CN113285206B - 一种小型化全向uhf-rfid标签天线及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小型化全向UHF‑RFID标签天线，其包括天线芯片、辐射天线和介质基板；所述辐射天线包括天线臂、阻抗匹配网络及辐射贴片；所述天线臂是开放型外圈回路；所述辐射贴片以介质基板中心为基准点呈中心对称设置；阻抗匹配网络整体轮廓呈“E”字形；天线芯片与锥形阻抗匹配网络电性连接，形成闭合型内圈回路；所述开放型外圈回路形成单面弯折偶极子天线；所述两个辐射贴片形成用于容性顶载的矩形贴片天线；所述介质基板、闭合型内圈回路、弯折偶极子天线、矩形贴片天线相互配合，在减少辐射天线体积、缩短天线长度的同时，提高天线工作带宽、增益与天线全向性。本发明还公开了该天线制备方法。

Description

一种小型化全向UHF-RFID标签天线及其制备方法
技术领域
本发明涉及射频识别与物联网技术领域，特别是涉及一种小型化全向UHF-RFID标签天线及其制备方法。
背景技术
RFID是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术，它包括电子标签(tag)和读写器(reader)两个主要部分，附有编码的标签和读写器通过天线进行无接触数据传输以完成一定距离的自动识别过程。RFID标签天线一般是指RFID电子标签的应答器天线，是一种通信感应天线，一般与芯片一起组成完整的RFID电子标签应答器。RFID标签天线由于材质与制造工艺不同，分为金属蚀刻天线、印刷天线、镀铜天线等几种。RFID标签天线作为RFID系统的重要组成部分，在实现数据通讯过程中起着关键性作用，因此天线设计是整个RFlD系统应用的关键。
其中UHF-RFID标签天线以其工作频率高、天线与读写器交互数据和能量更多的优点，广泛应用于需收集与交互大量信息的领域，如交通运输、仓储物流、物联网等。标签天线的大量使用可有效加强各个体系之间联系与交互，提升整体系统的效率与准确度。
随着近些年物联网与物流的迅猛发展，尤其是以大数据应用为标志的智慧物流产业兴起，促进物联网体系对数据交互量的重视；而天线的全向性为大量信息交互的效率和准确率提供了稳定保障。同时，随着电路集成程度越来越高，物联网载体及天线芯片逐渐小型化，与其匹配的标签天线也需随之减小结构尺寸，因此，市场对于UHF-RFID标签天线小型化的需求越来越迫切。
现有技术中，中国实用新型CN201822030638.6公开了一种UHF RFID电子标签天线，其包括FPC基板，所述FPC基板上蚀刻有标签天线，所述标签天线包括与芯片信号端连接的环形线圈以及对称且分布在芯片信号端两侧的折叠天线；所述折叠天线包括依次连接的垂直向下的第一折段、水平向左的第二折段、垂直向上的第三折段、水平向左的第四折段及垂直向下的第五折段，所述第一折段与所述芯片信号端间连接有水平向左的第六折段。该实用新型提出的UHF RFID电子标签天线具有耐高温、抗腐蚀以及良好的可弯折性，可减小整个电子标签的尺寸。虽然上述技术方案可以减小整个电子标签的尺寸，但其设计仍存在一定不足：由于天线的阻抗匹配对于能量的接收至关重要，该天线的工作带宽狭窄导致阻抗匹配效果不理想，制约其适用场景并影响读取的准确度；同时，多次弯折的天线臂还会导致耦合电流产生，降低标签天线增益，进而直接影响电子标签读取距离及读取效率；因此，其还不能很好的满足标签天线全向性好、天线工作稳定、厚度薄、读取距离远、读取效率高、工作频点易于调整等需求。
