CN206922015U - 一种射频识别标签天线阻抗匹配连接装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种射频识别标签天线阻抗匹配连接装置，所述装置包括平衡传输线馈电引出结构、阻抗匹配单元和平衡/不平衡转换结构，所述平衡传输线馈电引出结构的一端与待测射频识别标签天线连接，另一端与所述阻抗匹配单元的一端连接，所述阻抗匹配单元的另一端通过所述平衡/不平衡转换结构与天线测量系统连接，以实现所述待测射频识别标签天线与所述天线测量系统的阻抗匹配，本实用新型实施例提供的射频识别标签天线阻抗匹配连接装置，通过在待测试射频识别标签天线与天线测量系统之间加入阻抗匹配单元，使得射频识别标签天线可以与现有的天线测量系统实现阻抗匹配，进而能对射频识别标签天线的性能进行准确测量和评价。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线测试技术领域，尤其涉及一种射频识别标签天线阻抗匹配连接装置。
背景技术
无线射频识别技术(RFID)是从二十世纪90年代兴起的一项非接触式自动识别技术。它是利用射频方式进行非接触双向通信，以达到自动识别目标对象并获取相关数据，具有精度高、适应环境能力强、抗干扰强、操作快捷等许多优点。RFID目前已广泛应用于物流管理、智能交通、生产自动化等领域，特别是(840-960)MHz、2.45GHz、5.8GHz超高频/微波射频识别系统得到了广泛的应用。
基本的射频识别系统包括读写器和射频识别标签，射频识别标签是数据载体，读写器以非接触方式读取射频识别标签中的数据信息或向射频识别标签写入数据信息。射频识别标签天线和读写器天线辐射性能直接影响射频识别通信的通信质量和通信距离，因此如何准确测量和评价天线的性能变得异常关键。
对于读写器天线的辐射性能参数，目前都有成熟的解决方案，利用近场、远场、紧缩场等方式都可以实现其辐射电磁场等辐射性能的测量。对于射频识别标签天线的辐射性能测量，不能直接采用现有的天线测量系统。其原因是射频识别芯片由于生产工艺的限制无法做成标准的50欧姆阻抗，而是非标的复阻抗，与之匹配的射频识别标签天线也是复阻抗的，而标准的天线测量系统是50欧姆阻抗，直接测量会导致输入到被测标签天线的射频微波功率会远远小于施加功率，导致测量结果无法真实反映标签天线的辐射性能，因此需要一种用于阻抗匹配和转换的专用阻抗匹配装置。
RFID标签天线由于材质与制造工艺不同，分为金属蚀刻天线、印刷天线、镀铜天线等几种，复阻抗约为[(6---40)+j(30--100)]欧姆，因此标签天线不能直接连接50欧姆标准阻抗的测试系统进行测试。同时，标签天线为电小天线，在普通的天线暗室测试系统中，通用的天线支架相对于标签天线来说过大，将会造成天线谐振点偏移、辐射电磁场变形、增益变化，使天线测试结果不精确。因此需要一种用于射频识别标签天线的阻抗匹配连接装置。
实用新型内容
鉴于上述问题，本实用新型提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的射频识别标签天线阻抗匹配连接装置，以实现标签天线在阻抗匹配条件下的方向图测试。
本实用新型实施例提供的射频识别标签天线阻抗匹配连接装置，包括：平衡传输线馈电引出结构、阻抗匹配单元和平衡/不平衡转换结构；
所述平衡传输线馈电引出结构的一端与待测射频识别标签天线连接，另一端与所述阻抗匹配单元的一端连接，所述阻抗匹配单元的另一端通过所述平衡/不平衡转换结构与天线测量系统连接，以实现所述待测射频识别标签天线与所述天线测量系统的阻抗匹配。
其中，所述平衡传输线馈电引出结构采用特性阻抗为50欧姆的双线传输线实现。
其中，所述双线传输线为微带结构的双线传输线。
其中，所述平衡/不平衡转换结构输入输出端口的特性阻抗均为50欧姆。
其中，所述待测射频识别标签天线的中部开设有缝隙，所述缝隙一侧设有天线接口，所述平衡传输线馈电引出结构与所述天线接口通过焊接或粘合的方式进行连接。
其中，所述阻抗匹配单元两端均采用SMA接头进行连接。
