CN115693098A - 一种平面rfid天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及RFID天线系统技术领域，且公开了一种平面RFID天线，公开了包括处理器、收发模块和RFID标签模块；RFID标签模块包括第二收发模块、第一辐射模块和信号整合模块第一发射模块用于使用RFID读取器通过天线向RFID标签天线输出一定频率的射频信号；第一辐射模块用于将获取到的射频信号功率以电磁波形式辐射出去，第一辐射模块中的导线设置为两导线张开180°，在第一辐射模块中设置有平面阵列的多辐射板块，使得电场散播在周围空间，增强电磁波的辐射。本发明天线在射频信号进行增强和辐射处理，通过附带增强天线提高接收的频率比，尽可能地通过天线的极化功能与读取器的询问信号相匹配。

Description

一种平面RFID天线

技术领域

本发明涉及RFID天线系统技术领域，具体为一种平面RFID天线。

背景技术

射频识别(RFID)是Radio Frequency Identification的缩写。其原理为阅读器与标签之间进行非接触式的数据通信，达到识别目标的目的。RFID的应用非常广泛，典型应用有动物晶片、汽车晶片防盗器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。

RFID系统基本上都有电子变迁、读写器和数据交换与管理系统三大部分组成。电子标签由片上天线及集成芯片组成，通过电磁波与读写器进行数据交换，具有智能读写和加密通信功能。读写器主要由无线收发模块.天线.控制模块及接口电路等组成。数据交换与管理系统主要完成数据信息的存储及管理、对电子标签进行读写控制等。

近年来，在物流等的各种领域中，使用小型的RFID标签。天线是用来发射或接收无线电波的装置和部件。可以视为传输线的终端器件。但是，由于小型的RFID标签的天线通信特性差，使得天线到读取器的匹配变得困难。因此，克服天线和读取器的匹配，加强射频识别读取器天线的研究具有重要的意义。

发明内容

本发明提供了一种平面RFID天线，具备在增强天线信号对射频信号加密，并通过RFID读取器在读取信号的过程中解密分析比对处理，提高天线和读取器的匹配，也提高读取RFID标签过程中安全性的有益效果，解决了上述背景技术中所提到于小型的RFID标签的天线通信特性差，使得天线到读取器的匹配变得困难的问题。

本发明提供如下技术方案：一种平面RFID天线，包括处理器、收发模块和RFID标签模块；

所述处理器和收发模块电性连接，所述收发模块包括第一发射模块和第一接收模块，所述RFID标签模块包括第二收发模块、第一辐射模块和信号整合模块

所述第一发射模块用于使用RFID读取器通过天线向RFID标签天线输出一定频率的射频信号；

所述第二收发模块用于接收第一发射模块输出进入时产生感应电流，也就是第一发射模块发射的射频信号功率；

所述第一辐射模块用于将获取到的所述射频信号功率以电磁波形式辐射出去，所述第一辐射模块中的导线设置为两导线张开180°，在第一辐射模块中设置有平面阵列的多辐射板块，使得电场散播在周围空间，增强电磁波的辐射；

所述信号整合模块用于将自身编码和辐射后的信号进行整合，进而传输至第二收发模块发射出去；

所述第一接收模块用于接收第二收发模块中发送整合模块整合后的RFID标签编码等信号信息。

作为本发明所述一种平面RFID天线的一种可选方案，其中：所述RFID标签模块还包括编码单元，所述编码单元用于收到所述RFID标签编码信号进行编码和加密处理；

所述处理器包括逻辑单元和译码单元；

所述译码单元用于对所述RFID标签编码做解码解调处理；

所述逻辑单元用于对接收到的射频信号和所述RFID标签编码进行比对、分析和逻辑处理。

作为本发明所述一种平面RFID天线的一种可选方案，其中：所述RFID标签模块还包括阻抗模块，所述阻抗模块用于对第二收发模块接收到射频信号功率进行阻抗，用于去除射频信号中的滤波频率的感染，使其有一个固定的谐振频率，进而阻抗变换时的谐波干扰，提高及时数据传输率和负载频率。