同时，现有技术中，RFID标签天线的三种制造方法分别适用于不同频率的RFID电子标签产品，以获得更高的性价比。其中，低频LF RFID电子标签天线基本是绕线方式制作而成，高频HF RFID电子标签天线利用以上三种方式均可实现，但以蚀刻天线为主，其材料一般为铝或铜，而超高频UHF RFID电子标签天线则以印刷工艺为主，一般不能兼顾蚀刻工艺，不利于批量生产化时提高产品质量和降低生产成本。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的在于，提供一种小型化全向UHF-RFID标签天线及其制备方法，通过同步改进天线的结构及制备工艺，使其不仅满足电子标签小型化需求，还可解决因天线带宽狭窄导致其适用场景受到制约并影响读取准确度的问题；在实现小型化、满足较大阻抗带宽和读取距离的基础上，保证增益与全向性，而且易于制造和产业化。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：
一种小型化全向UHF-RFID标签天线，包括天线芯片、辐射天线和介质基板；所述的辐射天线设置在介质基板外表面，其包括锥形Meander T-match阻抗匹配网络、天线臂及辐射贴片Tip-Loading；所述的天线臂是由多个首尾相接、相互正交的弯折段构成的开放型外圈回路，而且各弯折段以介质基板中心为基准点呈中心对称设置，其弯折段和两个末端间设有缺口；所述的辐射贴片Tip-Loading为两个，分别设置于天线臂的末端、并以介质基板中心为基准点呈中心对称设置；所述的锥形Meander T-match阻抗匹配网络整体轮廓呈“E”字形、开口向上、设置于天线臂中部水平弯折段上方、并与该弯折段连接；所述的天线芯片设置在介质基板外表面、与所述锥形Meander T-match阻抗匹配网络电性连接、形成闭合型内圈回路；所述的开放型外圈回路形成单面弯折偶极子天线；所述的两个辐射贴片Tip-Loading形成用于容性顶载的矩形贴片天线；所述的介质基板、闭合型内圈回路、单面弯折偶极子天线、矩形贴片天线相互配合，在缩小辐射天线体积、减小天线电长度的同时，提高天线工作带宽、增益与天线全向性。
所述介质基板为：长度不大于36mm，宽度不大于30mm，介电常数2.2C2/(N·M2)，相对磁导率1H，损耗角正切0.0009，包括两侧表面上辐射天线及芯片的总厚度不大于1.6mm。
所述开放型外圈回路、闭合型内圈回路以及辐射贴片Tip-Loading均由导电金属制备成带状金属箔或涂层，通过贴合或者嵌设的方式布置在所述介质基板外表面。
所述的开放型外圈回路宽度为1mm，其为一弯折偶极子天线，该弯折偶极子天线包括两个对折弯折段及一个中部水平弯折段，该对折弯折段以该中部水平弯折段中心为基准点，呈中心对称设置于该中部水平弯折段周围的介质基板上。
所述两个对折弯折段，分别包括水平向左的第一连接段、垂直向下的第二连接段、水平向右的第三连接段、垂直向上的第四连接段；所述第二连接段与第四连接段间宽为2.5mm，所述第四连接段的长度为13mm；所述第一连接段与所述辐射贴片连接，所述第四连接段与所述中部水平弯折段连接。
闭合型内圈回路通过调节阻抗匹配加大天线的增益和工作带宽，其带状金属箔或涂层的宽度为0.5mm，其包括有依次连接的水平向左的第一弯折段、垂直向下的第二弯折段、水平向左的第三弯折段、垂直向上的第四弯折段、水平向左的第五弯折段、垂直向下的第六弯折段，所述第六弯折段与所述中部水平弯折段连接；所述第二弯折段的长度为1.5mm，所述第四弯折段的长度为3mm；所述第一弯折段的长度为2mm，所述第二弯折的尾端与所述天线臂中部水平弯折段间距为1mm。
所述的闭合型内圈回路在所述中部水平弯折段上，可沿该中部水平弯折段水平方向左右移动，以调节其工作频点。
所述呈中心对称设置的两个辐射贴片Tip-Loading，用于在减小天线电长度的同时改善天线全向性，其外形轮廓为矩形，其长度为18mm，宽度为5.75mm。
前述的小型化全向UHF-RFID标签天线的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)分别制备介质基板、天线芯片、导电金属浆料；
(2)根据所需工作频点计算闭合型内圈回路在所述中部水平弯折段水平方向上的位置；
