CN201898201U

CN201898201U - 一种宽频带标签天线

Info

Publication number: CN201898201U
Application number: CN2010200330916U
Authority: CN
Inventors: 何捷
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2020-01-15

Abstract

本实用新型属于天线技术领域，设计了一种宽频带电子标签天线。良好的电子标签的天线设计是推动电子标签使用的关键因素。由于标签往往贴在物体的表面，不同物体的物理特性会使得天线与芯片的匹配不同，因此宽频带的电子标签天线设计是标签应用广泛的前提条件之一。因为其一般粘贴在物体的标面，标签天线的美观同样也是重要的设计因素。本专利通过将贝壳做成偶极子两臂来实现美观实用的标签天线。张开的贝壳由垂直的折线相连。该折线包含标签芯片的部分用直线短路构成一个电感环来完成天线和标签芯片之间的阻抗匹配。本实用新型设计了一种电子标签天线。在天线与芯片的馈电点位置带有一个电感环。天线的两臂，在电感环的两侧分别向左右直线延伸，而后分别上和向下相反两个方向做向内的螺旋。可以实现在相等的空间内延长天线的电长度的目的，进而缩小天线的尺寸。两个螺线的旋转方向不同，可以实现电对数螺旋的宽频带的目的。螺旋部分在天线的整体长边方向相对长于其短边方向，这样整个天线的形状构成了相对狭窄的长方形，方便使用。这样设计的螺旋形状天线具有小面积、美观且不降低天线性能的特性，具有很宽的阻抗匹配频带宽度，实用性强。

Description

一种宽频带标签天线

技术领域

本实用新型属于天线技术领域，设计了一种宽频带的电子标签天线。

背景技术

近年来，自动识别方法在许多服务领域、在货物销售与后勤分配方面、在商业部门、在生产企业和材料流通领域得到了快速的普及和推广。

几年前，条形码——纸带在识别系统领域引起了一场革命并得到了广泛应用。今天，这种条形码——纸带在越来越多的情况下已经不能满足人们的需求了。条形码虽然很便宜，但它的不足之处是存储能力小及不能改写。

一种技术上最佳的解决方案是将数据存储在一块硅芯片里。在日常生活中，具有触点排的IC卡(电话IC卡、银行卡等)是电子数据载体的最普遍的结构。然而，对IC卡来说，在许多情况下，机械触点的接通是不可靠的。数据载体与一个所属的阅读器之间的数据进行非接触传输将灵活得多。根据使用的能量和数据传输方法，我们把非接触的识别系统称作射频识别系统(RFID-Radio Frequency Identification)。因此，RFID是一种利用无线电波对纪录媒体进行读写，将射频技术与IC卡技术相结合并可用于远距离、动目标、无线识别的技术。

RFID系统在具体的应用过程中，根据不同的应用目的和应用环境，系统的组成会有所不同，但就其工作原理来看，系统一般都由应答器、阅读器和PC机组成。应答器应放置在要识别的物体上，可以发送和接收信息，可根据收到的操作命令作读/写等处理；阅读器是采集应答器信息并对应答器发出操作命令的装置，发出的命令包括读/写，选择，取消选择等命令。

天线作为一种接收和发射电磁波的设备，是无线通信和雷达系统中的一个关键部件，它是自由空间和传输线的接口，通常称为“电子眼”或“电子耳”。天线在各种无线电技术设备中的作用基本上是相同的。任何无线电技术设备都是通过电磁波来传送信号的，它必须有能辐射或接收电磁波的装置，天线就是这种装置，因此天线的作用首先就是辐射和接收电磁波。基于这样的前提，自从无线通讯技术的产生，天线便随之诞生了。

从最简单的线天线、面天线开始，天线技术经历了数次革新。随着天线应用领域的扩大，无线通信技术的日益进步，人们对天线的要求越来越高：工作距离尽可能的远，增益尽可能的大，功耗尽可能的小，效率尽可能的高，极化尽可能的匹配等等。近年来又发明了微带天线和天线阵等技术，使得天线在更多的领域得到应用，特别是智能通信领域，比如TD-SCDMA手机。

电子标签为了降低成本标签往往采用打印到纸或者塑料薄膜上，这样标签贴在不同的物体上意味着具有不同的谐振频率。周边的环境对电子标签的谐振频率影响也比较大。还有UHF的电子标签的频率范围是860MHz-960MHz，比较宽的频带，保证不同国家使用其中的某个频带，而标签可以在任何国家使用。为此设计宽频带的电子标签天线是十分必要的。

芯片的阻抗的实部是电阻，虚部是电容。天线与芯片之间的阻抗匹配的含义是天线的实部等于或者接近芯片阻抗的实部；而天线的虚部与芯片的虚部复共轭或者说接近复共轭。意味着天线的阻抗虚部要体现感性。

