CN105184355A - 一种基于标签集的无源uhf rfid双天线标签 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种基于标签集的无源UHF？RFID双天线标签，属于射频识别技术与天线技术领域。所述标签包括双天线和标签芯片；双天线为两偶极子天线，二者正交极化，互不干扰，垂直放置大幅度减小耦合，采用折合偶极子天线类型可缩小标签体积，以满足标签空间需求；标签芯片具有两个通信端口，用以射频信号的接收与发送。本发明减小了因极化失配引起的损耗，提高了标签接收的能量，增加了标签的通信距离，提高了系统目标区域识别率，在UHF？RFID系统中应用前景广阔。

Description

一种基于标签集的无源UHF RFID双天线标签

技术领域

本发明属于射频识别技术与天线技术领域，特别涉及无源UHFRFID标签的双天线技术。

背景技术

RFID(射频识别)技术利用射频信号进行非接触式双向通信，自动识别目标对象并获取相关信息数据已成功应用于生产制造、物流仓储、交通运输、医疗卫生、公共安全等各个领域。它利用射频信号的空间耦合实现无接触式数据传递，并通过信息的相互传递达到识别对象的目的。

在超高频和微波射频识别系统中，无源标签与阅读器之间的能量传递以及通信方式为反向散射调制，即当电子标签进入阅读器的工作区域时，阅读器发射的一部分能量被电子标签吸收，另一部分能量以不同的强度散射到各个方向，散射的部分能量被阅读器天线接收，通过对接收信号的放大和处理，便可得到电子标签的相关信息。

目前，对RFID系统识别区域的研究主要集中在系统最大读取距离和最大路径连通可读区域两个方面。前者重点讨论阅读器可识别标签的最远距离，未考虑由于天线极化失配和多径等因素造成的盲区；后者考虑了盲区的影响，但所给出的识别区域模型未涵盖路径不连通的可读区域，造成系统资源浪费，采用目标区域识别率可有效评估RFID系统的识别性能。

现有的无源RFID电子标签主要采用单天线结构，在无源RFID电子标签与阅读器通信时，由于相对位置的不同，标签天线与阅读器天线之间会产生极化失配，影响系统识别率。标签集方法，即对目标物贴附多个标签，且标签与阅读器天线相对方位不同使得目标物处于任意方位时，均有标签与阅读器天线处于极化最优或近似最优匹配，确保目标物被识别，从而提高系统目标区域识别率。标签集的优化方法提高了RFID系统目标区域识别率，方法结构简单，对阅读器天线波束图和布置方式无特殊要求，易于快速部署。然而，标签集的优化增加了标签数量，阅读次数明显增加，目标识别率虽然提高，但以系统成本为代价。为提高UHFRFID系统识别率，常采用单阅读器多天线布置方案或多阅读器共同扫描目标区域方案，但多天线间存在相干多径干扰影响，又使得目标区域内产生新的盲区，使用不当反而减小目标区域识别率，并且对已扫描区域二次扫描增加阅读器总功耗。

识别区域大小、目标识别率、成本等问题尚需解决，但现有技术仍存在一些缺点与不足。

发明内容

针对现有技术存在的缺点和不足，为实现无源UHFRFID标签远距离通信，提高目标区域识别率，本发明提供了一种基于标签集的无源UHFRFID双天线标签，所述技术方案如下：

基于标签集的无源UHFRFID双天线标签，包括：双天线和标签芯片。

所述双天线为两偶极子天线，二者正交极化，互不干扰，垂直放置大幅度减小耦合，采用折合偶极子天线类型可缩小标签体积，以满足标签空间需求；

所述标签芯片具有两个通信端口，用以射频信号的接收与发送，标签芯片共用整流器，每个端口拥有各自调制器和解调器，对接收到的信号分别解调与调制；

所述双天线与标签芯片端口均阻抗匹配，以满足标签正常工作；

所述双天线共同为标签芯片提供能量，但通信相互隔离，互不影响。

通过采用正交极化的双天线减小了标签天线与阅读器天线之间的极化失配损失。例如，在目标物上贴附该标签，若一天线因极化失配使标签芯片不能被激活，则另一天线为极化最优匹配，标签芯片被激活，保证了正常通信。另外，采用双端口标签芯片的两次信号处理，保证了通信质量。因此，所述电子标签在标签集的基础上采用双天线技术可以增加识别距离，提高目标区域识别率，在UHFRFID系统中应用前景广阔。

附图说明：

为了更清楚的说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造劳动性的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。

图1是本发明双天线结构示意图；

图2是本发明双端口标签芯片功能框图。

具体实施方式：

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明的主旨是提出一种使用双天线来实现无源标签的通信，以解决标签天线与阅读器天线极化失配而引起的识别率问题，所提方法对于无源标签距离短，识别区域小等缺点具有重要的指导意义。

下面结合附图1、附图2对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明双天线结构示意图，天线1、天线2为折合偶极子天线，两天线同时工作，可以接收RF信号为标签芯片提供能量，也可以与阅读器进行反向散射通信。参照图1，两天线垂直放置，使其正交极化，减小相互耦合，互不干扰。折合偶极子天线两端折叠对于阻抗的调整具有很大的空间，天线1与天线2采用小型化技术，减小了天线尺寸，对于标签设计的小型化具有很大的意义。

图2是本发明双端口标签芯片功能框图，偶极子天线将接收到的RF信号通过整流电路与放大电路转化成标签芯片所需要的能量，两天线接收到的RF信号分别解调，信号处理后对携带信息进行调制，并通过天线向阅读器回应信号，以达到通信的目的。参照图2，整流器将交流电转化成直流电，标签芯片进行信号的后处理，以实现与阅读器的正常通信。基于标签集的无源UHFRFID双天线标签可以解决因极化失配引起的识别遗漏问题，使标签的识别区域扩大。

进一步地，为了适应工程设计要求，双天线可以是其他类型天线，如微带天线、PIFA(平面倒F天线)、以及其他偶极子天线等，具体实现时，本发明实例对此不做限制。

进一步地，为了使标签天线和芯片更好的阻抗匹配，使标签芯片接收到更多的能量，整流器可以采用不同的形式，具体实现时，本发明实例对此不作限制。

进一步地，芯片中调制方式可以为ASK调制、FSK调制、MSK调制等方式，具体实现时，本发明实例对此不作限制。

综上所述，本发明涉及了一种基于标签集的无源UHFRFID双天线标签，该发明将在射频识别领域具有重要应用。

本领域技术人员可以理解附图只是一个实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于标签集的无源UHFRFID双天线标签，包括双天线、标签芯片，其特征是：

所述标签具有双天线结构，两天线共同工作，互不干扰；标签芯片具有两个通信端口，用以射频信号的接收与发射。

2.根据权利1要求，所述双天线为偶极子天线，其特征是二者正交极化，互不影响，两天线也可为微带天线、PIFA(平面倒F天线)、以及其他偶极子天线等。

3.根据权利1要求，所述标签芯片具有两个通信端口，其特征是两端口都可与天线相连，接受和发射射频信号。

4.根据权利1要求，所述标签芯片共用整流器，两端口不共用调制器和解调器。

5.根据权利2、权利3要求，所述双天线与标签芯片端口均阻抗匹配，以满足标签正常工作。