CN105703051A - 一种集成于pcb的超高频rfid天线 - Google Patents

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    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
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    • H01Q1/2225—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems used in active tags, i.e. provided with its own power source or in passive tags, i.e. deriving power from RF signal
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support

Abstract

本发明提供了一种集成于PCB的超高频RFID天线，所述天线与所述电子产品PCB上的电子产品电路部分分开布置，所述天线位于所述PCB的边缘，所述天线关于所述电子产品PCB的中轴线对称，所述天线包括天线阵子和阻抗匹配结构，所述阻抗匹配结构与标签芯片相连接。该天线直接集成于电子产品的PCB上，在产品制造过程中，将RFID芯片直接贴装在PCB天线连接处，形成一个完整的RFID标签后，在电子产品实行信息追溯时，无需在产品上额外黏贴PET基RFID标签或PCB块状RFID标签，从而使电子产品具有体积小、集成化高、成本低的优势。

Description

一种集成于PCB的超高频RFID天线
技术领域
本发明涉及射频识别领域，特别是涉及一种集成于PCB的超高频RFID天线。
背景技术
目前，电子电器产品的生产制造信息记录依赖于人工纸质记录，自动化程度较高的工厂采用条形码记录生产信息。随着产品生产智能化时代的到来，在产品全生命周期的所有阶段有大量的信息需要实时的跟踪记录，而目前普遍采用的条型码技术虽然相比人工纸质记录提高了记录效率，但大量的产品信息依然需要通过条型码进行后台数据库的连接，不但增加了信息获取的成本同时降低了效率。显然上述两种信息载体容量低且不能实时更新。且此类标签在应用中容易被腐蚀和划破，信息不能长久的保存，RFID电子标签很好的解决了上述问题，但是现有技术中需要在产品上额外黏贴PET基RFID标签或PCB块状RFID标签，造成了产品的体积大、成本高、集成化低。
发明内容
本发明的目的是提供一种集成于PCB的超高频RFID天线，该天线直接集成于电子产品的PCB上，在产品制造过程中，将RFID芯片直接贴装在PCB天线连接处，形成一个完整的RFID标签后，在电子产品实行信息追溯时，无需在产品上额外黏贴PET基RFID标签或PCB块状RFID标签，从而使电子产品具有体积小、集成化高、成本低的优势。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种集成于PCB的超高频RFID天线，所述天线与所述电子产品的PCB上的电子产品电路部分分开布置，所述天线位于所述PCB的边缘，所述天线关于所述电子产品PCB的中轴线对称，所述天线包括天线阵子和阻抗匹配结构，所述阻抗匹配结构与标签芯片相连接。
可选的，所述天线阵子包括第一部分、第二部分、第三部分、第四部分和连接结构，所述第一部分位于所述PCB长边的边缘，且与所述PCB的长边相平行，所述第二部分位于所述第一部分的上端，所述第二部分的第一端与所述第一部分的一端相连接，且所述第一部分与所述第二部分相垂直，所述第二部分的第二端口与连接结构的第一端相连接，所述第四部分与所述第一部分关于所述中轴线对称，所述第三部分与所述第二部分关于所述中轴线对称，所述连接结构关于所述中轴线对称，所述第三部分的第一端与所述第四部分的一端连接，所述第三部分的第二端与连接结构的第二端相连接。
可选的，所述未弯折部分、所述弯折部分均位于所述PCB的边缘。
可选的，所述阻抗匹配结构包括第一T型阻抗匹配结构和第二T型阻抗匹配结构，且所述第一T型阻抗匹配结构与第二T型阻抗匹配结构关于所述电子产品PCB的中轴线对称，所述第一T型阻抗匹配结构与所述第二T型阻抗匹配结构均是弯折的天线结构。