(3)通过印刷法将导电金属浆料，按照辐射天线中锥形Meander T-match阻抗匹配网络、天线臂及辐射贴片Tip-Loading的形状、位置和尺寸，一次性印刷在介质基板外表面，干燥、成型；
(4)将天线芯片焊接在锥形Meander T-match阻抗匹配网络上，制得小型化全向UHF-RFID标签天线。
前述的小型化全向UHF-RFID标签天线的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)分别制备介质基板、天线芯片、导电金属箔材；
(2)根据所需工作频点计算闭合型内圈回路在所述中部水平弯折段水平方向上的位置；
(3)通过蚀刻法将导电金属箔材敷设在介质基板外表面，按照辐射天线中锥形Meander T-match阻抗匹配网络、天线臂及辐射贴片Tip-Loading的形状、位置和尺寸，一次性印刷油漆在介质基板外表面的金属箔材上，然后腐蚀箔材、除油、干燥、喷涂绝缘油漆；
(4)将天线芯片焊接在锥形Meander T-match阻抗匹配网络上，制得小型化全向UHF-RFID标签天线。该天线芯片通过引脚焊接在天线的阻抗匹配网络中。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明提供的小型化全向UHF-RFID标签天线及其制备方法，通过同步改进天线的结构设计及制备工艺，所述的介质基板、闭合型内圈回路、单面弯折偶极子天线、矩形贴片天线相互配合，在缩小辐射天线体积、减小天线电长度的同时，提高天线工作带宽、增益与天线全向性。本发明不仅能够满足电子标签小型化需求，还解决因天线带宽狭窄导致其适用场景受到制约并影响读取准确度的问题；在实现小型化、满足较大的阻抗带宽和读取距离的同时，保证增益与全向性。
(2)本发明提供的小型化超高频RFID标签天线相比于传统的标签天线尺寸更小(整体尺寸36mm×30mm×1.6mm)，通过设计锥形Meander T-match匹配网络方案，不仅继承传统T-Match易于匹配共轭阻抗的优点以及Meander T-match减小天线尺寸的特点，同时减小耦合电流对增益的影响(增益可达1.71dB)。
(3)本发明在天线末端采用对称的Tip-Loading技术，不仅减少天线所需电长度，还能增大天线电容，使其更易于与芯片阻抗共轭匹配(回波损耗为-36.5dB)。同时对称结构显著增强天线的全向性(E面波瓣宽度显著增大)。
(4)本发明提供了小型化全向UHF-RFID标签天线及其制备方法，包括介质基板、阻抗匹配网络、天线芯片、天线臂和一对辐射贴片；由于阻抗匹配网络呈弯折状设置以及天线臂的配合，使阻抗匹配网络和天线臂能通过折弯的方式，降低其设置在介质基板上的臂长，实现电子标签小型化需求；本发明解决了因多次弯折的天线臂导致产生耦合电流、降低标签天线的增益，进而直接影响电子标签的读取距离及读取效率的问题，同时还解决耦合电流对增益的影响问题，有效提高标签天线的读取距离及读取效率。
(5)本发明配合对称设置在阻抗匹配网络上部和下部的一对辐射贴片，不仅能减少天线所需要的电长度，而且还能增大天线电容，使其更易于与芯片阻抗共轭匹配，显著增强标签天线全向性；能同时满足使用者对标签天线体积小、全向性好、天线工作稳定、厚度薄、读取距离远、读取效率高、工作频点易于调整的需求。
(6)本发明提供的小型化全向UHF-RFID标签天线，合理设置阻抗匹配网络宽度为0.5mm，天线臂宽度为1mm，通过调整天线臂宽度大于阻抗匹配网络宽度，不仅解决标签天线中阻抗匹配网络带宽狭窄的问题，有效扩宽标签天线的工作频带宽度，缓解阻抗匹配网络对频带宽度的影响，而且也辅助改善共轭阻抗匹配情况，减少能量损失，延长标签天线和天线芯片使用寿命；当阻抗匹配网络的宽度为0.5mm，天线臂的宽度为1mm时，标签天线阻抗匹配程度较好，工作带宽约为70MHz。
(7)本发明提供的小型化全向UHF-RFID标签天线经过测试表明，当阻抗匹配网络第二弯折段长度为1.5mm，阻抗匹配网络的第四弯折段长度为3mm时，标签天线增益为1.71dB，该尺寸下的阻抗匹配网络对于改善相邻折叠臂耦合电流效果良好，相邻弯折段错开区域电流明显增强，显著增强标签天线增益与读取距离，提高整体效率。
