CN217768740U - 一种可多角度应用的耦合式rfid标签天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可多角度应用的耦合式RFID标签天线，包括介质基板和射频芯片，还包括第一辐射臂、第二辐射臂、第一阻抗匹配单元和第二阻抗匹配单元，所述介质基板呈正方形，所述第一辐射臂和所述第二辐射臂位于介质基板两条对角线的两角端，所述第一辐射臂与所述第二辐射臂相连，所述第一阻抗匹配单元与第二阻抗匹配单元对称设置、且位于介质基板的中心，所述第一阻抗匹配单元与第二阻抗匹配单元分别与所述射频芯片相连。本实用新型搭配2D芯片，可实现多角度被阅读器天线识别。

Description

一种可多角度应用的耦合式RFID标签天线

技术领域

本实用新型涉及一种RFID标签，尤其是涉及一种可多角度应用的RFID标签。

背景技术

RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。随着RFID技术的飞速发展，其应用领域越来越广泛，在畜牧业、智能医疗、智能零售和包装、航空、档案管理等各行业发挥及其重要的作用。

射频识别系统（RFID）是一种短距离无线通信系统，主要由读写器、标签和数据处理系统三部分组成。读写器发出执行指令给标签，标签被激活工作，反射出存储有标签信息的射频电波给读写器，读写器接收该射频电波并后将该射频电波发送给数据处理系统，数据处理系统进行数据处理实现标签信息识别。标签设计是整个射频识别系统设计的关键所在，标签的结构和经济成本问题一直制约着射频识别技术的发展。

RFID标签在各个角度方向上的性能是影响其读取率的重要因素，尤其是在物流货物盘点方面，为了实现标签全方位被识别，现有的RFID标签大多采用3D芯片设计。3D芯片除了在价格上昂贵之外，随着全球“缺芯”危机的到来，国外大部分3D芯片厂商已全面停产，为了降低全方位标签的成本，以及应对芯片短缺的影响，使用高灵敏度、低成本的2D芯片实现全方位标签天线设计成为必然趋势。

一般情况下，2D芯片由于具有单方向性，RFID标签天线采用传统偶极子天线线型设计，单方向上标签灵敏度可接近芯片最佳读灵敏度，如果用线极化的天线作为接收天线，则垂直于标签天线的方向将不能接收到电平值，甚至于其他角度上接收到的电平值很弱，降低了产品的可靠性和使用性能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可多角度应用的耦合式RFID标签，该RFID标签在多角度下均可被阅读器天线识别。

本实用新型的技术方案为：包括介质基板和射频芯片，还包括第一辐射臂、第二辐射臂、第一阻抗匹配单元和第二阻抗匹配单元，

所述介质基板呈正方形，所述第一辐射臂和所述第二辐射臂位于介质基板两条对角线的两角端，所述第一辐射臂与所述第二辐射臂相连，

所述第一阻抗匹配单元与第二阻抗匹配单元对称设置、且位于介质基板的中心，

所述第一阻抗匹配单元与第二阻抗匹配单元分别与所述射频芯片相连。

所述第一辐射臂包括第一金属微带线、第二金属微带线、第三金属微带线、第四金属微带线、第五金属微带线、第六金属微带线、第七金属微带线、第八金属微带线、第九金属微带线和第十金属微带线，所述第一金属微带线、第二金属微带线、第三金属微带线、第四金属微带线、第五金属微带线、第六金属微带线、第七金属微带线、第八金属微带线、第九金属微带线和第十金属微带线均附着在所述介质基板表面上；

所述第一金属微带线位于所述介质基板所在正方形的直角边上，所述第二金属微带线与所述第一金属微带线垂直，所述第二微带金属线的左端面与第一微带金属微带线的上端面连接，所述第三金属微带线为矩形状，所述第三金属微带线位于正方形的对角线上，并且第三金属微带线的一个端面与第一金属微带线的上端面以及第二金属微带线的左端面相连接，

