CN202231143U

CN202231143U - 全向性射频识别标签天线、射频识别标签及射频识别系统

Info

Publication number: CN202231143U
Application number: CN2011202654350U
Authority: CN
Inventors: 安文星; 韩方正; 王彬; 李书芳; 杨作兴
Original assignee: YANGZHOU DAOYUAN MICROELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: YANGZHOU DAOYUAN MICROELECTRONICS CO Ltd
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2021-07-22

Abstract

本实用新型提供一种全向性射频识别标签天线、射频识别标签及射频识别系统，属于射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术领域。该RFID标签天线包括四个天线模块，所述四个天线模块形成中心对称结构；并且，每个天线模块包括：T型主辐射体、两条开路弯折微带线、折叠微带线以及馈线。该RFID标签天线具有设计灵活性好、易于实现标签芯片的阻抗之间可以实现良好的共轭匹配的特点，并且，全向辐射特性好、广域覆盖性好；因此，阻抗特性和辐射特性均得到大大提高。

Description

全向性射频识别标签天线、射频识别标签及射频识别系统

技术领域

本实用新型属于射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术领域，涉及全向辐射的RFID标签天线、包括该RFID标签天线的RFID标签以及包括该RFID标签的RFID系统。

背景技术

RFID技术已经被广泛已经被广泛应用于各个领域，例如，货物销售、运输、生产、废物管理、邮政跟踪、航空行李管理、车辆收费管理等领域，传统的纸带条形码因其存储能力小、不能改写等缺点，在识别领域，其已经慢慢被RFID系统所替代。

RFID系统通常地包括多个RFID标签、至少一个与该RFID标签通信的具有标签天线的RFID读取器、以及用于控制该RFID读取器的计算装置。通常地，RFID标签由RFID标签天线和标签芯片组成；RFID读取器包括：用于将能量或信息提供到RFID标签的发送器以及用于从RFID标签接收身份和其它信息的接收器；计算装置处理通过RFID读取器所获得的信息。RFID读取器的发送器经由标签天线输出RF(Radio Frequency，射频)信号，从而产生电磁场，该电磁场使得RFID标签返回携带信息的RF信号。

在RFID标签中，电磁场所产生的无线电波信号是经由其RFID标签天线传送到标签芯片，并且，标签芯片的电流信号是通过RFID标签天线传送到空间中。因此，RFID标签天线的一端和标签芯片中电流信号耦合，另一端和空间中无线电波信号耦合。因此，RFID标签天线的基本性能包括两方面，一方面为描述RFID标签天线相对标签芯片的特性，即阻抗特性，另一方面为描述天RFID标签天线与空间中的无线电波的关系特性，即辐射特性。RFID标签天线中，关于阻抗特性的主要性能参数有输入阻抗，关于辐射特性的主要参数有全向性、增益(gain)、极化、效率等等。

图1所示为现有技术中的一种RFID标签天线的结构示意图。该RFID标签天线是偶极子类型天线的一种，其通过辐射体11辐射。偶极子类型天线中还存在各种折叠偶极子类型的天线。图2所示为现有技术中的又一种RFID标签天线的结构示意图。该RFID标签天线采用弧线折线型辐射体15以及导体环17，辐射体15和导体环17通过电感耦合。

现有技术的RFID标签天线的结构均存在设计灵活性差的缺点，因此其在与标签芯片耦合形成RFID标签时，会影响其阻抗特性和辐射特性。并且，RFID标签天线尤其在辐射特性的全向性方面，只能定向辐射，全向辐射特性差，只能定向读取。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于，提高RFID标签天线的阻抗特性。

本实用新型的又一目的在于，提高RFID标签天线的辐射特性，尤其提高其全向辐射性。

为实现以上目的或者其它目的，本实用新型提供以下技术方案：

按照本实用新型的一方面，提供一种RFID标签天线，所述天线与馈源体连接，其中，所述天线包括四个天线模块，所述四个天线模块形成中心对称结构；并且，每个天线模块包括：

T型主辐射体；

两条开路弯折微带线，其相互平行设置并均与所述主辐射体连接；

折叠微带线，其置于所述两条开路弯折微带线之间并与开路弯折微带线连接；以及

馈线，其可操作地与所述馈源体连接以实现所述天线模块和所述馈源体之间的连接。

按照本实用新型提供的RFID标签天线的一优选实施例，该四个天线模块为相对设置的第一天线模块和第二天线模块、相对设置的第三天线模块和第四天线模块；其中，所述第一天线模块和第二天线模块置于第一中央轴线上，所述第三天线模块和第四天线模块置于第二中央轴线上；所述第一中央轴线与所述第二中央轴线垂直。