可选的，所述二部分的第二端口还与所述第一T型阻抗匹配结构的第一端部，所述三部分的第二端口还与所述第二T型阻抗匹配结构的第一端部，所述第一T型阻抗匹配结构的第二端部与所述第二T型阻抗匹配结构的第二端部相对。
可选的，所述标签芯片的一端与所述第一T型阻抗匹配结构的第二端部连接，所述标签芯片的另一端与所述第二T型阻抗匹配结构的第二端部连接。
可选的，所述天线为偶极子天线。
可选的，所述第一T型阻抗匹配结构包括横边与竖边，所述第二T型阻抗匹配结构包括横边与竖边，所述横边与竖边的尺寸可调，通过尺寸的调整来改变所述T型阻抗匹配结构的阻抗，以实现与所述标签芯片的共轭匹配。
可选的，所述天线与所述电子产品电路部分一同形成于电路板制版铜蚀刻阶段，所述电路板表层覆铜的厚度为13-50μm。
可选的，所述电路板采用耐燃等级为FR-4的材料，介电常数为4.4，损耗角正切值为0.02。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本申请提供的RFID电子标签的天线直接集成于电子产品的PCB上，在产品制造过程中，将RFID芯片直接贴装在PCB天线连接处，形成一个完整的RFID标签后，在电子产品实行信息追溯时，无需在产品上额外黏贴PET基RFID标签或PCB块状RFID标签，从而使电子产品具有体积小、集成化高、成本低的优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例集成有RFID电子标签的电子产品的PCB的结构示意图；
图2为本发明实施例集成于电子产品PCB的RFID天线的结构示意图；
图3本发明实施例阻抗匹配结构的结构示意图；
1、电子产品PCB；2、电子产品电路布线部分；3、天线；4、标签芯片；5、第一部分；6、第二部分的第一端；7、第二部分；8、第二部分的第二端；9、连接结构；10、第三部分的第二端；11、第三部分；12、第三部分的第一端；13、第四部分；14、第一T型阻抗匹配结构；15第二T型阻抗匹配结构；16、中轴线；17竖边；18、横边。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种集成于PCB的RFID电子标签的天线，该天线直接集成于电子产品的PCB上，在产品制造过程中，将RFID芯片直接贴装在PCB天线连接处，形成一个完整的RFID标签后，在电子产品实行信息追溯时，无需在产品上额外黏贴PET基RFID标签或PCB块状RFID标签，从而使电子产品具有体积小、集成化高、成本低的优势。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例集成有RFID电子标签的电子产品的PCB的结构示意图，如图1所示，集成有RFID电子标签的电子产品的PCB包括电子产品的电路布线部分2、天线3和标签芯片4，天线3与标签芯片4相连接，且它们与所述电子产品的电路部分2相互独立，互不干扰，天线3位于电路板2的边缘，本发明采用的标签芯片为Impinj的Monza4系列,芯片的阻抗为11-j143Ω。
图2为本发明实施例集成于电子产品PCB的RFID天线的结构示意图，如图2所示，天线3关于电子产品电路板1的中轴线16对称，天线3包括天线阵子和阻抗匹配结构，阻抗匹配结构包括第一T型阻抗匹配结构14和第二T型阻抗匹配结构15，天线阵子包括第一部分5、第二部分7、第三部分11、第四部分13和连接结构9，第二部分7的第一端6与第一部分5的一端相连接，第二部分7的第二端8与第一T型阻抗匹配结构14的第一端连接，第二部分7的第二端8还与连接结构9的第一端连接，连接结构9的第二端与第三部分11的第二端10相连接，第三部分11的第二端10还与第二T型阻抗匹配结构15的第一端相连接，第三部分11的第一端12与第四部分13的一端相连接，第一T型阻抗匹配结构14的第二端与第二T型阻抗匹配结构15的第二端均与标签芯片4相连接。
第一部分5与第四部分13关于PCB的中轴线16对称，第二部分7与第三部分11关于中轴线16对称，第一T型阻抗匹配结构14与第二T型阻抗匹配结构15关于中轴线16对称，所述连接结构9关于中轴线16对称。
具体的，未弯折部分长度可以为6.5mm,弯折部分长度可以为40mm，T型匹配结构的竖边长可以为4mm，横边长度可以为15mm，PCB板的长度可以为60mm，宽度可以为30mm，厚度可以为1.6mm时，天线图案绕于PCB原有电路布局的边沿，正对所选的标签芯片，在915MHz下，天线阻抗8+j143Ω，反射系数达到-31db,标签芯片与天线达到了很好的共轭匹配。
