CN204243184U - 一种带匹配环的小型rfid标签天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带匹配环的小型RFID标签天线,其包括基片、基片底板、辐射板以及匹配环，辐射板与匹配环蚀刻于所述基片的一面，基片底板蚀刻于所述基片相对的另一面，匹配环上连接有标签芯片，匹配环通过接地线与基片底板相连，辐射板的形状为二阶Sierpinski三角形分形结构，二阶Sierpinski三角形分形结构的一个顶点与匹配环连接。该标签天线属于单极子天线范畴，采用二阶Sierpinski三角形分形结构作为单个辐射极；同时利用接地产生的镜像效果实现偶极子天线的性能，但对比偶极子天线，标签天线尺寸大大缩小；还可以通过调节匹配环的尺寸以改变标签天线的输入阻抗，实现标签天线与标签芯片的共轭匹配。

Description

一种带匹配环的小型RFID标签天线

技术领域

本实用新型属无线射频识别技术领域，具体涉及一种带匹配环的小型RFID标签天线。

背景技术

无线射频识别技术(RFID，Radio Frequency Identification)是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感或者电磁耦合)传输特性，实现对被识别物体的自动识别。RFID的应用非常广泛，目前典型应用有动物芯片、汽车芯片防盗器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理、校园一卡通等。

一个简单的RFID系统由阅读器(Reader)和电子标签(Tag)组成。电子标签由标签天线和标签芯片组成，其中标签天线是电子标签与读写器的空中接口，用于接收读写器的射频能量和相关的指令信息，发射带有标签信息的反射信号，是RFID系统中至关重要的装置。电子标签的工作频率也就是射频识别系统的工作频率，是其最重要的特点之一。根据标签的工作频率可将其分为：

(1)低频标签，工作频率范围为30kHz～300kHz，典型工作频率有：125KHz、133KHz。

(2)中高频标签，工作频率一般为3～30MHz，典型工作频率为13.56MHz。

(3)微波标签，典型工作频率为433.92MHz、862(902)～928MHz、2.45GHz、5.8GHz。

其中，微波标签具有体积小、读取距离远、数据存贮容量大、数据传输速度快等优点而越来越受到关注，逐渐成为研究重点。因此，设计一种小型化、低成本、低损耗的RFID微波标签天线成为行业内产品发展的方向。

鉴于此，本发明人对上述问题进行深入的研究，遂有本案产生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种小型化、输入阻抗可调且具有较高性能的小型RFID标签天线。

为了达到上述目的，本实用新型采用这样的技术方案：

一种小型RFID标签天线,其特征在于：包括基片、基片底板、辐射板以及匹配环，所述辐射板与所述匹配环蚀刻于所述基片的一面，所述基片底板蚀刻于所述基片相对的另一面，所述匹配环上连接有标签芯片，所述匹配环具有一开口并于开口处形成两个自由端，两个自由端分别通过接地线与所述基片底板相连，所述辐射板的形状为二阶Sierpinski三角形分形结构，二阶Sierpinski三角形分形结构的一个顶点与所述匹配环连接。

在上述方案中，所述基片为FR4材料，介电常数为4.4，损耗角正切为0.02，厚度为1mm。

作为一种优选方式，所述辐射板的材料为铜或银。

作为一种优选方式，所述底板的材料为铜或银。

作为一种优选的实施方式，所述基片的长度为24.9mm、宽度为23.2mm、高度为1mm；所述辐射板的边长为22.2mm，高为19.2mm；基片底板的长度为23.2mm，宽度为3mm；所述匹配环由横线和连接在横线两端部的两平行纵线围成，横线与纵线的线宽均为1mm，所述匹配环的外围宽度为5.3mm，所述匹配环的外围长度为7.2mm，所述标签芯片的输入阻抗为(30－200j)Ω。

采用本实用新型的技术方案得到的小型RFID标签天线，该标签天线属于单极子天线范畴，采用二阶Sierpinski三角形分形结构作为单个辐射极；同时利用接地产生的镜像效果实现偶极子天线的性能，但对比偶极子天线，标签天线尺寸大大缩小，而且该标签天线具有较高增益和全向性。对于不同的标签芯片，通过设置不同的匹配环尺寸以调整标签天线的输入阻抗，实现标签天线与标签芯片的共轭匹配。