作为较佳实施例，所述第一天线模块和第二天线模块关于第二中央轴线对称；所述第三天线模块和第四天线模块关于第一中央轴线对称。

作为较佳实施例，所述第一天线模块和第二天线模块均关于第一中央轴线对称；所述第三天线模块和第四天线模块均关于第二中央轴线对称。

在一实施例中，所述T型主辐射体的面积范围可以为150平方毫米至600平方毫米。

在又一实施例中，所述T型主辐射体主要由横向部分和纵向部分组成，设置每个T型辐射体的横向部分的长度以通过四个T型辐射体的横向部分形成基本封闭的方形结构，其中，每个T型辐射体的横向部分与相邻T型辐射体的横向部分之间不直接接触。

具体地，所述两条开路弯折微带线相向于所述馈源体形成开口。

较佳地，所述折叠微带线通过直角弯曲形成多条折线段，每条折线段之间基本相互平行。

较佳地，每条折线段的长度相等，相邻所述折线段之间的间距相等。

较佳地，所述第一天线模块中的馈线与第二天线模块的馈线位于第一中央轴线上；所述第三天线模块中的馈线与第四天线模块的馈线位于第二中央轴线上。

按照本实用新型的又一方面，提供一种RFID标签，其包括：

基体，

设置于所述基体上的、以上任意一实施例所述的RFID标签天线；以及

用作馈源体的标签芯片。

按照本实用新型的还一方面，提供一种RFID系统，包括多个以上任意一实施例所述射频识别标签。

本实用新型的技术效果是：

(一)根据标签芯片的阻抗特性，可以通过对T型主辐射体、开路弯折微带线和/或折叠微带线进行设计，可以方便地实现标签天线的阻抗与标签芯片的阻抗之间良好的共轭匹配。因此，本实用新型的RFID标签天线设计灵活性好，天线阻抗和标签芯片阻抗的共轭匹配灵活度大，RFID标签天线的阻抗特性得到提高。

(二)四个天线模块关于中心结构对称的特点使该RFID标签天线的全向辐射特性好，可多方向读取。同时，T型主辐射体可以有效地提高RFID标签天线的增益以及RCS(Radar Cross-Section，雷达散射截面)值，本实用新型的RFID标签在800MHz至1000MHz的频段范围内可以实现良好的增益指标，广域覆盖性好。因此，辐射特性也得到提高。

(三)该RFID标签天线结构设计紧凑、面积小。

附图说明

从结合附图的以下详细说明中，将会使本实用新型的上述和其它目的及优点更加完全清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。

图1是现有技术中的一种RFID标签天线的结构示意图；

图2是现有技术中的又一种RFID标签天线的结构示意图；

图3是按照本实用新型一实施例提供的RFID标签天线的结构示意图；

图4是按照本实用新型又一实施例提供的RFID标签天线的结构示意图。

图5是按照本实用新型一实施例提供的RFID标签的结构示意图；

图6是图3所示实施例的RFID标签天线的方向图；

图7是图3所示实施例的RFID标签天线横向dipole工作时的方向图。

具体实施方式

下面介绍的是本实用新型的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本实用新型的基本了解，并不旨在确认本实用新型的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其它实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。

图3所示为按照本实用新型一实施例提供的RFID标签天线的结构示意图。该天线应用于RFID标签中，因此，其为二维平面天线(例如xy平面的平面天线)。如图3所示，RFID标签天线包括四部分天线模块，即天线模块21、23、25和27，其中，天线模块21和25置于中央轴线281之上，天线模块23和27置于中央轴线283之上。在该实施例中，中央轴线281所在的方向定义为x方向，中央轴线283所在的方向定义为y方向。以下说明中，基于该坐标定义进行说明，但是需要理解的是，该坐标定义是相对的，其可以根据RFID标签天线的置放方式的变化而改变定义方式。

继续如图3所示，29为RFID标签的馈电点，其用于置放馈源体(例如标签芯片)。在该实用新型中，RFID标签天线为关于馈电点29对称的中心对称结构，具体地，四个天线模块21、23、25和27形成关于馈电点29对称的中心对称结构，从而保证RFID标签天线的全向辐射特性。在该优选实施例中，四个天线模块21、23、25和27不但形成中心对称结构，而且，天线模块21和25关于中央轴线283轴对称，天线模块23和27关于中央轴线281轴对称，从而可以更好地提高RFID标签天线的全向辐射特性。天线模块21和25相对设置，天线模块23和27相对设置，中央轴线281也垂直于中央轴线283。

