CN202948467U - 一种频率可调谐射频识别标签 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种频率可调谐射频识别标签，用于射频识别系统。其中，介质基片15为薄型平面，可弯折，可与附着物体共形。天线印制在介质基片上，由辐射器11、接地线17、短路线14和馈线12组成。馈线端接天线辐射器、射频识别芯片16；短路线端接天线辐射器、天线接地线，构成平面倒F结构。天线辐射器为直线型金属带线，根据附着物材质对标签频率的影响，可在辐射器带线上打孔，调整辐射器长度，调谐工作频率。阻抗调配器采用平面环形谐振器13，可调配天线阻抗以匹配标签芯片。该公开的标签与曲折线偶极子标签相比，结构简洁明快；天线结构伸缩度大，频率调谐范围宽；阻抗调配器对标签频率的影响甚微，阻抗调整范围大，适应各种不同阻抗的射频识别芯片。

Description

一种频率可调谐射频识别标签

技术领域

本实用新型涉及一种射频识别标签(应答器)结构，具有频率调谐功能，属于电子信息学涵盖的技术领域。 

技术背景

物联网的核心是射频识别技术(RFID)，这种技术利用阅读器与标签之间的电磁耦合，将存储于标签中的、记载物体特性的信息，以无接触的方式读入到阅读器；或者，由阅读器将对应的信息写入标签。读、写的数据经由系统的数据处理单元汇集、分析和交换，实现信息的互联与互通。 

射频识别分为主动式系统和被动式系统两种。主动式系统的标签自备电源(电池)，供数据系统用，阅读器与标签间的耦合信号只用于系统的“唤醒”；而被动式系统的标签不自备电源(电池)，来自阅读器的电磁波由标签天线接收后，经过整流和滤波，输出的直流信号供数据系统用，形成背向反射式阅读。 

在被动式系统中，标签由天线和芯片组成。芯片除了数据存储单元外，还集成有整流和滤波电路。芯片多呈现高阻抗的特性，而天线则阻抗较低，为此，需要设计附加的阻抗调配器，将天线的输入阻抗提升到可与芯片相匹配的程度，以增加灵敏度，扩大阅读范围。 

具有商业价值的标签应为平面薄膜结构，具备一定的弯折性，方便与物体表面形成共形。其中，阻抗调配器宜采用平面结构的振荡器，以取代传统LC分离元件的阻抗变换电路。 

标签附着在物体的表面或内部，物体的材质对标签的性能会产生或大或小的影响，为此，天线的结构应具有一定的伸缩性，通过调整天线的结构，调谐标签的频率，实现最佳阅读。 

传统的标签天线多为偶极子。为增强灵敏度，偶极子采用均匀或非均匀曲折线结构，这无疑增加了天线设计的难度和生产加工的复杂性。此外，曲折线的弯折性导致结构的伸缩度有限，频率调谐范围小，标签的适应性差，限制应用的领域和范围。 

发明内容

技术问题：由鉴于此，本实用新型的目的是提出一种新型的射频识别标签，该标签采用低轮廓平面直线型金属带线天线和平面环路金属带线阻抗调配器。整个标签呈现出简洁明快的外观特点，其中，对天线结构的调整简便易行，伸缩范围大，调谐频带宽。 

技术方案：本实用新型的一种射频识别标签由天线、芯片和阻抗调配器构成。所有部件均采用低轮廓平面化设计，印制在介质基片上，构成薄型、可弯折，具有频带调谐功能的射频识别标签。 

天线采用平面倒F金属带线结构，由辐射器、接地线、短路线和馈线组成。馈线一端接辐射器，另一端接射频芯片；短路线一端接辐射器，另一端连接地线；在辐射器、接地线和馈线间，放置阻抗调配器，调配器采用平面环形谐振器结构。 

辐射器为金属直线型带线，可采用在其上打孔的方式，调节长度，调谐频率。当物体的改变导致材质对标签的影响表现为标签频点的变化时，可根据材质的不同，合理调整辐射器的长度，补偿这一频点的变化。阻抗调配器则为金属环路带线，当射频芯片的改变导致输入阻抗变化时，可改变阻抗调配器的大小和位置，以实现调配天线阻抗以匹配芯片的目的。 