(8)本发明提供的小型化全向UHF-RFID标签天线及其制备方法，工艺简洁、紧凑，所需步骤和设备少，其产品性能稳定，批量制造成本低，可广泛应用于仓储物流、物联网中需要收集与交互大量信息的领域，以减少风险与不可控因素，降低运营与管理成本，实现更合理的产品分配与调度。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还能根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例1提供的小型化全向UHF-RFID标签天线的整体外形结构示意图。
图2是图1中A部(阻抗匹配网络)局部结构示意图。
图3是本发明实施例1中标签天线各部分尺寸标注示意图。
图4是本发明实施例1中标签天线回波损耗性能示意图。
图5是本发明实施例1中标签天线阻抗虚实部图。
图6是本发明实施例1中标签天线EH面辐射图。
图7是本发明实施例1中标签天线表面电流图。
图8是本发明实施例1中匹配天线长度与标签天线第一增益关系曲线图。
图9是本发明实施例1中匹配天线长度与标签天线第二增益关系曲线图。
图10是本发明实施例1中天线臂宽度参数的对比曲线图。
图11是本发明实施例1中辐射贴片的长度参数对比曲线图。
图12是本发明实施例1中辐射贴片的宽度参数对比曲线图。
图中包括有：1、天线芯片；2、辐射天线；3、介质基板；4、锥形Meander T-match阻抗匹配网络；5、天线臂；51、开放型外圈回路；511、对折弯折段；5111、第一连接段；5112、第二连接段；5113、第三连接段；5114、第四连接段；512、水平弯折段；6、辐射贴片Tip-Loading；61、闭合型内圈回路；611、第一弯折段；612、第二弯折段；613、第三弯折段；614、第四弯折段；615、第五弯折段；616、第六弯折段。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员能更好的理解本发明并能予以实施。
请参考图1-12，本发明提供的小型化全向UHF-RFID标签天线，其包括天线芯片1、辐射天线2和介质基板3；所述的辐射天线2设置在介质基板3外表面，其包括锥形MeanderT-match阻抗匹配网络4、天线臂5及辐射贴片Tip-Loading6；所述的天线臂5是由多个首尾相接、相互正交的弯折段构成的开放型外圈回路51，而且各弯折段以介质基板3中心为基准点呈中心对称设置，其弯折段和两个末端间设有缺口；所述的辐射贴片Tip-Loading6为两个，分别设置于天线臂5的末端、并以介质基板3中心为基准点呈中心对称设置；所述的锥形Meander T-match阻抗匹配网络4整体轮廓呈“E”字形、开口向上、设置于天线臂5中部水平弯折段512上方、并与该弯折段连接；所述的天线芯片1设置在介质基板3外表面、与所述锥形Meander T-match阻抗匹配网络4电性连接、形成闭合型内圈回路61；所述的开放型外圈回路51形成单面弯折偶极子天线；所述的两个辐射贴片Tip-Loading6形成用于容性顶载的矩形贴片天线；所述的介质基板3、闭合型内圈回路61、单面弯折偶极子天线、矩形贴片天线相互配合，在缩小辐射天线2体积、减小天线电长度的同时，提高天线工作带宽、增益与天线全向性；通过同步改进天线的结构设计，所述的介质基板3、闭合型内圈回路61、单面弯折偶极子天线、矩形贴片天线相互配合，在缩小辐射天线2体积、减小天线电长度的同时，提高天线工作带宽、增益与天线全向性。本发明不仅能够满足电子标签小型化需求，还解决因天线带宽狭窄导致其适用场景受到制约并影响读取准确度的问题；在实现小型化、满足较大的阻抗带宽和读取距离的同时，保证增益与全向性。