具体地，每个天线模块(21、23、25或27)的基本结构相同或相似。如图3所示，天线模块21包括T型主辐射体217、馈线215、折叠微带线213和两条开路弯折微带线211，天线模块23包括T型主辐射体237、馈线235、折叠微带线233和两条开路弯折微带线231，天线模块25包括T型主辐射体257、馈线255、折叠微带线253和两条开路弯折微带线251，天线模块27包括T型主辐射体277、馈线275、折叠微带线273和两条开路弯折微带线271。下面以天线模块21为例，详细描述其具体结构。

天线模块21设置有T型主辐射体217，T型主辐射体217包括用于形成“T”型的横向部分(在天线模块21中为y轴方向设置的部分)和纵向部分(在天线模块21中为x轴方向设置的部分)，需要说明的是，该文中的“横向部分”和“纵向部分”是相对于“T”型来定义的。T型主辐射体217相对于图2所示的折线型辐射体，一方面有效辐射面积大大增加；另一方面，T型主辐射体的面积影响该RFID标签天线的阻抗的虚部，通过调节T型主辐射体的面积可以方便地调节阻抗的虚部；再一方面，可以有效地提高RFID标签天线的增益以及RCS(Radar Cross-Section，雷达散射截面)值。在一实施例中，T型主辐射体217的面积可以设置在150平方毫米至600平方毫米范围内。因此，该天线的增益可以大大增加，尤其适合于UHF(超高频段)的应用，例如，应用于800MHz至1000MHz的频段范围。

天线模块21设置有两条相互平行的开路弯折微带线211，在该实施例中，两条开路弯折微带线211与T型主辐射体217连接，并且分别基本与T型主辐射体217的上边沿和下边沿对齐设置(“上”和“下”是相对于y轴的方向来定义的)。开路弯折微带线211相向于馈电点29形成开口，在开口区域内，也即两条开路弯折微带线211之间，用于置放折叠微带线213和馈线215。在该实例中，每条开路弯折微带线211包括两条相互基本平行的折线段，其通过向外方向弯折形成。开路弯折微带线211的具体结构特征(例如长度尺寸等)主要地决定天线的阻抗的实部。

在两条开路弯折微带线211之间，设置折叠微带线213，折叠微带线213的首尾部分分别与两条开路弯折微带线连接，其被设置为折叠状，从而有利于节省天线的整体面积。折叠微带线213中具体地经过直角弯曲可以形成多条折线段，每条折线段之间基本相互平行，并在该实施例中，每条折线段的长度相等，折线段之间的间距也相等。但是，这不是限制性的，例如，在其它实施例中，每条折线段的长度被设置为不相等，折线段之间的间距也被设置为不相等。折叠微带线213的具体结构特征(例如长度尺寸、折线段数等)可以影响天线的阻抗的虚部。

天线模块21还设置有位于中央轴线271的馈线215，馈线215的两端分别连接馈电点29和折叠微带线213，从而，可以实现折叠微带线213与馈电点29的馈源体连接，进而实现天线模块与馈源体耦合连接。具体地，馈线215可以平行于折叠微带线213中的折线段设置。

在一优选实施例中，如图3所示，天线模块21在结构上还关于中央轴线271轴对称。

继续如图3所示，天线模块23、25和27在结构设置上与天线模块21基本相同，在此不再一一描述。

图4所示为按照本实用新型又一实施例提供的RFID标签天线的结构示意图。如图4所示，相比于图3所示实施例，其主要差别在于T型主辐射体的横向部分的设置。在图3所示RFID标签天线上，延长设置每个T型主辐射体的横向部分(如图4中虚线部分所示)，从而四个T型主辐射体217、237、257和277的横向部分形成基本封闭的方形结构，每个T型辐射体的横向部分与相邻T型辐射体的横向部分之间(例如217的横向部分与237的横向部分、217的横向部分与277的横向部分)不直接接触。在该RFID标签天线中心对称并且关于中央轴线281、283轴对称的情形下，该方形结构为正方形，每个T型辐射体的横向部分作为正方形的一条边，但是边与边之间并不直接接触，从而形成基本封闭的结构。

图5所示为按照本实用新型一实施例提供的RFID标签的结构示意图。在该实施例中，RFID标签使用如图3所示实施例的RFID标签天线，该天线设置于基体50之上，具体地，RFID标签天线30可以通过印刷、刻蚀等方法在基体50之上形成，基体50的具体材料种类不是限制性的。标签芯片90置于馈电点29之处，在该实施例中，馈电点29与标签芯片90具有两组接入端与接地端。因此，RFID标签天线可以通过其馈线36与标签芯片90中的电流信号耦合。

