CN113991283A - 一种折叠结构小型化抗金属超高频rfid标签天线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无线通信技术领域，尤其是涉及一种折叠结构小型化抗金属超高频RFID标签天线，包括当支撑体结构的软泡沫块，所述软泡沫块的前侧设置有金属辐射片，所述金属辐射片的中心连接有芯片，所述软泡沫块的左侧设置有左侧金属短接线，软泡沫块的右侧设置有右侧金属短接线，所述左侧金属短接线和右侧金属短接线均与金属辐射片相连接，所述软泡沫块的背面设置有金属地；所述金属地包括尺寸结构完全相同的上层金属地和下层金属地，所述上层金属地与左侧金属短接线直接相连，所述下层金属地与右侧金属短接线之间有一条狭长的缝隙。该标签天线在有限的尺寸内可以达到良好的抗金属性能。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其是涉及一种折叠结构小型化抗金属超高频RFID标签天线。
背景技术
射频识别(Radio Frequency Identification, RFID)的特点是对人或者物品进行识别、管理和追踪，可用于防伪识别、公共安全及服务、军事、物流、医疗、工业化生产等各个领域及行业，RFID主要由标签，阅读器和计算机网络三部分构成，标签由天线及电子芯片组成，天线在标签和读取器间传递射频信号，电子芯片用来存储物体的数据；阅读器是读取或写入标签信息的设备，可设计为手持式或固定式等多种工作方式；计算机网络用来完成数据的处理、传输和通信。
金属会对超高频RFID电子标签产生影响，它不仅会吸收电磁波还会进行反射，从而改变电磁场的空间和强度的分布。如果金属靠近标签天线，电磁波会被反射并和原来的电磁场相互叠加，从而引起电磁场的减弱，同时当标签被贴附于(或靠近)金属表面时，天线无法通过“切割”磁力线使标签获得足够的电磁能量，金属表面还会对天线加感导致辐射电阻减小，辐射效率降低。
近年来，抗金属标签天线的方案已被大量提出，微带天线、PIFA天线、PILA天线，使用新型材料制作的标签天线等。本发明提出了一种新型的带哑铃形槽的折叠标签天线，在有限的尺寸内可以达到良好的抗金属性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种折叠结构小型化抗金属超高频RFID标签天线，该标签天线在有限的尺寸内可以达到良好的抗金属性能。
本发明的技术方案在于：一种折叠结构小型化抗金属超高频RFID标签天线，包括当支撑体结构的软泡沫块，所述软泡沫块的前侧设置有金属辐射片，所述金属辐射片的中心连接有芯片，所述软泡沫块的左侧设置有左侧金属短接线，软泡沫块的右侧设置有右侧金属短接线，所述左侧金属短接线和右侧金属短接线均与金属辐射片相连接，所述软泡沫块的背面设置有金属地；所述金属地包括尺寸结构完全相同的上层金属地和下层金属地，所述上层金属地与左侧金属短接线直接相连，所述下层金属地与右侧金属短接线之间有一条狭长的缝隙。
进一步地，所述金属辐射片、左侧金属短接线、右侧金属短接线、金属地均为沉积在柔性薄膜一侧面上的铜片；金属辐射片沿横、竖中轴线镜像对称；所述软泡沫块被柔性薄膜包裹。
进一步地，所述上层金属地由左侧金属短接线的左侧部分先折叠所得，所述下层金属地由右侧金属短接线的右侧部分后折叠所得。
进一步地，折叠时金属辐射片在软泡沫块的前侧，先将左侧的上层金属地折叠到软泡沫块的背面，再将右侧的下层金属地折叠到软泡沫块的背面，上层金属地和下层金属地相互重叠直接连接在一起。
进一步地，所述金属辐射片为正方形，且四个拐角处各带有2个“L”形槽孔，2个“L”形槽孔一大一小呈嵌套结构放置；金属辐射片的中部具有一个哑铃形槽，芯片焊接在哑铃形槽的中间，哑铃形槽的两侧又各有一个中间凸起的长方形槽。
进一步地，所述左侧金属短接线为互不接触的两个短矩形结构，分别位于标签天线的顶部和底部，所述金属辐射片与上层金属地通过左侧金属短接线直接连接。
进一步地，所述右侧金属短接线为互不接触的两个长矩形结构，分别位于标签天线的顶部和底部，所述金属辐射片与右侧金属短接线直接相连，所述下层金属地与右侧金属短接线之间有一个狭长的矩形缝隙，没有直接连接。
进一步地，所述软泡沫块的下方具有4层介质层，从上到下分别为柔性薄膜、左侧上层金属地、柔性薄膜、右侧下层金属地。
