CN109921185A - 一种可用于多种介质中的rfid标签天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可用于多种介质中的RFID标签天线，包括基片，以及设置于所述基片表面上的六边形辐射片、微带线和接地片；所述六边形辐射片和所述微带线设置于所述基片的一面，所述接地片设置于所述基片的另一面。本发明在埋入或嵌入各种介质环境中或在金属表面设备附近使用时仍然能保持稳定的优秀性能。该发明与RFID标签芯片配合使用可有效定位、识别和管理特殊介质中的设备(如地下设备)，以提高设备可靠性，降低事故发生的概率。

Description

一种可用于多种介质中的RFID标签天线

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体地，涉及一种可用于多种介质中的RFID标签天线。

背景技术

为满足现代社会复杂的生产和生活要求，某些设备往往必须置于某种特殊介质中，如地下的电力管线，输油管道，混凝土墙中的管线等。对于置于特殊介质中的设备，人们对其可靠性提出了越来越高的要求。为提高这些设备的运行可靠性，降低事故发生的概率，需要对这些设备进行精细规范的信息化管理。以装设于地下的设备为例，对地下设备的识别及信息管理，一种比较成熟的技术是依靠埋设在地下设备附近的电子标签作为地下设备的标志，通过对RFID(Radio Frequency Identification)电子标签进行识别来帮助定位、识别和管理地下设备资产，通常RFID标签通过天线与地上的阅读器之间以无线方式进行通信，如中国专利CN105740924A所公开的“一种地下管道查询方法及地下管道查询装置”。

将RFID标签装设在地下设备附近意味着标签与地上阅读器之间的无线通信质量将受到复杂的土质环境影响，尤其是天线的谐振频率及带宽会随着周围介质的相对介电常数的改变而改变，而且当地下设备为金属材质时，其金属物体将会影响天线的辐射效率及增益，使得阅读器与标签之间的有效读取距离减小，导致地下设备的定位和识别质量降低，无法实现精准定位和可靠识别。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种可用于多种介质中的RFID标签天线。

根据本发明提供的一种可用于多种介质中的RFID标签天线，包括基片，以及设置于所述基片表面上的六边形辐射片、微带线和接地片；

所述六边形辐射片和所述微带线设置于所述基片的一面，所述接地片设置于所述基片的另一面。

较佳的，还包括RFID标签芯片，所述RFID标签芯片与所述接地片电性连接，并通过所述微带线与所述六边形辐射片电性连接。

较佳的，还包括容器，所述基片设置于所述容器内。

较佳的，所述容器包括外壳和盖板，所述盖板与所述外壳密封连接，构成具有内部容置空间的所述容器。

较佳的，所述外壳包括金属外壳，所述盖板包括非金属盖板。

较佳的，所述外壳内设置有固定件，用以固定所述基片。

较佳的，所述内部容置空间内填充有介质。

较佳的，所述RFID标签芯片包括无源无线声表面波元件。

较佳的，所述接地片的形状呈矩形。

较佳的，所述六边形辐射片、所述微带线和所述接地片采用铜材料制成，所述基片采用FR4板。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明针对现有常规RFID标签天线在埋入或嵌入不同介质环境时，性能急剧变化甚至导致标签不可用的问题，结合考虑常规标签天线性能受金属设备表面影响较大的缺陷，提出了一种可用于多种介质中的高性能RFID标签天线。相较于现有的常规RFID标签天线，该发明在埋入或嵌入各种介质环境中或在金属表面设备附近使用时仍然能保持稳定的优秀性能。该发明与RFID标签芯片配合使用可有效定位、识别和管理特殊介质中的设备(如地下设备)，以提高设备可靠性，降低事故发生的概率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的透视图；

图2为本发明的爆炸图；

图3为本发明的测试数据图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1和图2所示，根据本发明提供的一种可用于多种介质中的RFID标签天线，包括基片4，以及设置于基片4表面上的六边形辐射片3、微带线5和接地片6。六边形辐射片3和微带线5设置于基片4的一面，接地片6设置于基片4的另一面。微带线5的末端用于连接RFID标签芯片，RFID标签芯片与接地片6电性连接，并通过微带线5与六边形辐射片3电性连接。