所述第四金属微带线、第五金属微带线、第六金属微带线、第七金属微带线、第八金属微带线、第九金属微带线和第十金属微带线均为矩形状且长短不一，

所述第四金属微带线与第三金属微带线的端面连接，

所述第四金属微带线、第五金属微带线、第六金属微带线、第七金属微带线、第八金属微带线、第九金属微带线和第十金属微带线呈连续弯折设置。

所述第二辐射臂包括与第一辐射臂对称设置的第一金属微带线、第二金属微带线、第三金属微带线、第四金属微带线、第五金属微带线、第六金属微带线、第七金属微带线和第八金属微带线，

还包括第十一金属微带线、第十二金属微带线、第十三金属微带线和第十四金属微带线，所述第十一金属微带线一个端面与第八金属微带线相连接且垂直于第八金属微带线，所述第十一金属微带线另一端面延伸靠近第一辐射臂，第十二金属微带线两个端面与第十一金属微带线以及第十三金属微带线相连接，所述第十三金属线两个端面分别与第十二金属微带线以及第十四金属微带线相连接，所述第十四金属微带线另一端面延伸至第一辐射臂，并且与第一辐射臂垂直相连接。

所述第一阻抗匹配单元和第二阻抗匹配单元均包括第十五金属微带线、第十六金属微带线、第十七金属微带线和第十八金属微带线，所述第十五金属微带线、第十六金属微带线、第十七金属微带线均为矩形状，并且附着在所述介质基板表面上，所述第十六金属微带线两端面分别连接第十五金属微带线以及第十七微带线，所述第十六金属微带线与第一辐射臂所在对角线相平行，所述第十五金属微带线与第十七金属微带线分别与第十六金属微带线相垂直，

所述第十七金属微带线连接第十八金属微带线，所述第十八金属微带线呈半圆形，所述射频芯片与第一阻抗匹配单元的第十八金属微带线以及第二阻抗匹配单元的第十八金属微带线相连接。

所述第一金属微带线、所述第二金属微带线、所述第三金属微带线、所述第四金属微带线、所述第五金属微带线、所述第六金属微带线、所述第七金属微带线、所述第八金属微带线、所述第九金属微带线、所述第十金属微带线、第十一金属微带线、所述第十二金属微带线、所述第十三金属微带线、所述第十四金属微带线、所述第十五金属微带线、所述第十六金属微带线、所述第十七金属微带线以及所述第十八金属微带线的材料均为金属铝。

所述第一金属微带线、所述第二金属微带线、所述第三金属微带线、所述第四金属微带线、所述第五金属微带线、所述第六金属微带线、所述第七金属微带线、所述第八金属微带线、所述第九金属微带线、所述第十金属微带线、第十一金属微带线、所述第十二金属微带线、所述第十三金属微带线、所述第十四金属微带线、所述第十五金属微带线、所述第十六金属微带线、所述第十七金属微带线以及所述第十八金属微带线的厚度均为0.009mm。

所述射频芯片为2D芯片。

还包括第三辐射臂和第四辐射臂，所述第三辐射臂和所述第四辐射臂位于介质基板两条对角线的另外两角端，所述第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂和第四辐射臂相连。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于通过设置第一辐射臂、第二辐射臂、第一阻抗匹配单元和第二阻抗匹配单元，第一金属微带线、第二金属微带线、第三金属微带线、第四金属微带线、第五金属微带线、第六金属微带线、第七金属微带线、第八金属微带线、第九金属微带线、第十金属微带线组成第一辐射单元，第二辐射臂形成第二辐射单元，第一辐射单元和第二辐射单元垂直对称共同构成射频标签的辐射电路，通过两个方向上辐射电磁能量，增加标签多角度能够被识别。

同时，第三金属微带线、第四金属微带线、第五金属微带线、第六金属微带线、第七金属微带线、第八金属微带线、第九金属微带线、第十金属微带线以折叠方式按照顺序连接，使标签尺寸减小，实现标签的小型化。