作为本发明所述一种平面RFID天线的一种可选方案，其中：所述阻抗模块还包括自动匹配模块和控制模块，所述自动匹配模块用于在天线电路中包括集成模块随着阻抗变化可以自动匹配；

所述控制模块用于嵌入IC芯片中，用来测量和控制天线电路的反射系数。

作为本发明所述一种平面RFID天线的一种可选方案，其中：所述控制模块包括测量单元和控制单元，所述测量单元包括测量振幅电路幅度和相位测量电路数据，将相位和幅度值发送至控制单元进而计算出两点的天线反射系数。

作为本发明所述一种平面RFID天线的一种可选方案，其中：所述收发模块中还包括增强天线单元；

所述增强天线单元内安装有附带增强天线，用于调整所述第一发射模块发射的射频信号功率的谐振频率，调整所述增强天线的谐振频率以及所述RFID标签模块的谐振频率、所述增强天线与所述RFID标签模块的耦合系数，使收发频带宽带化。

作为本发明所述一种平面RFID天线的一种可选方案，其中：所述编码单元包括发送多个编码信号和至少一个额外加密信号；

所述译码单元包括接收多个编码信号和至少一个额外加密信号进行解码的过程。

作为本发明所述一种平面RFID天线的一种可选方案，其中：所述译码单元内包括数据库、比对单元和解密单元；

所述数据库用于存储多种编码信号和所述额外加密信号；

所述比对单元用于接收到多个编码信号和所述额外加密信号进行比对后得到读取数据的过程；

所述解密单元用于接收到的所述额外加密信号进行解密后得到读取数据的过程。

一种平面RFID天线的方法，包括以下步骤，

步骤一：a)，对RFID标签安装增强天线和阵列的辐射板，在印刷射频识别标签进行印刷RFID阵列天线，至少在RFID标签衬底上安装至少三个以上的天线元件；

b)，在RFID标签中增强天线和辐射板中安装有绝缘板；

C)，在RFID读取器中安装接收发射和接收天线，并使得天线的极化能与读写器的询问信号相匹配；

步骤二：安装IC芯片，使得辐射板和接地板相连接；

步骤三：安装滤波设备，用于除射频信号中的滤波频率的感染，使其有一个固定的谐振频率，进而阻抗变换时的谐波干扰；

步骤四：采用处理器进行收发编码信号和解码过程，进而得到读取数据。

作为本发明所述一种平面RFID天线的方法一种可选方案，其中：所述步骤一还包括安装天线的方法，所述安装采用印刷法和绕圈法两种安装方法进行，且提供至少一个RFID超高频射频识别四臂螺旋天线，辐射角120～130度；

所述RFID读取器天线中的至少一个是RFID发射和接收天线；

提供至少所述RFID发射和接收天线被配置成将激发能量同时发射到所述印刷RFID天线阵列的数目N>3个印刷RFID天线元件，其中N代表次数，且印刷的天线阵列呈圆形阵列排列设置；

所述绕圈法安装天线，对天线进行绕圈安装，设置天线线圈的Q值，Q值越高，谐振电流越大，周围场强也越强，从此改善标签的功率传输特性，线圈天线的带宽与品质因数成反比。

本发明具备以下有益效果：

1、该一种平面RFID天线，RFID读取器和RFID信号在传输处理过程中射频信号进行增强和辐射处理，通过附带增强天线提高接收的频率比，尽可能地通过天线的极化功能与读取器的询问信号相匹配，提高天线和读取器的匹配率，减少识别读取不匹配的情况。

2、该一种平面RFID天线，在RFID标签模块中对信号进行编码和加密处理再传输整合信号发送至读取器中，读取器中接收信号后进行逻辑、译码破解至少一个额外加密信号，并在数据库中进行比对和解密，最终通过读取器终端进行显示，提高读取RFID标签过程中的安全性，减少信号被盗用、干扰的情况。