其中，天线芯片1为无源RFID芯片，本实施例中该芯片采用的型号为“NXP G2XMSOT1122”；当该天线芯片1在工作频率为923MHz时，阻抗虚实部为18.6-j170ohm；如图4所示，天线芯片1的回波损耗曲线在频点为923MHz时为-36.5dB，匹配良好，芯片馈电能量损失较少。如图5所示，在相同频点时，天线阻抗为13.5+169.2ohm，共轭匹配较好。
本实施例中介质基板3的型号为“F4BTMS220”，其表面抗电强度大于1.2KV/mm，机械性能良好；翘曲度小于0.015mm，剪切无毛刺。使用温度广泛，且在温度为-50～260℃时均可使用。其参数足以代替对标的国外产品罗杰斯RT5880，极大降低贴片天线设计制造所需要的成本。
如图6所示，由于两个辐射贴片Tip-Loading6采用对称的设置技术，在辐射天线2末端增加一个更大的辐射片，可使更多的电荷聚集到这里，增加了标签天线的电容；减小标签天线所需要的电长度。同时，两个对称的辐射贴片Tip-Loading6结构有效增大锥形Meander T-match阻抗匹配网络的面波瓣宽度，改善标签天线全向性，达到全向性的目的。
本发明提供的小型化超高频RFID标签天线相比于传统的标签天线尺寸更小(整体尺寸36mm×30mm×1.6mm)，通过设计锥形Meander T-match匹配网络方案，不仅继承传统T-Match易于匹配共轭阻抗的优点以及Meander T-match减小天线尺寸的特点，同时减小耦合电流对增益的影响(增益可达1.71dB)。
本发明在天线末端采用对称的Tip-Loading技术，不仅减少天线所需电长度，还能增大天线电容，使其更易于与芯片阻抗共轭匹配(回波损耗为-36.5dB)。同时对称结构显著增强天线的全向性(E面波瓣宽度显著增大)。
本发明提供的小型化全向UHF-RFID标签天线，介质基板3、阻抗匹配网络、天线芯片1、天线臂5和一对辐射贴片Tip-Loading 6相互配合工作：其中锥形Meander T-match阻抗匹配网络4呈弯折状设置以与天线臂5进行配合，使阻抗匹配网络和天线臂5能通过折弯的方式，降低其设置在介质基板3上的臂长，实现电子标签小型化需求；本发明解决了因多次弯折的天线臂5导致产生耦合电流、降低标签天线的增益，进而直接影响电子标签的读取距离及读取效率的问题，同时还解决耦合电流对增益的影响问题，有效提高标签天线的读取距离及读取效率。
本发明采用对称设置在阻抗匹配网络上部和下部的一对辐射贴片Tip-Loading6，不仅能减少标签天线所需要的电长度，而且还能增大天线电容，使其更易于与天线芯片1阻抗共轭匹配，显著增强标签天线全向性；能同时满足使用者对标签天线体积小、全向性好、天线工作稳定、厚度薄、读取距离远、读取效率高、工作频点易于调整的需求。
本发明提供的小型化全向UHF-RFID标签天线，设置的阻抗匹配网络宽度为0.5mm、天线臂5宽度为1mm，使天线臂5宽度大于阻抗匹配网络宽度，不仅解决标签天线中阻抗匹配网络带宽狭窄的问题，有效扩宽标签天线的工作频带宽度，缓解阻抗匹配网络对频带宽度的影响，而且也辅助改善共轭阻抗匹配情况，减少能量损失，延长标签天线和天线芯片1使用寿命；经过实际检测表明，当阻抗匹配网络的宽度为0.5mm，天线臂5的宽度为1mm时，标签天线阻抗匹配程度较好，工作带宽约为70MHz。
本发明提供的小型化全向UHF-RFID标签天线经过实际测试表明，当阻抗匹配网络第二弯折段612长度为1.5mm，阻抗匹配网络的第四弯折段614长度为3mm时，标签天线增益为1.71dB，该尺寸下的阻抗匹配网络对于改善相邻折叠臂耦合电流效果良好，相邻弯折段错开区域电流明显增强，显著增强标签天线增益与读取距离，提高整体效率。
所述介质基板3为：长度p不大于36mm，宽度q不大于30mm，厚度r不大于1.6mm，介电常数2.2C2/(N·M2)，相对磁导率1H，损耗角正切0.0009，包括两侧表面上辐射天线2及芯片的总厚度不大于1.6mm。