第一辐射单元和第二辐射单元与射频芯片之间的阻抗共轭匹配，使标签具有较高的辐射效率。

附图说明

图1为本实用新型的可多角度应用的耦合式RFID标签的结构示意图；

1为介质基板；

2为第一辐射臂，20为第一金属微带线，21为第二金属微带线，22为第三金属微带线，23为第四金属微带线，24为第五金属微带线，25为第六金属微带线，26为第七金属微带线，27为第八金属微带线，28为第九金属微带线，29为第十金属微带线；

3为第二辐射臂，31为第十一金属微带线，32为第十二金属微带线，33为第十三金属微带线，34为第十四金属微带线；

4为第一阻抗匹配单元，41为第十五金属微带线，42为第十六金属微带线，43为第十七金属微带线，44为第十八金属微带线；

5为第二阻抗匹配单元；

6为第三辐射臂；7为第四辐射臂；

图2为本实用新型的可多角度应用的耦合式RFID标签的轴比仿真图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示：一种可多角度应用的耦合式RFID标签，包括介质基板1和射频芯片，还包括第一辐射臂2、第二辐射臂3、第一阻抗匹配单元4和第二阻抗匹配单元5，

所述介质基板1呈正方形，所述第一辐射臂2和所述第二辐射臂3位于介质基板两条对角线的两角端，所述第一辐射臂2与所述第二辐射臂3相连，

所述第一阻抗匹配单元4与第二阻抗匹配单元5对称设置、且位于介质基板的中心，所述第一阻抗匹配单元4与第一辐射臂接近，所述第二阻抗匹配单元5与第二辐射臂接近；

第一阻抗匹配单元4与第二阻抗匹配单元5可沿着第一辐射臂所在对角线对称设置；

所述第一阻抗匹配单元与第二阻抗匹配单元分别与所述射频芯片相连。

所述第一辐射臂2包括第一金属微带线20、第二金属微带线21、第三金属微带线22、第四金属微带线23、第五金属微带线24、第六金属微带线25、第七金属微带线26、第八金属微带线27、第九金属微带线28和第十金属微带线29，

所述第一金属微带线、第二金属微带线、第三金属微带线、第四金属微带线、第五金属微带线、第六金属微带线、第七金属微带线、第八金属微带线、第九金属微带线和第十金属微带线均附着在所述介质基板表面上；

所述第一金属微带线位于所述介质基板所在的正方形对称平面的直角边上，所述第二金属微带线与所述第一金属微带线垂直，所述第二微带金属线的左端面与第一微带金属微带线的上端面连接，所述第一金属微带线与第二金属微带线形状与长度一样。所述第三金属微带线为矩形状，所述第三金属微带线位于正方形对称平面的对角线上，并且第三金属微带线的一个端面与第一金属微带线的上端面以及第二金属微带线的左端面相连接，所述第四金属微带线、第五金属微带线、第六金属微带线、第七金属微带线、第八金属微带线、第九金属微带线和第十金属微带线均为矩形状且长短不一（即有长边与短边），所述第四金属微带线、第五金属微带线、第六金属微带线、第七金属微带线、第八金属微带线、第九金属微带线和第十金属微带线长边方向与正方形对称平面对角线方向垂直，所述第四金属微带线的长度最短，所述第四金属微带线的一个端面与第三金属微带线的端面连接，并且垂直于第三金属微带线，所述第五金属微带线与第四金属微带线平行，并且间隔一段距离，所述第五金属微带线长度比所述第四金属微带线长，所述第六金属微带线两个端面分别与所述第五金属微带线以及第七微带线相连接，所述第八金属微带线两个端面分别与所述第七金属微带线以及第九微带线相连接，所述第十金属微带线两个端面分别与第九金属微带线以及第一辐射臂中心线相连接，所述第七金属微带线、第八金属微带线的长度稍长于第六金属微带线、第九金属微带线和第十金属微带线。

第三金属微带线、第四金属微带线、第五金属微带线、第六金属微带线、第七金属微带线、第八金属微带线、第九金属微带线、第十金属微带线以折叠方式按照顺序连接，使标签尺寸减小，实现标签的小型化。