3、该一种平面RFID天线，在安装RFID标签中和RFID读取器中的天线过程中，在接收天线的天线至少安装N>3个印刷RFID天线元件，并通过圆形阵列排列设置，使得谐振电流越大，周围场强也越强，提高通过与辐射导体板的感应耦合来增大天线增益。

附图说明

图1为本发明系统模块传输流程示意图。

图2为本发明RFID标签安装和读取方法流程示意图。

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。

实施例1

近年来，在物流等的各种领域中，使用小型的RFID标签。天线是用来发射或接收无线电波的装置和部件。可以视为传输线的终端器件。但是，由于小型的RFID标签的天线通信特性差，使得天线到读取器的匹配变得困难。因此，克服天线和读取器的匹配，加强射频识别读取器天线的研究具有重要的意义。

本发明提供如下技术方案：一种平面RFID天线，请参阅图1，包括处理器、收发模块和RFID标签模块；

所述处理器和收发模块电性连接，所述收发模块包括第一发射模块和第一接收模块，所述RFID标签模块包括第二收发模块、第一辐射模块和信号整合模块

所述第一发射模块用于使用RFID读取器通过天线向RFID标签天线输出一定频率的射频信号；

所述第二收发模块用于接收第一发射模块输出进入时产生感应电流，也就是第一发射模块发射的射频信号功率；

所述第一辐射模块用于将获取到的所述射频信号功率以电磁波形式辐射出去，所述第一辐射模块中的导线设置为两导线张开180°，在第一辐射模块中设置有平面阵列的多辐射板块，使得电场散播在周围空间，增强电磁波的辐射；

所述信号整合模块用于将自身编码和辐射后的信号进行整合，进而传输至第二收发模块发射出去；

所述第一接收模块用于接收第二收发模块中发送整合模块整合后的RFID标签编码等信号信息；

其中：所述收发模块中还包括增强天线单元；

所述增强天线单元内安装有附带增强天线，用于调整所述第一发射模块发射的射频信号功率的谐振频率，调整所述增强天线的谐振频率以及所述RFID标签模块的谐振频率、所述增强天线与所述RFID标签模块的耦合系数，使收发频带宽带化。

本实施例中：RFID读取器终端的第一发射模块输出射频功率信号，进而被RFID的标签模块的第二收发模块进行接收和处理，RFID的标签安装的天线PCB电路板进行辐射、阻抗和信号整合处理；

在处理过程中对发送的射频信号进行增强和辐射处理，通过附带增强天线提高接收的频率比，尽可能地通过天线的极化功能与读取器的询问信号相匹配，提高天线和读取器的匹配率，减少识别读取不匹配的情况。

实施例2

本实施例意在促进解决现有的RFID天线标签都是单一的信号，没有加密信号，导致安全性降低的情况，本实施例是在实施例1的基础上做出的解释说明，具体的，请参阅图1，其中：所述RFID标签模块还包括编码单元，所述编码单元用于收到所述RFID标签编码信号进行编码和加密处理；

所述处理器包括逻辑单元和译码单元；

所述译码单元用于对所述RFID标签编码做解码解调处理；

所述逻辑单元用于对接收到的射频信号和所述RFID标签编码进行比对、分析和逻辑处理；

其中：所述编码单元包括发送多个编码信号和至少一个额外加密信号；

所述译码单元包括接收多个编码信号和至少一个额外加密信号进行解码的过程。

其中：所述译码单元内包括数据库、比对单元和解密单元；

所述数据库用于存储多种编码信号和所述额外加密信号；

所述比对单元用于接收到多个编码信号和所述额外加密信号进行比对后得到读取数据的过程；

所述解密单元用于接收到的所述额外加密信号进行解密后得到读取数据的过程。

本实施例中：在RFID标签模块中对信号进行编码和加密处理再传输整合信号发送至读取器中，读取器中接收信号后进行逻辑、译码破解至少一个额外加密信号，并在数据库中进行比对和解密，最终通过读取器终端进行显示，提高读取RFID标签过程中的安全性，减少信号被盗用、干扰的情况。