进一步地，所述上层金属地、下层金属地均为规则正方形结构，与标签天线尺寸保持一致；所述软泡沫块为长方体，其前面、背面，左侧面和右侧面均被包裹，其顶面和底面均为直接裸露状态。
进一步地，所述金属辐射片、左侧金属短接线、右侧金属短接线、金属地分别为不同厚度的金属材质。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：
该标签天线在背衬金属放置时具有很好的抗金属特性。该天线的横截面尺寸为40mm×40mm×1.65mm。性能良好、尺寸紧凑，轻薄易加工，制造成本低。置于20cm×20cm金属时的-10dBi的频带为880MHz-930MHz，在谐振点915 MHz处的阻抗为16. 01+j129.18Ω，接近芯片在该频点处的阻抗值16-j140Ω的共轭，标签灵敏度为-15.93dBm，阅读距离为11.2m，增益为-1.8dBi，并且具备良好的定向辐射性能,可以被我国超高频RFID标签天线的应用频段覆盖，实现天线辐射，适合应用在复杂的背衬金属的射频识别系统中。
附图说明
图1为本发明的标签天线的结构示意图；
图2为本发明的裸嵌体展开图；
图3为本发明的标签天线的右视图；
图4为本发明的标签天线的左视图；
图5为本发明的标签天线的主视图；
图6为本发明的标签天线的反射系数仿真结果示意图；
图7为本发明的标签天线的输入阻抗仿真结果示意图；
图8为本发明在金属环境下实际增益与标签灵敏度的测试结果图；
图9为本发明在金属环境下实际增益与标签灵敏度的测试结果图；
图10为本发明的在金属环境下的辐射方向图；
图中：1-金属辐射片；11-“L”形槽孔；12-哑铃形槽；13-长方形槽；2-柔性薄膜；21-缝隙；3-软泡沫块；4-芯片；5-左侧金属短接线；6-右侧金属短接线；7-金属地；71-上层金属地；72-下层金属地。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更浅显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本发明并不限于此。
本发明实施例的“金属辐射片1”、“柔性薄膜2”等术语，仅为区别相关技术特征，不表示先后顺序。
参考图1至图10
一种折叠结构小型化抗金属超高频RFID标签天线，包括当支撑体结构的软泡沫块3，所述软泡沫块的前侧设置有金属辐射片1，所述金属辐射片沿横、竖中轴线镜像对称。所述金属辐射片的中心连接有芯片4，所述软泡沫块的左侧设置有左侧金属短接线5，软泡沫块的右侧设置有右侧金属短接线6，所述左侧金属短接线和右侧金属短接线均与金属辐射片相连接，所述软泡沫块的背面设置有金属地7；所述金属地包括尺寸结构完全相同的上层金属地71和下层金属地72，所述上层金属地与左侧金属短接线直接相连，所述下层金属地与右侧金属短接线之间有一条狭长的缝隙21。
本实施例中，所述金属辐射片、左侧金属短接线、右侧金属短接线、金属地均为沉积在柔性薄膜一侧面上的铜片，从而使得软泡沫块的下方具有4层介质层，从上到下分别为柔性薄膜、左侧上层金属地、柔性薄膜、右侧下层金属地。
本实施例中，所述金属辐射片、左侧金属短接线、右侧金属短接线、金属地分别为不同厚度的金属材质，例如紫铜或者黄铜。
本实施例中，所述上层金属地由左侧金属短接线的左侧部分先折叠所得，所述下层金属地由右侧金属短接线的右侧部分后折叠所得。
本实施例中，标签天线折叠时金属辐射片在软泡沫块的前侧，先将左侧的上层金属地折叠到软泡沫块的背面，再将右侧的下层金属地折叠到软泡沫块的背面，上层金属地和下层金属地相互重叠直接连接在一起。最终柔性薄膜2经过两次折叠粘在软泡沫块3的周围。
本实施例中，所述软泡沫块为长方体，通过上述折叠使得软泡沫块的前面、背面，左侧面和右侧面均被柔性薄膜包裹，其顶面和底面均为直接裸露状态。
本实施例中，所述金属辐射片为正方形，且四个拐角处各带有2个“L”形槽孔11，2个“L”形槽孔一大一小呈嵌套结构放置；金属辐射片的中部具有一个哑铃形槽12，芯片焊接在哑铃形槽的中间，哑铃形槽的两侧又各有一个中间凸起的长方形槽13，从而使得金属辐射片沿横、竖中轴线镜像对称，并且使得柔性薄膜露出。
本实施例中，所述左侧金属短接线为互不接触的两个短矩形结构，分别位于标签天线的顶部和底部（软泡沫块的左侧面的顶部和底部），所述金属辐射片与上层金属地通过左侧金属短接线直接连接。