所述第二辐射臂3包括与第一辐射臂对称设置的第一金属微带线31、第二金属微带线、第三金属微带线、第四金属微带线、第五金属微带线、第六金属微带线、第七金属微带线和第八金属微带线，

还包括第十一金属微带线31、第十二金属微带线32、第十三金属微带线33和第十四金属微带线34，所述第十一金属微带线一个端面与第八金属微带线相连接且垂直于第八金属微带线，所述第十一金属微带线另一端面长度一直延伸至第一辐射臂但不与第一辐射臂相连，第十二金属微带线两个端面与第十一金属微带线以及第十三金属微带线相连接，所述第十二金属微带线分别与所述第十一金属微带线以及第十四金属微带线平行，所述第十三金属线两个端面分别与第十二金属微带线以及第十四金属微带线相连接，所述第十四金属微带线另一端面延伸至第一辐射臂，并且与第一辐射臂垂直相连接。

所述第十二金属微带线、第十三金属微带线和第十四金属微带线呈环形设置，所述第一阻抗匹配单元和第二阻抗匹配单元位于环形内。

所述第一阻抗匹配单元4和第二阻抗匹配单元5均包括第十五金属微带线41、第十六金属微带线42、第十七金属微带线43和第十八金属微带线44，所述第十五金属微带线、第十六金属微带线、第十七金属微带线均为矩形状，并且附着在所述介质基板表面上，所述第十六金属微带线两端面分别连接第十五金属微带线以及第十七微带线，所述第十六金属微带线与第一辐射臂所在对角线相平行，所述第十五金属微带线与第十七金属微带线分别与第十六金属微带线相垂直，所述第十八金属微带线为不规则半圆形，所述射频芯片分别与第一阻抗匹配单元的第十八金属微带线以及第二阻抗匹配单元的第十八金属微带线相连接。

所述第一金属微带线、所述第二金属微带线、所述第三金属微带线、所述第四金属微带线、所述第五金属微带线、所述第六金属微带线、所述第七金属微带线、所述第八金属微带线、所述第九金属微带线、所述第十金属微带线、第十一金属微带线、所述第十二金属微带线、所述第十三金属微带线、所述第十四金属微带线、所述第十五金属微带线、所述第十六金属微带线、所述第十七金属微带线以及所述第十八金属微带线的材料均为金属铝，

所述第一金属微带线、所述第二金属微带线、所述第三金属微带线、所述第四金属微带线、所述第五金属微带线、所述第六金属微带线、所述第七金属微带线、所述第八金属微带线、所述第九金属微带线、所述第十金属微带线、第十一金属微带线、所述第十二金属微带线、所述第十三金属微带线、所述第十四金属微带线、所述第十五金属微带线、所述第十六金属微带线、所述第十七金属微带线以及所述第十八金属微带线的厚度均为0.009mm。

所述介质基板的边长为50mm，所述第一金属微带线长边所在平面与所述对称平面之间的距离为2mm，所述第二金属微带线长边所在平面与所述对称平面之间的距离为2mm，所述第一金属微带线长边的距离为21mm，短边距离为1.2mm，所述第三金属微带线、所述第四金属微带线、所述第五金属微带线、所述第六金属微带线、所述第七金属微带线、所述第八金属微带线、所述第九金属微带线、所述第十金属微带线、第十一金属微带线、所述第十二金属微带线、所述第十三金属微带线以及所述第十四金属微带线短边长度均为1.1mm，所述第三金属微带线与所述第四金属微带线之间的间距为1.3mm，所述第三金属微带线长度为6.6mm、所述第四金属微带线长度为3.1mm、所述第五金属微带线长度为7.5mm、所述第六金属微带线长度为11.8mm、所述第七金属微带线长度为15.7mm、所述第八金属微带线长度为17.3mm、所述第九金属微带线长度为12.5mm、所述第十金属微带线长度为11mm，所述第十一金属微带线长边长度为19.2mm，所述第十二金属微带线长边长度为13.6mm，所述第十五金属微带线的长边长度为10.1mm，短边长度为0.3mm。