图3本发明实施例为T型阻抗匹配结构的结构示意图，如图3所示，T型阻抗匹配结构具有竖边17与横边18，竖边17与横边18的长度可以调节，通过调节横边18与竖边17的长度来调节T型阻抗匹配结构的阻抗，使其与标签芯片共轭匹配。
天线3与所述电子产品电路布线部分2一同形成于电路板制版铜蚀刻阶段，金属覆铜的厚度可以为13-50μm。电子产品的电路板1采用耐燃等级为FR-4的材料，介电常数为4.4，损耗角正切值为0.02。
本发明是一种集成于电子产品PCB的超高频RFID天线，工作频率范围(622MHz-1022MHz)覆盖了全球主要的标准频率范围，且具有较低的回波损耗和良好的辐射特性，天线位于原有电路板电路边缘，采用极细的辐射阵子，不影响原有电路特性，实现了较好的小型化与集成化。引入T型匹配结构，实现了天线阻抗值得大范围可调，能使该天线与不同厂家的RFID标签芯片实现良好的阻抗匹配。本发明天线结构简单，制作加工容易，有效的解决了电器电子产品使用RFID进行信息溯源的成本难题。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种集成于PCB的超高频RFID天线，其特征在于，所述天线与所述电子产品PCB上的电子产品电路部分分开布置，所述天线位于所述PCB的边缘，所述天线关于所述电子产品PCB的中轴线对称，所述天线包括天线阵子和阻抗匹配结构，所述阻抗匹配结构与标签芯片相连接。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线阵子包括第一部分、第二部分、第三部分、第四部分和连接结构，所述第一部分位于所述电路板长边的边缘，且与所述电路板的长边相平行，所述第二部分位于所述第一部分的上端，所述第二部分的第一端与所述第一部分的一端相连接，且所述第一部分与所述第二部分相垂直，所述第二部分的第二端口与连接结构的第一端相连接，所述第四部分与所述第一部分关于所述中轴线对称，所述第三部分与所述第二部分关于所述中轴线对称，所述连接结构关于所述中轴线对称，所述第三部分的第一端与所述第四部分的一端连接，所述第三部分的第二端与连接结构的第二端相连接。
3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述未弯折部分、所述弯折部分均位于所述PCB的边缘。
4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述阻抗匹配结构包括第一T型阻抗匹配结构和第二T型阻抗匹配结构，且所述第一T型阻抗匹配结构与第二T型阻抗匹配结构关于所述电子产品PCB的中轴线对称，所述第一T型阻抗匹配结构与所述第二T型阻抗匹配结构均是弯折的天线结构。
5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，所述二部分的第二端口还与所述第一T型阻抗匹配结构的第一端部，所述三部分的第二端口还与所述第二T型阻抗匹配结构的第一端部，所述第一T型阻抗匹配结构的第二端部与所述第二T型阻抗匹配结构的第二端部相对。
6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述标签芯片的一端与所述第一T型阻抗匹配结构的第二端部连接，所述标签芯片的另一端与所述第二T型阻抗匹配结构的第二端部连接。
7.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线为偶极子天线。
8.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一T型阻抗匹配结构包括横边与竖边，所述第二T型阻抗匹配结构包括横边与竖边，所述横边与竖边的尺寸可调，通过尺寸的调整来改变所述T型阻抗匹配结构的阻抗，以实现与所述标签芯片的共轭匹配。
9.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线与所述电子产品电路部分一同形成于电路板制版铜蚀刻阶段，所述电路板表层覆铜的厚度为13-50μm。
10.根据权利要求9所述的天线，其特征在于，所述电路板采用耐燃等级为FR-4的材料，介电常数为4.4，损耗角正切值为0.02。
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