实施例3

本实施例是在实施例1的基础上做出的解释说明，具体的，请参阅图1，其中：所述RFID标签模块还包括阻抗模块，所述阻抗模块用于对第二收发模块接收到射频信号功率进行阻抗，用于去除射频信号中的滤波频率的感染，使其有一个固定的谐振频率，进而阻抗变换时的谐波干扰，提高及时数据传输率和负载频率。

其中：所述阻抗模块还包括自动匹配模块和控制模块，所述自动匹配模块用于在天线电路中包括集成模块随着阻抗变化可以自动匹配；

所述控制模块用于嵌入IC芯片中，用来测量和控制天线电路的反射系数。

其中：所述控制模块包括测量单元和控制单元，所述测量单元包括测量振幅电路幅度和相位测量电路数据，将相位和幅度值发送至控制单元进而计算出两点的天线反射系数。

本实施例中：通过测量和计算射频信号的反射系数，通过RFID标签模块中对信号进行阻抗处理，用于去除射频信号中的滤波频率的感染，使其有一个固定的谐振频率，进而阻抗变换时的谐波干扰，提高及时数据传输率和负载频率。

一种平面RFID天线的方法，包括以下步骤，请参阅图1－图2；

步骤一：a)，对RFID标签安装增强天线和阵列的辐射板，在印刷射频识别标签进行印刷RFID阵列天线，至少在RFID标签衬底上安装至少三个以上的天线元件；

b)，在RFID标签中增强天线和辐射板中安装有绝缘板；

C)，在RFID读取器中安装接收发射和接收天线，并使得天线的极化能与读写器的询问信号相匹配；

步骤二：安装IC芯片，使得辐射板和接地板相连接；

步骤三：安装滤波设备，用于除射频信号中的滤波频率的感染，使其有一个固定的谐振频率，进而阻抗变换时的谐波干扰；

步骤四：采用处理器进行收发编码信号和解码过程，进而得到读取数据。

作为本发明所述一种平面RFID天线的方法一种可选方案，其中：所述步骤一还包括安装天线的方法，所述安装采用印刷法和绕圈法两种安装方法进行，且提供至少一个RFID超高频射频识别四臂螺旋天线，辐射角120～130度；

所述RFID读取器天线中的至少一个是RFID发射和接收天线；

提供至少所述RFID发射和接收天线被配置成将激发能量同时发射到所述印刷RFID天线阵列的数目N>3个印刷RFID天线元件，其中N代表次数，且印刷的天线阵列呈圆形阵列排列设置；

所述绕圈法安装天线，对天线进行绕圈安装，设置天线线圈的Q值，Q值越高，谐振电流越大，周围场强也越强，从此改善标签的功率传输特性，线圈天线的带宽与品质因数成反比。

本实施例中：本方法在安装RFID标签中和RFID读取器中的天线进行配合，在接收天线的天线至少安装N>3个印刷RFID天线元件，并通过圆形阵列排列设置，使得谐振电流越大，周围场强也越强，提高通过与辐射导体板的感应耦合来增大天线增益。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种平面RFID天线，其特征在于，包括处理器、收发模块和RFID标签模块；

所述处理器和收发模块电性连接，所述收发模块包括第一发射模块和第一接收模块，所述RFID标签模块包括第二收发模块、第一辐射模块和信号整合模块

所述第一发射模块用于使用RFID读取器通过天线向RFID标签天线输出一定频率的射频信号；

所述第二收发模块用于接收第一发射模块输出进入时产生感应电流，也就是第一发射模块发射的射频信号功率；

所述第一辐射模块用于将获取到的所述射频信号功率以电磁波形式辐射出去，所述第一辐射模块中的导线设置为两导线张开180°，在第一辐射模块中设置有平面阵列的多辐射板块，使得电场散播在周围空间，增强电磁波的辐射；

