CN104466395A

CN104466395A - 一种用于rfid的平面u形天线

Info

Publication number: CN104466395A
Application number: CN201410798630.8A
Authority: CN
Inventors: 夏景; 杨利霞; 鲍煦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2015-03-25

Abstract

本发明公开了一种用于RFID的平面U形天线，包括介质基板（1），印刷于介质基板（1）上表面的U形天线臂（2）和馈电环路（3），以及位于介质基板（1）下表面的金属反射板（7）。所述U形天线臂（2）与所述馈电环路（3）连接。所述馈电环路（3）为矩形，馈电环路上边（4）的中心蚀刻有一个矩形槽孔（5），馈电环路（3）中心具有匹配枝节（6）。本发明可以实现与RFID芯片阻抗共轭的复数输入阻抗，馈电位置位于U形天线臂内部，节约了电路面积，便于实现RFID系统的小型化，同时本发明使用了金属反射板提高了增益，适合安装在金属表面，可广泛应用于UHF频段的RFID系统。

Description

一种用于RFID的平面U形天线

技术领域

本发明涉及一种RFID天线，具体涉及一种用于RFID的平面U形天线。

背景技术

射频识别技术（RFID）是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频识别信号和空间耦合（电磁耦合或电磁传播）传输特性，实现对被识别物体的自动识别。 RFID可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便，被看作是一种突破性技术。第一，可以识别单个的非常具体的物体；第二，其采用无线电射频，可以穿透外部材料读取数据；第三，可以同时对多个物体进行识读。此外，储存的信息量也非常大。

RFID以无线信道作为传输媒体，通过阅读附着于物体之上的射频识别标签内的信息，来完成物体的识别。与目前的条码技术相比，RFID有许多优点，如无需接触、识别迅速、方法灵活、适应场合广、准确率高、智能化程度高等。因此，RFID技术将会发挥越来越显著的作用，成为条形码技术的终结者。基于无线通信技术和计算机网络技术，RFID可以提供远程非接触、实时方便的目标动态信息收集，处理与查询，因此，RFID技术受到了各方的极大关注。

RFID天线的设计是RFID技术研究中的关键问题之一。传统RFID 天线设计中，针对输入阻抗为复数的RFID芯片，往往需要附加匹配电路将芯片的输入阻抗转换至标准阻抗50欧姆，这增加了天线设计的复杂性，同时，传统RFID天线增益通常较低，影响了RFID工作的距离。因此，设计具有复数输入阻抗的RFID天线，提高天线增益，简化结构，实现小型化对RFID应用的发展意义重大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于RFID的平面U形天线，其针对具有复数输入阻抗的RFID芯片设计，可根据设计要求调整输入阻抗以满足不同的RFID芯片的要求；同时，要求具有较高的增益，以便提高识别距离；此外，也要便于在金属物体表面安装。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种用于RFID的平面U形天线，包括介质基板，印刷于介质基板上表面的U形天线臂和馈电环路，以及位于介质基板下表面的金属反射板。所述U形天线臂与所述馈电环路连接。所述馈电环路为矩形，馈电环路上边的中心蚀刻有一个矩形槽孔。

进一步，本发明的一种用于RFID的平面U形天线，所述馈电环路的中心具有匹配枝节，匹配枝节的位置可以调整天线的输入阻抗。

进一步，本发明的一种用于RFID的平面U形天线，所述匹配枝节可以包括1根或者多根枝节。

进一步，本发明的一种用于RFID的平面U形天线，所述馈电环路位于所述U形天线臂的内部。

进一步，本发明的一种用于RFID的平面U形天线，所述金属反射板用于提高天线的增益，同时便于天线安装在金属表面。

进一步，本发明的一种用于RFID的平面U形天线，天线的输入阻抗为复数。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