所述开放型外圈回路51、闭合型内圈回路61以及辐射贴片Tip-Loading6均由导电金属制备成带状金属箔或涂层，通过贴合或者嵌设的方式布置在所述介质基板3一侧面的外表面上。
所述的开放型外圈回路51宽度W2为1mm，其为一弯折偶极子天线，该弯折偶极子天线包括两个对折弯折段511及一个中部水平弯折段512，该对折弯折段以该中部水平弯折段512中心为基准点，呈中心对称设置于该中部水平弯折段512周围的介质基板3上。
所述两个对折弯折段511，分别包括水平向左的第一连接段5111、垂直向下的第二连接段5112、水平向右的第三连接段5113、垂直向上的第四连接段5114；所述第二连接段5112与第四连接段5114间宽度a3为2.5mm，所述第四连接段5114的长度h为13mm；所述第一连接段5111与所述辐射贴片6连接，所述第四连接段5114与所述中部水平弯折段512连接。
闭合型内圈回路61通过调节阻抗匹配加大天线的增益和工作带宽，其带状金属箔或涂层的宽度W1为0.5mm，其包括有依次连接的水平向左的第一弯折段611、垂直向下的第二弯折段612、水平向左的第三弯折段613、垂直向上的第四弯折段614、水平向左的第五弯折段615、垂直向下的第六弯折段616，所述第六弯折段616与所述中部水平弯折段512连接；所述第二弯折段612的长度d1为1.5mm，所述第四弯折段614的长度d2为3mm；所述第一弯折段611的长度a1为2mm，所述第二弯折的尾端与所述天线臂5中部水平弯折段512间距d0为1mm。
如图7所示，当锥形Meander T-match阻抗匹配网络4的第二弯折段612长度d1为1.5mm，锥形Meander T-match阻抗匹配网络4的第四弯折段614的长度d2为3mm时，标签天线的增益为1.71dB，该尺寸下的锥形Meander T-match阻抗匹配网络4对于改善相邻折叠臂耦合电流效果良好，相邻弯折段错开区域电流明显增强，显著增强标签天线增益与读取距离，提高整体效率。
如图8所示，为了证明锥形Meander T-match阻抗匹配2网络对增益改善的有效性，通过更改第二弯折段612的长度d1、第四弯折段614的长度d2选取不同参数的增益结果，其中d1＝d2分别取1.5mm(gain＝1.47dB)、2mm(gain＝1.31dB)、3mm(gain＝1.47dB)时所得天线增益均小于第二弯折段612的长度d1取1.5mm，第四弯折段614的长度d2取3mm(gain＝1.71dB)。
如图9所示，为验证靠近天线芯片1处的耦合电流较大时，锥形Meander T-match阻抗匹配网络4结构的优越性；设计第二弯折段212的长度d1取1.5mm，第四弯折段214的长度d2取3.0mm与d1取3.0mm，第四弯折段214的长度d2取1.5mm的对比仿真。通过图9可知，当第二弯折段212的长度d1取3.0mm，第四弯折段214的长度d2取1.5mm的对比组增益(gain＝1.69dB)小于本实施例中第二弯折段612的长度d1取1.5mm，第四弯折段614的长度d2取3mm(gain＝1.71dB)，因此得知越靠近天线芯片1馈电处，耦合电流较大的结论。
所述的闭合型内圈回路61在所述中部水平弯折段512上，可沿该中部水平弯折段512水平方向左右移动，以调节其工作频点。
如图10所示，对天线臂5的宽度W2参数进行优化，当天线臂5的宽度W2取1mm时，天线阻抗匹配程度较好，工作带宽较大。
所述呈中心对称设置的两个辐射贴片Tip-Loading6，用于在减小天线长度的同时改善天线全向性，其外形轮廓可以为矩形、圆形、弧线形或者正方形中的任意一种。本实施例中采用其外形轮廓为矩形，其长度m为18mm，宽度n为5.75mm。其他实施例中，也可以在不影响天线性能的情况下对辐射贴片Tip-Loading6进行打孔、刻制logo等。弯折次数也可以不止一次。
如图11-12所示，当辐射贴片Tip-Loading6的长度m为18mm，宽度n为5.75mm时，优化效果最佳，可使辐射贴片Tip-Loading6的增益效果最大。