所述信号整合模块用于将自身编码和辐射后的信号进行整合，进而传输至第二收发模块发射出去；

所述第一接收模块用于接收第二收发模块中发送整合模块整合后的RFID标签编码等信号信息。

2.根据权利要求1所述的一种平面RFID天线，其特征在于：所述RFID标签模块还包括编码单元，所述编码单元用于收到所述RFID标签编码信号进行编码和加密处理；

所述处理器包括逻辑单元和译码单元；

所述译码单元用于对所述RFID标签编码做解码解调处理；

所述逻辑单元用于对接收到的射频信号和所述RFID标签编码进行比对、分析和逻辑处理。

3.根据权利要求1所述的一种平面RFID天线，其特征在于：所述RFID标签模块还包括阻抗模块，所述阻抗模块用于对第二收发模块接收到射频信号功率进行阻抗，用于去除射频信号中的滤波频率的感染，使其有一个固定的谐振频率，进而阻抗变换时的谐波干扰，提高及时数据传输率和负载频率。

4.根据权利要求3所述的一种平面RFID天线，其特征在于：所述阻抗模块还包括自动匹配模块和控制模块，所述自动匹配模块用于在天线电路中包括集成模块随着阻抗变化可以自动匹配；

所述控制模块用于嵌入IC芯片中，用来测量和控制天线电路的反射系数。

5.根据权利要求4所述的一种平面RFID天线，其特征在于：所述控制模块包括测量单元和控制单元，所述测量单元包括测量振幅电路幅度和相位测量电路数据，将相位和幅度值发送至控制单元进而计算出两点的天线反射系数。

6.根据权利要求1所述的一种平面RFID天线，其特征在于：所述收发模块中还包括增强天线单元；

所述增强天线单元内安装有附带增强天线，用于调整所述第一发射模块发射的射频信号功率的谐振频率，调整所述增强天线的谐振频率以及所述RFID标签模块的谐振频率、所述增强天线与所述RFID标签模块的耦合系数，使收发频带宽带化。

7.根据权利要求2所述的一种平面RFID天线，其特征在于：所述编码单元包括发送多个编码信号和至少一个额外加密信号；

所述译码单元包括接收多个编码信号和至少一个额外加密信号进行解码的过程。

8.根据权利要求7所述的一种平面RFID天线，其特征在于：所述译码单元内包括数据库、比对单元和解密单元；

所述数据库用于存储多种编码信号和所述额外加密信号；

所述比对单元用于接收到多个编码信号和所述额外加密信号进行比对后得到读取数据的过程；

所述解密单元用于接收到的所述额外加密信号进行解密后得到读取数据的过程。

9.根据权利要求1所述的一种平面RFID天线的方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤一：a)，对RFID标签安装增强天线和阵列的辐射板，在印刷射频识别标签进行印刷RFID阵列天线，至少在RFID标签衬底上安装至少三个以上的天线元件；

b)，在RFID标签中增强天线和辐射板中安装有绝缘板；

C)，在RFID读取器中安装接收发射和接收天线，并使得天线的极化能与读写器的询问信号相匹配；

步骤二：安装IC芯片，使得辐射板和接地板相连接；

步骤三：安装滤波设备，用于除射频信号中的滤波频率的感染，使其有一个固定的谐振频率，进而阻抗变换时的谐波干扰；

步骤四：采用处理器进行收发编码信号和解码过程，进而得到读取数据。

10.根据权利要求9所述的一种平面RFID天线的方法，其特征在于：所述步骤一还包括安装天线的方法，所述安装采用印刷法和绕圈法两种安装方法进行，且提供至少一个RFID超高频射频识别四臂螺旋天线，辐射角120～130度；

所述RFID读取器天线中的至少一个是RFID发射和接收天线；

提供至少所述RFID发射和接收天线被配置成将激发能量同时发射到所述印刷RFID天线阵列的数目N>3个印刷RFID天线元件，其中N代表次数，且印刷的天线阵列呈圆形阵列排列设置；

所述绕圈法安装天线，对天线进行绕圈安装，设置天线线圈的Q值，Q值越高，谐振电流越大，周围场强也越强，从此改善标签的功率传输特性，线圈天线的带宽与品质因数成反比。

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