其中，所述装置还包括夹具平台，所述平台基座用于对所述平衡传输线馈电引出结构、所述阻抗匹配单元、所述平衡/不平衡转换结构以及所述待测射频识别标签天线进行支撑。
其中，所述夹具平台，包括平台基座、设置于所述平台基座圆心处且与所述平台基座相垂直的支撑结构以及可拆卸地设置于所述平台基座和支撑结构的吸波材料，所述平衡传输线馈电引出结构布置于所述支撑结构上，设置于所述支撑结构的所述吸波材料用于包裹所述平衡传输线馈电引出结构。
其中，所述支撑结构为介电常数材料低于预设阈值的材料。
其中，所述支撑结构为泡沫。
本实用新型实施例提供的射频识别标签天线阻抗匹配连接装置，通过在待测试射频识别标签天线与天线测量系统之间加入阻抗匹配单元，使得射频识别标签天线可以与现有的天线测量系统实现阻抗匹配，进而能对射频识别标签天线的性能进行准确测量和评价。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本实用新型一个实施例的一种射频识别标签天线阻抗匹配连接装置的结构框图；
图2本实用新型一个实施例的一种射频识别标签天线连接装置的结构框图；
图3为本实用新型实施例中的射频识别标签天线的结构示意图；
图4为本实用新型实施例中的平衡/不平衡转换结构的结构示意图；
图5为本实用新型实施例中的阻抗匹配单元的原理图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1示意性示出了本实用新型实施例的一种射频识别标签天线阻抗匹配连接装置的结构框图。参照图1，本实用新型实施例提出的射频识别标签天线阻抗匹配连接装置包括：平衡传输线馈电引出结构1、阻抗匹配单元2和平衡/不平衡转换结构3。
其中，平衡传输线馈电引出结构1的一端与待测射频识别标签天线4连接，另一端与所述阻抗匹配单元2的一端连接，所述阻抗匹配单元2的另一端通过所述平衡/不平衡转换结构3与天线测量系统(图中未示出)连接，以实现所述待测射频识别标签天线4与所述天线测量系统的阻抗匹配。
其中，平衡传输线馈电引出结构1采用特性阻抗为50欧姆的双线传输线实现。
其中，所述阻抗匹配单元2两端均采用SMA接头进行连接。
其中，所述平衡/不平衡转换结构3输入输出端口的特性阻抗均为50欧姆。
本实用新型实施例提供的射频识别标签天线阻抗匹配连接装置，能够有效地用于对射频识别标签天线的方向图等辐射参数的精确测量。方向图是天线的重要辐射参数，反映了天线在空间各方向上所具有的发射或接收电磁波的能力。天线方向图的测量通常利用网络分析仪配合其他机械、射频微波装置来实现，天线测量系统的特征阻抗是50欧姆，大部分的天线也是50欧姆，进行方向图测量时其阻抗是匹配的，从而保证输入到天线的射频功率能够最大限度的辐射。然而，对于射频识别标签天线，其特征阻抗是含有实、虚部的复阻抗，采用天线测量系统进行射频识别标签天线的方向图测量时，需要在如图2所示的连接装置中增加阻抗匹配单元，以通过阻抗匹配单元，将标签天线的阻抗匹配成50欧姆，同时将标签天线4的触点连接方式转换为SMA同轴连接方式。本实用新型实施例中的射频识别标签天线阻抗匹配连接装置能够实现射频识别标签天线与现有的天线测量系统的阻抗匹配，进而实现标签天线在阻抗匹配条件下的方向图测试。
需要说明的是，本实用新型并不对阻抗匹配单元的具体实现结构进行限定，任何可以实现阻抗匹配效果的装置均落入本实用新型的保护范围。
本实用新型实施例提供的射频识别标签天线阻抗匹配连接装置，通过在待测试射频识别标签天线与天线测量系统之间加入阻抗匹配单元，使得射频识别标签天线可以与现有的天线测量系统实现阻抗匹配，进而能对射频识别标签天线的性能进行准确测量和评价。
图3示意性示出了本实用新型实施例中的射频识别标签天线的结构示意图，如图3所示，待测的射频识别标签天线4的中部开设有缝隙，所述缝隙一侧设有天线接口，所述平衡传输线馈电引出结构1与所述标签天线4的接口通过焊接或粘合的方式进行连接。