如以上所述及，图3和图4所示的RFID标签天线的对称性结构设置可以大大提高其全向辐射特性，从而方便读取。图6所示为图3所示实施例的RFID标签天线Theta(球面坐标)为90°时的方向图，具有全向性辐射特性。图7是图3所示实施例的RFID标签天线横向dipole(偶极子)工作时的方向图。

同时，图3和图4所示的RFID标签天线30中，其阻抗可以表示为A+Bj，其中“A”表示阻抗的实部，“B”表示阻抗的虚部，实部A主要由开路弯折微带线决定，虚部B主要由折叠微带线和主辐射体决定；根据标签芯片的阻抗特性，本领域技术人员结合本实用新型的以上启示，通过设计开路弯折微带线的长度尺寸等结构参数，其电感参数易于调节，从而可以方便地调节实部阻抗A；也可以根据标签芯片90的阻抗特性，本领域技术人员结合本实用新型的以上启示，通过设计折叠微带线的具体结构来方便地调节虚部阻抗B、和/或通过调节T型主辐射体的面积来方便地调节阻抗的虚部B。进而，本实用新型的标签天线的阻抗A+Bj与标签芯片90的阻抗之间可以实现良好的共轭匹配。因此，RFID标签天线30设计灵活性好，天线阻抗和标签芯片阻抗的共轭匹配灵活度大，RFID标签天线的阻抗特性得到大大提高。

并且，T型主辐射体可以有效地提高RFID标签天线的增益以及RCS(Radar Cross-Section，雷达散射截面)值，本实用新型的RFID标签在800MHz至1000MHz的频段范围内可以实现良好的增益指标，广域覆盖性好。因此，辐射特性也得到提高。

本实用新型同时提供RFID系统，其包括多个以上实施例中所描述的RFID标签，该RFID系统还包括具有天线的RFID读取器、以及用于控制该RFID读取器的计算装置。RFID读取器和计算装置为本领域技术人员完全能够实现的部件，在此不再一一描述。

以上例子主要说明了本实用新型的RFID标签天线、RFID标签及其RFID系统。尽管只对其中一些本实用新型的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本实用新型可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本实用新型精神及范围的情况下，本实用新型可能涵盖各种的修改与替换。

Claims

1.一种射频识别标签天线，所述天线与馈源体连接，其特征在于，所述天线包括四个天线模块，所述四个天线模块形成中心对称结构，并且，每个天线模块包括：

T型主辐射体；

2.如权利要求1所述的射频识别标签天线，其特征在于，所述四个天线模块为相对设置的第一天线模块和第二天线模块、相对设置的第三天线模块和第四天线模块；其中，所述第一天线模块和第二天线模块置于第一中央轴线上，所述第三天线模块和第四天线模块置于第二中央轴线上；所述第一中央轴线与所述第二中央轴线垂直。

3.如权利要求2所述的射频识别标签天线，其特征在于，所述第一天线模块和第二天线模块关于第二中央轴线对称；所述第三天线模块和第四天线模块关于第一中央轴线对称。

4.如权利要求2或3所述的射频识别标签天线，其特征在于，所述第一天线模块和第二天线模块均关于第一中央轴线对称；所述第三天线模块和第四天线模块均关于第二中央轴线对称。

5.如权利要求1所述射频识别标签天线，其特征在于，所述T型主辐射体的面积范围为150平方毫米至600平方毫米。

6.如权利要求1或5所述射频识别标签天线，其特征在于，所述T型主辐射体主要由横向部分和纵向部分组成，设置每个T型辐射体的横向部分的长度以通过四个T型辐射体的横向部分形成基本封闭的方形结构，其中，每个T型辐射体的横向部分与相邻T型辐射体的横向部分之间不直接接触。

7.如权利要求1所述射频识别标签天线，其特征在于，所述两条开路弯折微带线相向于所述馈源体形成开口。

8.如权利要求1所述射频识别标签天线，其特征在于，所述折叠微带线通过直角弯曲形成多条折线段，每条折线段之间基本相互平行。

9.如权利要求8所述射频识别标签天线，其特征在于，每条折线段的长度相等，相邻所述折线段之间的间距相等。

10.如权利要求2所述射频识别标签天线，其特征在于，所述第一天线模块中的馈线与第二天线模块的馈线位于第一中央轴线上；所述第三天线模块中的馈线与第四天线模块的馈线位于第二中央轴线上。

11.一种射频识别标签，其特征在于，包括：

基体，

设置于所述基体上的如权利要求1-10中任一项所述的射频识别标签天线；以及

用作馈源体的标签芯片。

12.一种射频识别系统，其特征在于，包括多个如权利要求11所述的射频识别标签。