附图说明

图1本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的侧视图；

图3为本实用新型中匹配环的结构示意图；

图4为本实用新型优选实施方式的标签天线输入阻抗仿真图；

图5为本实用新型优选实施方式的X-Y面和Y-Z面增益方向图的仿真图；

图中：

1-辐射板             2-匹配环

21-开口              22-自由端

3-基片               4-基片底板

5-标签芯片           6-接地线

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面结合附图进行详细阐述。

参照图1至图3，一种带匹配环的小型RFID标签天线,包括基片3、基片底板4、辐射板1以及匹配环2，所述辐射板1与所述匹配环2蚀刻于所述基片3的上表面，所述基片底板4蚀刻于所述基片3的下表面，所述匹配环2上连接有标签芯片5，所述匹配环2具有一开口21并于开口21处形成两个自由端22，两个自由端22分别通过接地线6与所述基片底板4相连，所述辐射板1形状为二阶Sierpinski三角形分形结构，二阶Sierpinski三角形分形结构的一个顶点与所述匹配环2连接。如图1所示，将一个等边三角形形状的辐射板1的三条边的三个中点连线，三条连线构成一个小等边三角形，将该小等边三角形内的材料切去，如此辐射板1被分成三个等边三角形，将每个等边三角形三条边的中点连线，连线围成小等边三角形，将该小等边三角形内的材料切去，即形成二阶Sierpinski三角形分形结构。二阶Sierpinski三角形分形结构在数学和物理领域为公知形状。

本实用新型中，匹配环2的尺寸根据不同的标签芯片5进行设定，当工作频率为2.45GHz，标签芯片的输入阻抗为(30－200j)Ω时，标签天线采用如下方式进行设置：基片3的长度为24.9mm、宽度为23.2mm、高度为1mm；所述辐射板1的边长为22.2mm，高为19.2mm；图3中，L1-表示匹配环2的外围长度，L2表示匹配环2的外围宽度，W表示线宽，所述匹配环2由横线和连接在横线两端部的两平行纵线围成，横线与纵线的线宽均为1mm，所述匹配环的外围宽度为5.3mm，所述匹配环的外围长度为7.2mm；基片底板4的长度为23.2mm，宽度为3mm；。在材料选择方面，基片1选用常用的FR4材料，介电常数为4.4，损耗角正切为0.02，厚度为1mm。辐射板1和基片底板4由铜或银等良导体加工而成。匹配环2的材料也可以选用金属银或铜。

参照图4，其为优选实施方式中的标签天线输入阻抗仿真图，此时标签天线在2.45GHz时的输入阻抗为(28.3+200.9j)Ω，与标签芯片5的阻抗(30－200j)Ω达到了良好的共轭匹配。

参照图5，其为优选实施方式的X-Y面和Y-Z面增益方向图的仿真图，在图中Y-Z面是全向辐射的，最大增益为2.0325dBi，说明本实用新型标签天线具有很好的全向性，且增益较高。

由于本实用新型的提出，本领域的技术人员可以根据不同的标签芯片，对标签天线中辐射板1的边长、匹配环2的外围长度和外围宽度以及线宽、基片底板4的长度、标签芯片5在匹配环2上的位置进行相应的调整，以实现标签天线与标签芯片共轭匹配。

本实用新型的产品形式并非限于本案图示和实施例，任何人对其进行类似思路的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。

Claims (5)

1.一种带匹配环的小型RFID标签天线,其特征在于：包括基片、基片底板、辐射板以及匹配环，所述辐射板与所述匹配环蚀刻于所述基片的一面，所述基片底板蚀刻于所述基片相对的另一面，所述匹配环上连接有标签芯片，所述匹配环具有一开口并于开口处形成两个自由端，两个自由端分别通过接地线与所述基片底板相连，所述辐射板的形状为二阶Sierpinski三角形分形结构，二阶Sierpinski三角形分形结构的一个顶点与所述匹配环连接。

2.如权利要求1所述的带匹配环的小型RFID标签天线,其特征在于：所述基片为FR4材料，介电常数为4.4，损耗角正切为0.02，厚度为1mm。

3.如权利要求1所述的带匹配环的小型RFID标签天线,其特征在于：所述辐射板的材料为铜或银。

4.如权利要求1所述的带匹配环的小型RFID标签天线,其特征在于：所述底板的材料为铜或银。

5.如权利要求2所述的带匹配环的小型RFID标签天线,其特征在于：所述基片的长度为24.9mm、宽度为23.2mm、高度为1mm；所述辐射板的边长为22.2mm，高为19.2mm；基片底板的长度为23.2mm，宽度为3mm；所述匹配环由横线和连接在横线两端部的两平行纵线围成，横线与纵线的线宽均为1mm，所述匹配环的外围宽度为5.3mm，所述匹配环的外围长度为7.2mm，所述标签芯片的输入阻抗为(30－200j)Ω。