其中，待测射频识别标签天线4的尺寸需要足够小以至于能够嵌入到本来就很小的电子标签上；其次，待测射频识别标签天线4要具有全向或半球覆盖的方向性，无论待测射频识别标签天线4如何放置，待测射频识别标签天线4的极化都能和读头的询问信号相匹配。当然由于读头通常设计为圆极化，从而减小了待测射频识别标签天线4的设计难度。如图3所示，待测射频识别标签天线4中部开设有缝隙，所述缝隙一侧设有天线接口，可以通过此接口对所述标签天线4进行馈电。此天线为全向天线。因为待测射频识别标签天线4的阻抗是复阻抗参数，不是标准的50欧姆阻抗，当使用50欧同轴电缆馈电时，与待测射频识别标签天线4无法匹配，需要增加阻抗匹配单元。同时，由于此天线属于平衡馈电天线，如果用同轴电缆馈电，还需要在天线和电缆之间加入平衡/不平衡转换结构3，即巴伦。
虽然现有的巴伦设计也有考虑阻抗匹配的问题，但一般只为实部变换。此标签天线4的阻抗存在较大的虚部，所以在巴伦之前要加一个阻抗匹配单元，把所述标签天线4的阻抗变换为50欧姆，巴伦双端的特性阻抗均为50欧姆，从而实现对标签天线4的准确测量。图4示意性的给出了本实用新型实施例中的平衡/不平衡转换结构的结构示意图，如图4所示，该巴伦机构是不对称结构，其中一边含有一个圆型凹陷，巴伦采用宽带平面共面带线--共面波导(CPS-CPW)结构，结构中含有4个金属过孔，过孔本身相当于一个小电感，会对仿真结果有一定影响，该巴伦结构在所需频段小于-10dB，起到了平衡转换的作用。
由以上可知，巴伦可以起到平衡—不平衡转换的作用，但是由于巴伦相对于标签天线4来说尺寸仍然较大，可以预见到会明显影响天线的辐射特性，因此标签天线4并不能直接连接到双线传输线末端。为了更好的进行天线连接，需要延长双线传输线的长度，使得延长后的双线传输线的长度大于1/6的信号波长，同时为了提高匹配质量，在双线传输线的一段接入具有微带结构的双线传输线，即微带线，微带线的一端，另一端直接连接在巴伦上。
为进一步获得所述标签天线4与平衡传输线馈电引出结构和平衡/不平衡转换结构的阻抗特性，待测试的射频识别标签天线系统的各部分进行连接，并进行仿真，连接模型如图2所示。通过仿真，由于受到实际加工和天线仿真误差的影响，在仿真中取得的阻抗可能与真实阻抗有一定的差距，需要将平衡传输线馈电引出结构和平衡/不平衡转换结构的实物模型进行实际的阻抗测试，获得加装所述标签天线4后真实的阻抗值，并进一步设计出相应的阻抗匹配单元2。
将所述阻抗匹配单元2通过SMA接头与巴伦相连，并通过矢量网络分析仪测试其实际的S11参数，测试结果显示其具有较好的匹配效果，已经可以用于进行远场测试。
本实施例中的夹具平台，用于对所述平衡传输线馈电引出结构1、所述阻抗匹配单元2、所述平衡/不平衡转换结构3以及所述待测射频识别标签天线4进行支撑。夹具平台，具体包括平台基座、设置于所述平台基座圆心处且与所述平台基座相垂直的支撑结构以及可拆卸地设置于所述平台基座和支撑结构的吸波材料。本实用新型实施例中的所述夹具平台，利用吸波材料对反射波进行吸收，以保证测试准确性。
具体的，平衡传输线馈电引出结构和所述待测射频识别标签天线布置于所述支撑结构上，设置于所述支撑结构的所述吸波材料用于包裹所述平衡传输线馈电引出结构。
其中，所述支撑结构为介电常数材料低于预设阈值的材料。例如，在一个可选实施例中，支撑结构可以为泡沫。
本实施例中，夹具平台负责对各个单元以及标签天线的支撑，并利用吸波材料对反射波进行吸收，以保证测试准确性。平台基座包括夹具平台基座和暗室夹具平台基座，其中，夹具平台基座与暗室夹具平台基座尺寸相同，基座圆心处设置与基座相垂直的长方形的支撑结构，该结构采用低介电常数材料，该结构起到支撑双线传输线和标签芯片的作用。夹具平台上需要定制可拆卸的特定形状的吸波材料，包括基座上方的吸波材料和用于包裹双线传输线的吸波材料。
在实际应用中，可以将待测射频识别标签天线直接连接于双线传输线及巴伦模块，并进行实际测试，根据测试得到的阻抗特性，来设计了阻抗匹配单元，原理图如图5所示，在一个具体实施例中，阻抗匹配单元由两个并联电容C1、C2和一个串联电感L1组成，其中，C1、C2以及L1的具体取值，可根据实际应用场景进行设置，以确保在工作频段处具有较好的匹配效果。将上述阻抗匹配单元焊接完成并通过SMA接头与巴伦相连，并通过矢量网络分析仪测试其实际的参数，直到测试结果显示其具有较好的匹配效果，则可以用于进行远场测试。
