CN103633429A - 高定向可集成于包裹快递单中的rfid标签天线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高定向可集成于包裹快递单中的RFID标签天线。本发明括PET基底、金属莫克森结构及耦合馈电环。在PET基底上设置有金属莫克森结构及耦合馈电环，其中金属莫克森结构为包括主振子和反射器，均采用弯折结构，主振子和反射器之间存在设定间隙，主振子和反射器的两端均向RFID标签天线中间延伸，耦合馈电环处于金属莫克森结构中间靠近主振子的位置，所述的耦合馈电环上加载芯片ImpinjMonza4。本发明中天线基底采用PET材料，是标签加工中最常用的基底材料之一。而其他结构都是用铝蚀刻加工制作而成，成本低廉且加工方便。
Description
技术领域
本发明属于天线技术与无线通信领域，涉及一种高定向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。
现有RFID标签天线大多数为偶极子形式全向天线，其阅读距离在其使用平面内大致相同。但是在一些应用场合中全向天线并不适用。比如人工查找快递包裹的应用中，快递员可以通过手持RFID阅读器读取黏贴在包裹上的RFID标签内容来查找所需包裹。这种应用场合下，全向的标签天线会导致人工查找的位置不明。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种高定向可集成于快递单中的RFID标签天线。
本发明采用的技术方案是：
本发明包括PET基底、金属莫克森结构及耦合馈电环，在PET基底上设置有金属莫克森结构及耦合馈电环，其中金属莫克森结构为包括主振子和反射器，均采用弯折结构，主振子和反射器之间存在设定间隙，主振子和反射器的两端均向RFID标签天线中间延伸，耦合馈电环处于金属莫克森结构中间靠近主振子的位置，所述的耦合馈电环上加载芯片Impinj Monza 4。
进一步说，耦合馈电环为矩形方环。
进一步说，该RFID标签天线工作在FCC频段，即902MHz-928MHz频段。
进一步说，该RFID标签天线的总体尺寸是80mm×60mm×0.05mm。
本发明具有的有益效果是：
本发明的RFID天线尺寸仅为80mm×60mm，可集成于快递单中。天线具有高前后比，在整个FCC频段天线的前后比均达到15dB以上。天线的半功率角可以达到150°，远远大于普通偶极子标签天线。同时该天线具有良好的可调节特性，可通过调节耦合馈电环轻松实现不同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为天线的输入阻抗测试结果图。
图3为标签的阅读距离测试图。
图4为人工查找货架中包裹的应用示意图。
图5为智能货架/书架中的应用示意图。
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所示，本发明中RFID天线由PET基底1-1、莫克森结构(主振子1-2和反射器1-3)及耦合馈电环1-4组成。馈电环上加载芯片Impinj Monza4 1-5。天线的总体尺寸是80mm×60mm×0.05mm，基板1-1采用的是标签加工中最常用的PET材料，它的介电常数为3.2。本发明莫克森结构有别于传统结构，采用弯折线化结构以缩减尺寸。其中，弯折线的线宽、弯折宽度及线间距均可以用于天线的阻抗调节。而主振子近端的耦合馈电环1-4可以通过调整环与主振子的间距及环的长宽分别调节天线的阻抗及电抗，在馈电的同时实现了天线阻抗及电抗的独立调节。
该天线测试的输入阻抗如图2所示，所测得阻抗在915MHz时为10+145.6j欧姆，与芯片Monza4的阻抗11+143j达到共轭匹配。
标签的测试最远阅读距离如图3所示，在FCC频段内时，正向阅读距离均大于16.5m，而反向阅读距离均小于5.5m。
标签用于人工查找货架上的快递包裹的示意图如图4所示。标签尺寸只有80mm×60mm，远小于快递单的尺寸，可以集成于快递单中，黏贴在包裹的表面。快递员可以持RFID阅读器4-1阅读黏贴在货架4-2上快递包裹4-3上的标签4-4内容，通过不接触包裹的方式就可以找到需要的包裹，大大增加了查找效率，避免了传统查找过程中对包裹的损害。
图5是智能货架/书架中RFID标签的应用示意图。货架/书架5-1中的包裹/书本5-3，在包裹/书本扉页黏贴标签5-4。标签中的信息传送到阅读器终端5-2，进一步传输到服务器中，实现快递包裹/图书管理的自动化与智能化。
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PET与铝两种材料，是最基础的标签加工材料。且整个天线的尺寸只有80mm×60mm×0.05mm，与其他定向天线相比尺寸大幅度减小。
（2）FCC频段工作良好。如图3所示，天线可以正常工作在FCC频段下，在该频道其前后比大于15dB，单向性非常好。
（3）可调性强。当更换RFID芯片时，只要调节耦合馈电环结构的位置尺寸就可以轻松实现阻抗匹配。
（4）半功率角大。应用于智能货架/书架系统时标签的半功率角为150度，远大于普通偶极子标签的70度，使得阅读器的可读取范围更广。
本发明陈述了一种高定向可集成于快递单中的RFID标签天线，使用耦合馈电环结构作为阻抗调节单元，使得RFID天线很容易调节输入阻抗，弯折线结构大幅度减小了标签的尺寸，同时莫克森结构实现了标签的高定向性，适用于人工非接触式物品查找。本发明中天线基底采用的是PET材料，是标签加工中最常用的基底材料之一。而其他结构都是用铝蚀刻加工制作而成，成本低廉且加工方便。综上所述，设计出的RFID标签天线不仅实现了高定向，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 (4)
1. 高定向可集成于包裹快递单中的RFID标签天线，包括PET基底、金属莫克森结构及耦合馈电环，其特征在于：在PET基底上设置有金属莫克森结构及耦合馈电环，其中金属莫克森结构为包括主振子和反射器，均采用弯折结构，主振子和反射器之间存在设定间隙，主振子和反射器的两端均向RFID标签天线中间延伸， 耦合馈电环处于金属莫克森结构中间靠近主振子的位置，所述的耦合馈电环上加载芯片Impinj Monza 4。
2.根据权利要求1所述的RFID标签天线，其特征在于：所述的耦合馈电环为矩形方环。
3.根据权利要求1所述的RFID标签天线，其特征在于：该RFID标签天线工作在FCC频段，即902MHz-928MHz频段。
4.根据权利要求1所述的RFID标签天线，其特征在于：该RFID标签天线的总体尺寸是80mm×60mm×0.05mm。
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