯折线结构。
本发明具有的有益效果是：
本发明的RFID天线具有小型结构，且能够工作在FCC频段（902-928MHz）下，同时天线可贴附于金属物体表面使用，在垂直于金属面向外的方向具有良好的增益，其阅读距离可以达到8m。同时该天线具有良好的可调节特性，可通过调节附加弯折线结构轻松实现不同RFID芯片的匹配。
附图说明
图1为天线的整体结构俯视图；
图2为天线的整体结构侧视示意图；
图3为天线的输入阻抗测试结果图。
图4为标签的阅读距离测试图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详述：
如图1和图2所示，本发明中RFID天线由铜覆层1-1和基板1-2组成。天线的总体尺寸是65mm×25mm×1.9mm，基板1-2采用的是PCB加工中最常用的FR4材料，它的介电常数为4.4。槽中心芯片加载位置1-3，附加弯折线阻抗调节结构1-4均位于顶面铜层上，顶面铜层中间开槽，四个弯折线结构为对称设置。槽宽2mm，弯折线结构宽度为4mm，线宽1mm。
该天线测试的输入阻抗如图3所示，所测得阻抗在915MHz时为10.6+143.3j欧姆，与芯片Monza4 Dura的阻抗11+143j达到共轭匹配。标签在915MHz时可以达到最优效果。
标签的测试最远阅读距离如图4所示，在915MHz时，最远阅读距离可以达到8.2m，在FCC频段（902-928MHz）内标签表现良好。
本发明的RFID标签天线的优点包括：
（1）成本低且尺寸相对较小。天线只采用FR4与铜两种材料，与其它抗金属标签采用的陶瓷材料等相比成本大大降低。在同样的只采用FR4与铜材料的抗金属标签中，本发明的标签天线尺寸相对小型。如图1，整个天线的尺寸只有65mm×25mm×1.9mm。标签的最远阅读距离可以达到8.2m，虽然尺寸较小但是性能优良。
（2）FCC频段工作良好。如图4所示，天线可以正常工作在FCC频段下，在该频道其阅读距离为7.6-8.2m，满足大多数RFID应用场合的设计需要。
（3）可调性强。当更换RFID芯片时，只要调节弯折线结构的尺寸就可以轻松实现阻抗匹配。
本发明陈述了一种小型抗金属RFID标签天线，使用弯折线结构作为阻抗调节单元，使得RFID天线很容易调节输入阻抗，同时使整个天线小型化，适用于贴附在金属物体的表面。本发明中天线基底采用的是FR4材料，是PCB加工中最常用的基底材料之一。而其它结构都是用铜加工制作而成，成本低廉且加工方便。综上所述，设计出的RFID标签天线不仅克服了传统RFID天线在金属环境下工作状况不良的问题，而且还具有尺寸小，阅读距离远，结构简单，成本低等优点，因此有着广阔的应用价值和市场潜力。

Claims (1)

1. 小型抗金属RFID标签天线，包括FR4基底、金属铜覆层及附加阻抗调节结构，其特征在于：铜覆层位于基底的底面、顶面及两短侧面,四个附加阻抗调节结构位于顶面铜覆层边缘处,并成对称结构；
所述的金属铜覆层的顶面在长边中线位置开槽,槽中央加载RFID芯片；
所述的阻抗调节结构为弯折线结构；
所述的小型抗金属RFID标签天线工作在FCC频段，即902-928MHz。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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