上述结构设置于容器内，容器包括外壳2和盖板1，盖板1与外壳2密封连接，构成具有内部容置空间的容器。外壳2包括金属外壳，例如不锈钢，盖板1包括非金属盖板，例如PVC材质。外壳2内设置有固定件7，用以固定基片。固定件7包括螺柱等固定结构。

内部容置空间内填充有介质，介质可采用空气。

RFID标签芯片可采用无源无线声表面波元件，不使用电池或其他外部电源供电，可以完成电信号和声表面波的互相转换。

调整天线的基片4厚度、六边形辐射片3形状及大小、微带线5宽及长度等特征可使天线与标签芯片匹配。在本实施例中，辐射片3的形状呈六边形，接地片6的形状呈矩形。辐射片3、微带线5和接地片6采用铜材料制成，基片采用FR4板。本发明对此不做限制。

将上述组装好的天线埋入且固定于需定位识别的设备表面或附近(如埋入地下)，在设备周围介质以外(如地上)的阅读器发出的射频信号即电磁波穿过设备周围介质到达标签天线，被标签天线接收并传递给标签芯片，经标签芯片内的能量转换过程，标签内部所存储的数据信息转换为回波信号，通过标签天线无线向外发送，阅读器天线接收回波信号并传输至阅读器，经阅读器的信号处理过程，得到最终标签信息。需注意的是，在标签安装过程中需使标签天线和阅读器天线尽量对准，若设备表面为金属表面，应使标签天线的非金属面(即盖板所在面)背向设备金属表面，以取得最优信号接收和辐射效果。

如图3所示，实测结果表明该天线在空气、混凝土、沙、土以及水这5种不同介质中正常工作时，其-10dB相对带宽均在17％以上，尤其在水、混凝土以及普通土壤中其-10dB相对带宽达到20％以上，且谐振频率保持相对稳定，表明该天线在这几种介质中都具有较大的带宽以及稳定优秀性能。

本发明中的六边形辐射片以及金属材质外壳与非金属盖板组成的长方体结构使得天线具有很好的单向性。即天线仅从非金属盖板方向接收和辐射电磁波信号，可减小来自多方向电磁波信号的干扰，同时可加强该单方向上电磁波信号的辐射强度。且该结构及其材质可使天线具有较好的抗腐蚀性。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种可用于多种介质中的RFID标签天线，其特征在于，包括基片，以及设置于所述基片表面上的六边形辐射片、微带线和接地片；

所述六边形辐射片和所述微带线设置于所述基片的一面，所述接地片设置于所述基片的另一面。

2.根据权利要求1所述的可用于多种介质中的RFID标签天线，其特征在于，还包括RFID标签芯片，所述RFID标签芯片与所述接地片电性连接，并通过所述微带线与所述六边形辐射片电性连接。

3.根据权利要求1所述的可用于多种介质中的RFID标签天线，其特征在于，还包括容器，所述基片设置于所述容器内。

4.根据权利要求3所述的可用于多种介质中的RFID标签天线，其特征在于，所述容器包括外壳和盖板，所述盖板与所述外壳密封连接，构成具有内部容置空间的所述容器。

5.根据权利要求4所述的可用于多种介质中的RFID标签天线，其特征在于，所述外壳包括金属外壳，所述盖板包括非金属盖板。

6.根据权利要求4所述的可用于多种介质中的RFID标签天线，其特征在于，所述外壳内设置有固定件，用以固定所述基片。

7.根据权利要求4所述的可用于多种介质中的RFID标签天线，其特征在于，所述内部容置空间内填充有介质。

8.根据权利要求1所述的可用于多种介质中的RFID标签天线，其特征在于，所述RFID标签芯片包括无源无线声表面波元件。

9.根据权利要求1所述的可用于多种介质中的RFID标签天线，其特征在于，所述接地片的形状呈矩形。

10.根据权利要求1所述的可用于多种介质中的RFID标签天线，其特征在于，所述六边形辐射片、所述微带线和所述接地片采用铜材料制成，所述基片采用FR4板。