有益效果：通过对采用本设计的射频识别标签的仿真，本实用新型与现有的曲折线偶极子相比，结构更为简洁，天线的频率稳定度高，结构的延展伸缩空间大，调整方法简便可行，频率的调谐范围更宽；阻抗调配器结构简单，对标签的频率影响较小；阻抗的调配范围大，可适用于不同的射频识别芯片。 

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的阐述。 

图1为本实用新型射频识别标签的结构尺寸图。 

图2标签天线的端口反射系数(S11)随辐射器带线长度的变化曲线(频率调谐)。 

图3标签天线的输入电阻随辐射器带线长度的变化曲线。 

图4标签天线的输入电抗随辐射器带线长度的变化曲线。 

图5标签天线的输入电阻随环形阻抗调配器高度的变化曲线。 

图6标签天线的输入电阻随环形阻抗调配器距馈线带线距离(位置)的变化曲线。 

图7标签的远场方向图。 

具体实施方式

本实用新型标签，如图1所示，基片(15)为矩形平面薄片，在其一侧，印制有标签天线，天线采用平面倒F金属带线结构，由辐射器(11)、接地线(17)、短路线(14)和馈线(12)组成。馈线的输入端连接射频识别芯片(16)，芯片嵌入在基片内。在辐射器(11)、接地线(17)和馈线(12)围成的基片区域，印制有环形金属带线型阻抗调配器(13)。 

标签的天线和阻抗调配器为金属，基片为聚酯介质。 

图2为射频标签工作在UHF频段时，标签天线的端口反射系数(S11)随辐射器带线长度的变化。当辐射器长度分别为50mm(21)、48mm(22)、46mm(23)、44mm(24)、42mm(25)时，对应的频点为868MHz、886MHz、904MHz、924MHz、943MHz。 

图3为射频标签工作在UHF频段时，天线的输入电阻随辐射器带线长度变化的曲线。当辐射器长度为50mm(31)、48mm(32)、46mm(33)、44mm(34)、42mm(35)时，天线的输入电阻为300Ω、298Ω、290Ω、283Ω、280Ω。 

图4为射频标签工作在UHF频段时，天线的输入电抗随辐射器带线长度变化的曲线。当辐射器长度为50mm(41)、48mm(42)、46mm(43)、44mm(44)、42mm(45)时，天线的输入电抗为26Ω、21Ω、12Ω、3Ω、7Ω。 

图5为射频标签工作在UHF频段时，天线的输入电阻随矩形环形阻抗调配器的高度变化的曲线。对于924MHz频点，当矩形调配器的高度分别为5mm(51)、10mm(52)、15mm(53)时，对应的天线输入电阻为325Ω、283Ω、248Ω。 

图6为射频标签工作在UHF频段时，天线的输入电阻随矩形环形阻抗调配器与馈线间距离(位置)的变化曲线。同样，对于924MHz频点，当该距离为1mm(61)、3mm(62)、5mm(63)时，对应的天线输入电阻为283Ω、300Ω、313Ω。 

图7为天线的方向图，显示标签具有良好的全向性。 

Claims (4)

1.一种频率可调谐射频识别标签，由标签基片，天线，射频识别芯片和阻抗调配器构成，其特征是：通过调整天线的结构调谐标签的频率；通过调整阻抗调配器，实现天线与射频芯片的阻抗匹配。 

2.根据权利要求1所述的频率可调谐射频识别标签，其特征是：天线部分由辐射器、接地线、短路线和馈线构成，呈平面倒F结构，短路线的一端接辐射器，另一端接接地线；馈线的一端接辐射器，另一端接射频识别芯片。 

3.根据权利要求1所述的频率可调谐射频识别标签，在辐射器、接地线和馈线围成的基片区域，放置阻抗调配器，其特征是：阻抗调配器为环形平面金属带线谐振器，通过改变谐振器的大小和位置，实现天线与标签芯片的阻抗匹配。 

4.根据权利要求2所述的频率可调谐射频识别标签，其特征是：采用在辐射器带线上打孔，调节辐射器的长度，实现频带的调谐。 

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