实施例2
本实施例提供前述小型化全向UHF-RFID标签天线的制备方法，其包括如下步骤：
(1)分别制备介质基板3、天线芯片1、导电金属浆料；
(2)根据所需工作频点计算闭合型内圈回路61在所述中部水平弯折段512水平方向上的位置；
(3)通过印刷法将导电金属浆料，按照辐射天线2中锥形Meander T-match阻抗匹配网络4、天线臂5及辐射贴片Tip-Loading6的形状、位置和尺寸，一次性印刷在介质基板3外表面，干燥、成型；
(4)将天线芯片1焊接在锥形Meander T-match阻抗匹配网络4上，制得小型化全向UHF-RFID标签天线。
本实施例提供的小型化全向UHF-RFID标签天线及其制备方法，工艺简洁、紧凑，所需步骤和设备少，其产品性能稳定，批量制造成本低，可广泛应用于仓储物流、物联网中需要收集与交互大量信息的领域，以减少风险与不可控因素，降低运营与管理成本，实现更合理的产品分配与调度。
实施例3
本实施例提供前述的小型化全向UHF-RFID标签天线的制备方法，其包括如下步骤：
(1)分别制备介质基板3、天线芯片1、导电金属箔材；
(2)根据所需工作频点计算闭合型内圈回路61在所述中部水平弯折段512水平方向上的位置；
(3)通过蚀刻法将导电金属箔材敷设在介质基板3外表面，按照辐射天线2中锥形Meander T-match阻抗匹配网络4、天线臂5及辐射贴片Tip-Loading6的形状、位置和尺寸，一次性印刷油漆在介质基板3外表面的金属箔材上，然后腐蚀箔材、除油、干燥、喷涂绝缘油漆；
(4)将天线芯片1焊接在锥形Meander T-match阻抗匹配网络4上，制得小型化全向UHF-RFID标签天线。该天线芯片1通过引脚焊接在天线的阻抗匹配网络中。
本发明上述实施例提供的小型化全向UHF-RFID标签天线及其制备方法，工艺简洁、紧凑，所需步骤和设备少，其产品性能稳定，批量制造成本低，可广泛应用于仓储物流、物联网中需要收集与交互大量信息的领域，以减少风险与不可控因素，降低运营与管理成本，实现更合理的产品分配与调度。
上述所举实施例不作为对本发明的限定，在上述实施例中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“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发明，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发明的限定。
尽管上面已经示出和描述了本发明申请的实施例，能理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内能对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种小型化全向UHF-RFID标签天线，其特征在于：包括天线芯片、辐射天线和介质基板；所述辐射天线设置于介质基板的外表面上，其包括锥形Meander T-match阻抗匹配网络、天线臂及辐射贴片Tip-Loading；所述天线臂由多个首尾相接、相互正交的弯折段构成开放型外圈回路，且各弯折段以介质基板中心为基准点呈中心对称设置，其弯折段与两个末端间设有缺口；所述辐射贴片Tip-Loading为两个，分别设置于天线臂末端、并以介质基板中心为基准点呈中心对称；所述锥形Meander T-match阻抗匹配网络整体轮廓呈“E”字形、开口向上、设置于天线臂中部水平弯折段上方、并与该弯折段连接；所述天线芯片设置于介质基板外表面、与所述锥形Meander T-match阻抗匹配网络电性连接、形成闭合型内圈回路；所述开放型外圈回路形成单面弯折偶极子天线；所述两个辐射贴片Tip-Loading形成用于容性顶载的矩形贴片天线；所述的介质基板、闭合型内圈回路、单面弯折偶极子天线、矩形贴片天线相互配合，在减少辐射天线体积、缩短天线电长度的同时，提升天线工作带宽、增益与天线全向性；