（1）本发明基于简单的U形天线结构，给出了一种实现天线复数输入阻抗的设计，结构简单，灵活方便。

（2）本发明通过在馈电环路中增加匹配枝节，通过匹配枝节的位置可以改变天线的输入阻抗，从而满足不同RFID芯片阻抗匹配的要求。

（3）本发明的馈电环路位于U形天线臂的内部，减小了电路面积，便于系统的小型化。

（4）本发明通过使用金属反射板，提高了天线增益，也便于将天线安装在金属物体表面。

附图说明

图1 为本发明用于RFID的平面U形天线的正面示意图。

图2 为本发明用于RFID的平面U形天线的反面示意图。

图3 为本发明天线的匹配枝节位置变化对输入阻抗实部的影响示意图。

图4 为本发明天线的匹配枝节位置变化对输入阻抗虚部的影响示意图。

图5 为本发明天线的输入阻抗参数图。

图6 为本发明天线的方向图。

图中标号说明：1 介质基板、2 U形天线臂、3 馈电环路、4 馈电环路上边、5 矩形槽孔、6 匹配枝节、7 金属反射板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的说明。

图1为本发明用于RFID的平面U形天线的正面示意图，图2为本发明用于RFID的平面U形天线的反面示意图。本实施例以设计工作频率为900MHz，输入阻抗为30+j*320欧姆的天线为例进行说明。本实施例为一种用于RFID的平面U形天线，包括介质基板1，印刷于介质基板1上表面的U形天线臂2和馈电环路3，以及位于介质基板1下表面的金属反射板7。所述U形天线臂2与所述馈电环路3连接。所述馈电环路3为矩形，馈电环路上边4的中心蚀刻有一个矩形槽孔5。

该实施例中，所述馈电环路3的中心具有匹配枝节6，匹配枝节6的位置可以调整天线的输入阻抗。匹配枝节6的位置可以根据天线输入阻抗的设计目标来确定。不同位置的匹配枝节6会产生不同的输入阻抗的虚部，可以产生与RFID芯片阻抗共轭的复数阻抗，从而实现理想的共轭匹配，减小天线输入端的反射。

参看图3和图4所示的天线中匹配枝节位置变化对天线输入阻抗实部和虚部的影响，图中H表示匹配枝节6相对于U形天线臂2的高度。当高度H从17mm开始逐渐减小时，天线输入阻抗的虚部有较为明显的增加，而输入阻抗的实部变化较小。结果表明，改变高度H，即调整匹配枝节的位置，可以控制天线输入阻抗的虚部。

本实施例中所述馈电环路上边4中心的矩形槽孔5用于与RFID芯片SL900A连接。图5所示为本实施例的输入阻抗参数图，其中，采用了介电常数为4.5，厚度为6mm的罗杰斯TMM4板材。从图中可以看出，本实施例在900MHz时的输入阻抗为复数，输入阻抗的值为30+j*320欧姆，与RFID芯片SL900A的输入阻抗互为共轭，达到了良好的匹配。

图6所示为本实施例天线在900MHz的方向图，从图中可以看出，天线的最大增益为4dBi，而一般的振子结构的天线最大增益约为2dBi，本实施例通过使用金属反射板提高了2dB增益。

此外，本实施例中所述馈电环路3位于所述U形天线臂2的内部。馈电环路3并未增加天线的面积，从而节约了电路板面积，有利于系统的小型化。同时，由于天线的底部为金属反射板，在尽量不影响天线的性能的情况下，可以将天线安装在金属物体表面，因此，便于用于仓储物流领域中金属货柜或集装箱等应用场合。

Claims

1.一种用于RFID的平面U形天线，包括介质基板（1），印刷于介质基板（1）上表面的U形天线臂（2）和馈电环路（3），以及位于介质基板（1）下表面的金属反射板（7）；其特征在于：所述U形天线臂（2）与所述馈电环路（3）连接；所述馈电环路（3）为矩形，馈电环路上边（4）的中心蚀刻有一个矩形槽孔（5）。

2.一种如权利要求1所述的用于RFID的平面U形天线，其特征在于：所述馈电环路（3）的中心具有匹配枝节（6），匹配枝节（6）的位置可以调整天线的输入阻抗。

3.一种如权利要求1所述的用于RFID的平面U形天线，其特征在于：所述匹配枝节（6）可以包括1根或者多根枝节。

4.一种如权利要求1所述的用于RFID的平面U形天线，其特征在于：所述馈电环路（3）位于所述U形天线臂（2）的内部。

5.一种如权利要求1所述的用于RFID的平面U形天线，其特征在于：所述金属反射板（7）用于提高天线的增益，同时便于天线安装在金属表面。

6.一种如权利要求1所述的用于RFID的平面U形天线，其特征在于：天线的输入阻抗为复数。