CN109902788A - 一种基于csrr的无芯片rfid标签 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于CSRR的无芯片RFID标签，包括一介质板、设置在介质板一面的耦合微带线，以及设置在介质板另一面的微带谐振单元，所述微带谐振单元包括若干个嵌套的微带谐振器，每个微带谐振单元为一边开口且开口朝向一致的正六边形结构，通过设置微带谐振器的具体个数实现具体位数编码，其中，单个微带谐振器分别设置为谐振或短路状态实现两位编码，所述耦合微带线特性阻抗为50Ω。本发明通过增加微带谐振器的个数实现无芯片标签容量扩展，具有灵活的可扩充性。本发明通过减小微带谐振器产生的谐振频率之间间隔，从而可以通过在特定频率范围内最大化谐振器的数量来提高无芯片RFID标签容量。
Description
技术领域
本发明涉及射频识别电子标签技术，具体涉及一种基于CSRR的无芯片RFID标签。
背景技术
射频识别技术(RFID)主要用于物流，商业，工业和医疗保健等各种应用领域，在物联网中发挥重要作用。相对于其他自动识别技术具有非接触工作、不易损坏、不需要人工干预、可实现高速运动物体和多目标识别等优点。RFID无芯片标签弥补了条形码在阅读距离和自动识别上的不足。
基于时域反射的无芯片标签缺点是识别距离较远，对信号的时域分析有较高的依赖性；混合型无芯片标签的编码方式占用带宽窄，编码容量有限；基于频域反射的无芯片标签通畅具有更大的编码容量以及相对时域反射的无芯片标签其印刷面积更小。
因此，采用频率编码方式是目前应用较多的一种。其中采用螺旋谐振器制作无芯片标签存在明显劣势：一个螺旋谐振单元对应一点谐振频率，如果要增加编码位数就要持续增加螺旋谐振单元的个数，这无疑在标签的小型化上增加了难度。
发明内容
本发明提出了一种基于CSRR的无芯片RFID标签，解决标签编码密度低的问题。
实现本发明目的的技术方案为：一种基于CSRR的无芯片RFID标签，包括一介质板、设置在介质板一面的耦合微带线，以及设置在介质板另一面的微带谐振单元，所述微带谐振单元包括若干个嵌套的微带谐振器，每个微带谐振单元为一边开口且开口朝向一致的正六边形结构，通过设置微带谐振器的具体个数实现具体位数编码，其中，单个微带谐振器分别设置为谐振或短路状态实现两位编码，所述耦合微带线特性阻抗为50Ω。
优选地，所述每个微带谐振器顶部开口大小不同，用于实现不同的谐振点。
优选地，谐振点频率范围设置在4GHz～8GHz。
优选地，所述微带谐振器为4个。
优选地，第一个微带谐振器的外边长为4mm，内边长为3.65mm；第二个微带谐振器的外边长为3.4mm，内边长为3.1mm；第三个微带谐振器的外边长为2.9mm，内边长为2.7mm；第四个微带谐振器的外边长为2.55mm，内边长为2.25mm。
优选地，所述介质板采用的基板介电常数为3.66，厚度为0.787mm，损耗角正切值为0.004。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)本发明低成本，小型化，且编码位数高；(2)本发明能够通过增加谐振单元，在4GHz到8GHz，灵活实现多位数编码；(3)本发明提高了编码密度，减小了标签面积。
附图说明
图1为本发明四个微带谐振器开口大小相等的标签背面结构图。
图2为本发明四个微带谐振器开口大小相等的标签正面结构图。
图3为本发明四个微带谐振器S21仿真结果图。
图4为本发第一个微带谐振器四种编码S21结果图。
图5为本发明第二个微带谐振器四种编码S21结果图。
图6为本发明第三个微带谐振器四种编码S21结果图。
图7为本发明第四个微带谐振器四种编码S21结果图。
图8为本发明四个微带谐振器四位编码“00000101”结构图。
图9为本发明四个微带谐振器四位编码“00000111”结构图。
图10为本发明四位编码“00000101”和“00001011”S21结果图。
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步的详细描述。
具体实施方式
一种基于CSRR的无芯片RFID标签，包括一介质板、设置在介质板一面的耦合微带线，以及设置在介质板另一面的微带谐振单元，所述微带谐振单元包括若干个嵌套的微带谐振器，每个微带谐振单元为一边开口且开口朝向一致的正六边形结构，通过设置微带谐振器的具体个数实现具体位数编码，其中，单个微带谐振器分别设置为谐振或短路状态实现两位编码，所述耦合微带线特性阻抗为50Ω。
进一步的实施例中，所述每个微带谐振器顶部开口大小不同，用于实现不同的谐振点。
进一步的实施例中，谐振点频率范围设置在4GHz～8GHz。