标签天线最常用的形式是半波偶极子或者是短偶极子，如图1(a)所示。但是其频带相对不宽。

普通振子天线作为谐振天线，其电流呈驻波分布.输入电阻及输入电抗都是其电长度的敏感函数。尤其是输入电抗，不仅其大小随天线的电长度急剧变化，而且其性质也随电

长度呈周期性变化。理论分析和实验结果都表明，振子天线的输入阻抗随电长度而变化的剧烈程度主要取决于天线的特性阻抗。特性阻抗越大，输入阻抗随电长度的变化就越剧烈，天线的阻抗带宽就越窄，反之.特性阻抗越小.天线的阻抗带宽就越宽。振子天线的特性阻抗主要取决于长细比。常规的宽频带的平面天线有三角形天线。常规的三角形天线(又称蝴蝶结形天线)，是一种平面结构。三角形偶极天线的结构如图1所示，振子的两臂做成等腰三角形(如图1(a))，也可以做成扇形(如图1(b))或其它形状。

天线在一定程度上可以说是滤波器，只有某些频段的信号才能收发，因此增大天线的频带宽度还可以采用多级匹配网络的方法。

发明内容

本实用新型属于天线技术领域，设计了一种用于电子标签的天线。电子标签的天线在满足性能的同时，美观的形状设计也是有利于该天线被用户采用。

本实用新型设计了一种电子标签天线。在天线与芯片的馈电点位置带有一个电感环。天线的两臂，在电感环的两侧分别向左右直线延伸，而后分别上和向下相反两个方向做向内的螺旋。可以实现在相等的空间内延长天线的电长度的目的，进而缩小天线的尺寸。两个螺线的旋转方向不同，可以实现电对数螺旋的宽频带的目的。螺旋部分在天线的整体长边方向相对长于其短边方向，这样整个天线的形状构成了相对狭窄的长方形，方便使用。

这样设计的螺旋形状天线具有小面积、美观且不降低天线性能的特性。

附图说明

图1a是常规的半波偶极子天线示意图；

图1b是电容冒加载的半波偶极子天线示意图；

图2a是两臂做成扇形的常规三角形偶极子天线示意图；

图2b是两臂做成等腰三角形的常规三角形偶极子天线示意图；

图3是本实用新型宽频带电子标签天线的示意图；

图4是天线的阻抗和芯片的阻抗的斯密斯圆图；

图5是天线阻抗的虚部随着频率的变化图；

图6是天线阻抗的实部随着频率的变化图；

图7是将芯片作为测试内阻的标签阻抗匹配的S参数图。

图中标号：30是天线与芯片之间的馈电点；31是与馈电点连接的电感环；32天线的两个直臂；33向内螺旋的天线臂部分；41是芯片阻抗；42是天线阻抗。

具体实施方式

下面结合附图示例进一步具体描述本实用新型天线。

图3是本实用新型宽频带电子标签天线的示意图。先设计一个带有开口的长方形电感环31，其开口位置是天线的端口30，用来与芯片的焊盘连接实现能量和信息交换。芯片的阻抗的实部是电阻，虚部是电容。因此天线的阻抗的虚部显示为感性，主要由该电感环来实现。

在电感环的长边的左右各自延伸金属线条32，一个是左下方向，一个是右上方向。而后左下方向金属线条向上，向右卷曲做向内做螺旋延伸33。右上方向金属线条向下，向左卷曲做向内做螺旋延伸33。这样等效的增大了天线的电长度。

图4是天线的阻抗和芯片的阻抗的斯密斯圆图。天线的阻抗42和芯片的阻抗43都会随着频率变化。但是天线的阻抗紧密的围着芯片的阻抗，可见两者的阻抗匹配良好。图5和图6分别是天线阻抗的虚部和实部随着频率变化的图形。可见天线的阻抗的虚部变化似乎随着频率的升高降低而后有升起，整体变化不大。而天线阻抗的实部是随着频率的升高，先增大，后降低。这些设计都保证了天线与芯片阻抗之间的宽频带阻抗匹配。图7是将芯片作为内阻的标签匹配的S参数的dB形式。一般而言标签的阻抗匹配大于-6dB就可以了。可见标签的阻抗匹配的频带宽度大于160MHz。这有利的保证了标签使用的鲁棒性。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种宽频带标签天线，其特征是具有中间电感环，且天线两臂分别向相反方向延伸和螺旋卷曲。

2.根据权利要求1所述说的一种宽频带标签天线，其特征是在天线的中间位置附近设置电感环，天线的馈电点分布其上。

3.根据权利要求1所述说的一种宽频带标签天线，其特征在于天线的两臂从中心电感环左右两侧向相反方向延伸，而后各自再次向相反方向做向内的螺旋卷曲。