所述的开放型外圈回路宽度为1mm，其为一弯折偶极子天线，该弯折偶极子天线包括两个对折弯折段及一个中部水平弯折段，该对折弯折段以该中部水平弯折段中心为基准点，呈中心对称设置于该中部水平弯折段周围的介质基板上；
所述两个对折弯折段，分别包括水平向左的第一连接段、垂直向下的第二连接段、水平向右的第三连接段、垂直向上的第四连接段；所述第二连接段与第四连接段间宽为2.5mm，所述第四连接段的长度为13mm；所述第一连接段与所述辐射贴片连接，所述第四连接段与所述中部水平弯折段连接；
所述闭合型内圈回路通过调节阻抗匹配加大天线的增益和工作带宽，带状金属箔或涂层的宽度为0.5mm，其包括有依次连接的水平向左的第一弯折段、垂直向下的第二弯折段、水平向左的第三弯折段、垂直向上的第四弯折段、水平向左的第五弯折段、垂直向下的第六弯折段，所述第六弯折段与所述中部水平弯折段连接。
2.如权利要求1所述的小型化全向UHF-RFID标签天线，其特征在于：所述的介质基板为：长度不大于36mm，宽度不大于30mm，介电常数2.2 C²/(N·M²)，相对磁导率1 H，损耗角正切0.0009，包括两侧表面上辐射天线及芯片的总厚度不大于1.6mm。
3.如权利要求1所述的小型化全向UHF-RFID标签天线，其特征在于：所述的开放型外圈回路、闭合型内圈回路以及辐射贴片Tip-Loading均由导电金属制备成带状金属箔或涂层，贴合或者嵌设在所述介质基板外表面。
4.如权利要求1所述的小型化全向UHF-RFID标签天线，其特征在于：所述第二弯折段的长度为1.5mm，所述第四弯折段的长度为3mm。
5.如权利要求1所述的小型化全向UHF-RFID标签天线，其特征在于：所述第一弯折段的长度为2mm，所述第二弯折的尾端与所述天线臂中部水平弯折段间距为1mm。
6.如权利要求1所述的小型化全向UHF-RFID标签天线，其特征在于：所述的闭合型内圈回路在所述中部水平弯折段上，沿该中部水平弯折段水平方向左右移动，以调节其工作频点。
7.如权利要求1所述的小型化全向UHF-RFID标签天线，其特征在于：所述呈中心对称设置的两个辐射贴片Tip-Loading，用于在减小天线电长度的同时改善天线全向性，其外形轮廓为矩形，其长度为18mm，宽度为5.75mm。
8.一种根据权利要求1-7中任意一项所述的小型化全向UHF-RFID标签天线的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
（1）分别制备介质基板、天线芯片、导电金属浆料；
（2）根据所需工作频点计算闭合型内圈回路在所述中部水平弯折段水平方向上的位置；
（3）通过印刷法将导电金属浆料，按照辐射天线中锥形Meander T-match阻抗匹配网络、天线臂及辐射贴片Tip-Loading的形状、位置和尺寸，一次性印刷在介质基板外表面上，干燥、成型；
（4）将天线芯片焊接在锥形Meander T-match阻抗匹配网络上，制得小型化全向UHF-RFID标签天线。
9.一种根据权利要求1-7中任意一项所述的小型化全向UHF-RFID标签天线的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
（1）分别制备介质基板、天线芯片、导电金属箔材；
（2）根据所需工作频点计算闭合型内圈回路在所述中部水平弯折段水平方向上的位置；
（3）通过蚀刻法将导电金属箔材敷设在介质基板外表面，按照辐射天线中锥形MeanderT-match阻抗匹配网络、天线臂及辐射贴片Tip-Loading的形状、位置和尺寸，一次性印刷油漆在介质基板外表面的金属箔材上，然后腐蚀箔材、除油、干燥、喷涂绝缘油漆；
（4）将天线芯片焊接在锥形Meander T-match阻抗匹配网络上，制得小型化全向UHF-RFID标签天线。
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