进一步的实施例中，所述微带谐振器为4个。四个微带谐振器在一定频率下共振，每个微带谐振器在对应的频段产生一个对应的谐振频率。第一个微带谐振器谐振频段为4～4.8GHz，第二个微带谐振器谐振频段为5～5.8GHz，第三个微带谐振器谐振频段为6～6.8GHz，第四个微带谐振器谐振频段为7～7.8GHz。在某些实施例中，给定条件，第一微带谐振器的谐振频率在4～4.8GHz之间变化，规定“00”编码时谐振频率范围是4～4.2GHz，“01”编码时谐振频率范围是4.2～4.4GHz，“10”编码时谐振频率范围是4.4～4.6GHz，“11”编码时谐振频率范围是4.6～4.8GHz，以此类推。
进一步的实施例中，第一个微带谐振器的外边长为4mm，内边长为3.65mm；第二个微带谐振器的外边长为3.4mm，内边长为3.1mm；第三个微带谐振器的外边长为2.9mm，内边长为2.7mm；第四个微带谐振器的外边长为2.55mm，内边长为2.25mm。
进一步的实施例中，所述介质板采用的基板介电常数为3.66，厚度为0.787mm，损耗角正切值为0.004。
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种基于CSRR的无芯片RFID标签，包括一介质板、设置在介质板一面的耦合微带线，以及设置在介质板另一面的微带谐振单元
本实施例中，该介质基板介电常数为3.66，厚度设置为0.787mm，损耗角正切值为0.004。
本实施例中，微带谐振单元包括4个嵌套的微带谐振器，每个微带谐振单元为一边开口且开口朝向一致的正六边形结构。所述每个微带谐振器单元开口的长度不同。
本实施例中第一个微带谐振器的外边长为4mm，内边长为3.65mm；第二个微带谐振器的外边长为3.4mm，内边长为3.1mm；第三个微带谐振器的外边长为2.9mm，内边长为2.7mm；第四个微带谐振器的外边长为2.55mm，内边长为2.25mm。
如图1、2所示，微带耦合线的宽度为w＝2.2mm,四个微带谐振器对应的开口大小分别为G1,G2,G3,G4,在具体编码前将四个微带谐振器开口大小设置为相同，即G1＝G2＝G3＝G4＝0.5mm。如图3所示为四个微带谐振器相对应的S21结果图。每个谐振器单元对应一个谐振点，第一个微带谐振器的谐振频率为4.06GHz,第二个微带谐振器的谐振频率为5.12GHz，第三个微带谐振器的谐振频率为6.07GHz，第四个微带谐振器的谐振频率为7.16GHz。本实施例中，以每个微带谐振器的四种编码状态来做进一步说明。当使得第一个微带谐振器开口大小G1＝0.5mm时，在4.2GHz附近的谐振点消失,表示“00”编码，开口大小G1＝1.1mm时，在4.4GHz附近的谐振点消失,表示“01”编码，开口大小G1＝1.5mm时，在4.6GHz附近的谐振点消失,表示“10”编码，开口大小G1＝1.97mm时，在4.8GHz附近的谐振点消失,表示“11”编码，S21结果图如图4所示；以此类推第二个微带谐振器的四种编码状态如图5所示，第三个微带谐振器的四种编码状态如图6所示，第四个微带谐振器的四种编码状态如图7所示。
在实施例中实现8位编码，首先以“00000101”为例，如图8所示，需要四个开口大小分别为G1＝0.5mm、G2＝0.5mm、G3＝1.1mm、G4＝0.86mm的微带谐振器产生“00000101”编码，其次以“00000111”为例，如图9所示，四个开口大小分别为G1＝0.5mm、G2＝0.5mm、G3＝1.1mm、G4＝1.02mm的谐振器产生“00000111”编码，通过比较可以发现两种标签的第四个谐振单元有效长度不同，两种标签的S21仿真结果如图10所示，通过调整谐振器有效长度，使得谐振频率平移，由S21图可清楚地看出两种标签的编码分别为“00000101”和“00000111”。
Claims (6)
1.一种基于CSRR的无芯片RFID标签，其特征在于，包括一介质板、设置在介质板一面的耦合微带线，以及设置在介质板另一面的微带谐振单元，所述微带谐振单元包括若干个嵌套的微带谐振器，每个微带谐振单元为一边开口且开口朝向一致的正六边形结构，通过设置微带谐振器的具体个数实现具体位数编码，其中，单个微带谐振器分别设置为谐振或短路状态实现两位编码，所述耦合微带线特性阻抗为50Ω。
2.根据权利要求1所述的基于CSRR的无芯片RFID标签，其特征在于，所述每个微带谐振器顶部开口大小不同，用于实现不同的谐振点。
3.根据权利要求2所述的基于CSRR的无芯片RFID标签，其特征在于，谐振点频率范围设置在4GHz～8GHz。
4.根据权利要求1所述的基于CSRR的无芯片RFID标签，其特征在于，所述微带谐振器为4个。
5.根据权利要求4所述的基于CSRR的无芯片RFID标签，其特征在于，第一个微带谐振器的外边长为4mm，内边长为3.65mm；第二个微带谐振器的外边长为3.4mm，内边长为3.1mm；第三个微带谐振器的外边长为2.9mm，内边长为2.7mm；第四个微带谐振器的外边长为2.55mm，内边长为2.25mm。
6.根据权利要求1所述的基于CSRR的无芯片RFID标签结构，其特征在于，所述介质板采用的基板介电常数为3.66，厚度为0.787mm，损耗角正切值为0.004。
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