本实施例中，所述右侧金属短接线为互不接触的两个长矩形结构，分别位于标签天线的顶部和底部（软泡沫块的右侧面的顶部和底部），所述金属辐射片与右侧金属短接线直接相连，所述下层金属地与右侧金属短接线之间有一个狭长的矩形缝隙，没有直接连接。
本实施例中，所述上层金属地、下层金属地均为规则正方形结构，与标签天线尺寸保持一致。
本发明的折叠结构小型化抗金属超高频RFID标签天线采用柔性介质结构，尺寸为40mm×40mm×1.65mm，该天线性能良好、尺寸紧凑，轻薄易加工，制造成本低。置于20cm×20cm金属时的-10dBi的频带为880MHz-930MHz，在谐振点915 MHz处的阻抗为16. 01+j129.18Ω，接近芯片在该频点处的阻抗值16-j140Ω的共轭，标签灵敏度为-15.93dBm，阅读距离为11.2m，增益为-1.8dBi，并且具备良好的定向辐射性能,可以被我国超高频RFID标签天线的应用频段覆盖，实现天线辐射，适合应用在复杂的背衬金属的射频识别系统中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的一种折叠结构小型化抗金属超高频RFID标签天线并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种折叠结构小型化抗金属超高频RFID标签天线，其特征在于，包括当支撑体结构的软泡沫块，所述软泡沫块的前侧设置有金属辐射片，所述金属辐射片的中心连接有芯片，所述软泡沫块的左侧设置有左侧金属短接线，软泡沫块的右侧设置有右侧金属短接线，所述左侧金属短接线和右侧金属短接线均与金属辐射片相连接，所述软泡沫块的背面设置有金属地；所述金属地包括尺寸结构完全相同的上层金属地和下层金属地，所述上层金属地与左侧金属短接线直接相连，所述下层金属地与右侧金属短接线之间有一条狭长的缝隙。
2.根据权利要求1所述的一种折叠结构小型化抗金属超高频RFID标签天线，其特征在于，所述金属辐射片、左侧金属短接线、右侧金属短接线、金属地均为沉积在柔性薄膜一侧面上的铜片；金属辐射片沿横、竖中轴线镜像对称；所述软泡沫块被柔性薄膜包裹。
3.根据权利要求1或2所述的一种折叠结构小型化抗金属超高频RFID标签天线，其特征在于，所述上层金属地由左侧金属短接线的左侧部分先折叠所得，所述下层金属地由右侧金属短接线的右侧部分后折叠所得。
4.根据权利要求3所述的一种折叠结构小型化抗金属超高频RFID标签天线，其特征在于，折叠时金属辐射片在软泡沫块的前侧，先将左侧的上层金属地折叠到软泡沫块的背面，再将右侧的下层金属地折叠到软泡沫块的背面，上层金属地和下层金属地相互重叠直接连接在一起。
5.根据权利要求1、2或4所述的一种折叠结构小型化抗金属超高频RFID标签天线，其特征在于，所述金属辐射片为正方形，且四个拐角处各带有2个“L”形槽孔，2个“L”形槽孔一大一小呈嵌套结构放置；金属辐射片的中部具有一个哑铃形槽，芯片焊接在哑铃形槽的中间，哑铃形槽的两侧又各有一个中间凸起的长方形槽。
6.根据权利要求1、2或4所述的一种折叠结构小型化抗金属超高频RFID标签天线，其特征在于，所述左侧金属短接线为互不接触的两个短矩形结构，分别位于标签天线的顶部和底部，所述金属辐射片与上层金属地通过左侧金属短接线直接连接。
7.根据权利要求6所述的一种折叠结构小型化抗金属超高频RFID标签天线，其特征在于，所述右侧金属短接线为互不接触的两个长矩形结构，分别位于标签天线的顶部和底部，所述金属辐射片与右侧金属短接线直接相连，所述下层金属地与右侧金属短接线之间有一个狭长的矩形缝隙，没有直接连接。
8.根据权利要求1、2或4所述的一种折叠结构小型化抗金属超高频RFID标签天线，其特征在于，所述软泡沫块的下方具有4层介质层，从上到下分别为柔性薄膜、左侧上层金属地、柔性薄膜、右侧下层金属地。
9.根据权利要求1所述的一种折叠结构小型化抗金属超高频RFID标签天线，其特征在于，所述上层金属地、下层金属地均为规则正方形结构，与标签天线尺寸保持一致；所述软泡沫块为长方体，其前面、背面，左侧面和右侧面均被包裹，其顶面和底面均为直接裸露状态。
10.根据权利要求1、2、4、7或9所述的一种折叠结构小型化抗金属超高频RFID标签天线，其特征在于，所述金属辐射片、左侧金属短接线、右侧金属短接线、金属地分别为不同厚度的金属材质。
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