本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
Claims (10)
1.一种射频识别标签天线阻抗匹配连接装置，其特征在于，所述装置包括：平衡传输线馈电引出结构、阻抗匹配单元和平衡/不平衡转换结构；
所述平衡传输线馈电引出结构的一端与待测射频识别标签天线连接，另一端与所述阻抗匹配单元的一端连接，所述阻抗匹配单元的另一端通过所述平衡/不平衡转换结构与天线测量系统连接，以实现所述待测射频识别标签天线与所述天线测量系统的阻抗匹配。
2.根据权利要求1所述的射频识别标签天线阻抗匹配连接装置，其特征在于，所述平衡传输线馈电引出结构采用特性阻抗为50欧姆的双线传输线实现。
3.根据权利要求2所述的射频识别标签天线阻抗匹配连接装置，其特征在于，所述双线传输线为微带结构的双线传输线。
4.根据权利要求2所述的射频识别标签天线阻抗匹配连接装置，其特征在于，所述平衡/不平衡转换结构输入输出端口的特性阻抗均为50欧姆。
5.根据权利要求1所述的射频识别标签天线阻抗匹配连接装置，其特征在于，所述待测射频识别标签天线的中部开设有缝隙，所述缝隙一侧设有天线接口，所述平衡传输线馈电引出结构与所述天线接口通过焊接或粘合的方式进行连接。
6.根据权利要求1所述的射频识别标签天线阻抗匹配连接装置，其特征在于，所述阻抗匹配单元两端均采用SMA接头进行连接。
7.根据权利要求1-6任一项所述的射频识别标签天线阻抗匹配连接装置，其特征在于，所述装置还包括夹具平台，所述平台基座用于对所述平衡传输线馈电引出结构、所述阻抗匹配单元、所述平衡/不平衡转换结构以及所述待测射频识别标签天线进行支撑。
8.根据权利要求7所述的射频识别标签天线阻抗匹配连接装置，其特征在于，所述夹具平台，包括平台基座、设置于所述平台基座圆心处且与所述平台基座相垂直的支撑结构以及可拆卸地设置于所述平台基座和支撑结构的吸波材料，所述平衡传输线馈电引出结构布置于所述支撑结构上，设置于所述支撑结构的所述吸波材料用于包裹所述平衡传输线馈电引出结构。
9.根据权利要求8所述的射频识别标签天线阻抗匹配连接装置，其特征在于，所述支撑结构为介电常数材料低于预设阈值的材料。
10.根据权利要求9所述的射频识别标签天线阻抗匹配连接装置，其特征在于，所述支撑结构为泡沫。
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| CN201720657399.XU CN206922015U (zh) | 2017-06-06 | 2017-06-06 | 一种射频识别标签天线阻抗匹配连接装置 |
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| CN206922015U true CN206922015U (zh) | 2018-01-23 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107026325A (zh) * | 2017-06-06 | 2017-08-08 | 中国电子技术标准化研究院 | 一种射频识别标签天线阻抗匹配连接装置 |
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2017
- 2017-06-06 CN CN201720657399.XU patent/CN206922015U/zh active Active
Cited By (2)
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| CN107026325A (zh) * | 2017-06-06 | 2017-08-08 | 中国电子技术标准化研究院 | 一种射频识别标签天线阻抗匹配连接装置 |
| CN107026325B (zh) * | 2017-06-06 | 2023-10-03 | 中国电子技术标准化研究院 | 一种射频识别标签天线阻抗匹配连接装置 |
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