所述介质基板1的厚度为0.05mm，所述介质基板的材料采用PET，介电常数为2.76，损耗为0.003。

所述射频芯片为2D芯片，如MR6、Ucode7、Ucode8、HEC等。

还包括第三辐射臂6和第四辐射臂7，所述第三辐射臂和所述第四辐射臂位于介质基板两条对角线的另外两角端，所述第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂和第四辐射臂相连。

所述第三辐射臂和第一辐射臂位于同一对角线上，结构类似；所述第二辐射臂和第四辐射臂位于同一对角线上，结构类似。这样，增加标签多角度能够被识别，提高可靠性性。

本实用新型中的RFID标签天线采用特殊结构设计，使得天线辐射具有全方位性，各个角度辐射等量的电平值，即使搭配2D芯片，以及使用线极化的天线作接收，任意方向的线极化都能接收到电平值，这样，不存在线极化和线极化垂直时接收不到电平值的情况。

如图2所示仿真图，通过两交叉垂直的辐射臂结构设计，分别控制天线辐射的水平极化与垂直极化方向的电场，实现945MHz频点下天线轴比值小于3dB。

对本实用新型进行仿真得到，本实用新型的RFID标签天线轴比在945MHz频点下，天线轴比为1dB，说明该天线具有很好的圆极化特性，当测试天线为线极化时，在各个角度下均能很好的识别本实用新型中的RFID标签天线。

对于本案所公开的内容，还有以下几点需要说明：

（1）、本案所公开的实施例附图只涉及到与本案所公开实施例所涉及到的结构，其他结构可参考通常设计；

（2）、在不冲突的情况下，本案所公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例；

以上，仅为本案所公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本案所公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种可多角度应用的耦合式RFID标签，包括介质基板和射频芯片，其特征在于，还包括第一辐射臂、第二辐射臂、第一阻抗匹配单元和第二阻抗匹配单元，

所述介质基板呈正方形，所述第一辐射臂和所述第二辐射臂位于介质基板两条对角线的两角端，所述第一辐射臂与所述第二辐射臂相连，

所述第一阻抗匹配单元与第二阻抗匹配单元对称设置、且位于介质基板的中心，

所述第一阻抗匹配单元与第二阻抗匹配单元分别与所述射频芯片相连。

2.根据权利要求1所述一种可多角度应用的耦合式RFID标签，其特征在于，所述第一辐射臂包括第一金属微带线、第二金属微带线、第三金属微带线、第四金属微带线、第五金属微带线、第六金属微带线、第七金属微带线、第八金属微带线、第九金属微带线和第十金属微带线，所述第一金属微带线、第二金属微带线、第三金属微带线、第四金属微带线、第五金属微带线、第六金属微带线、第七金属微带线、第八金属微带线、第九金属微带线和第十金属微带线均附着在所述介质基板表面上；

所述第一金属微带线位于所述介质基板所在正方形的直角边上，所述第二金属微带线与所述第一金属微带线垂直，所述第二金属微带线的左端面与第一微带金属微带线的上端面连接，所述第三金属微带线为矩形状，所述第三金属微带线位于正方形的对角线上，并且第三金属微带线的一个端面与第一金属微带线的上端面以及第二金属微带线的左端面相连接，

所述第四金属微带线、第五金属微带线、第六金属微带线、第七金属微带线、第八金属微带线、第九金属微带线和第十金属微带线均为矩形状且长短不一，

所述第四金属微带线与第三金属微带线的端面连接，

所述第四金属微带线、第五金属微带线、第六金属微带线、第七金属微带线、第八金属微带线、第九金属微带线和第十金属微带线呈连续弯折设置。

3.根据权利要求1所述一种可多角度应用的耦合式RFID标签，其特征在于，所述第二辐射臂包括与第一辐射臂对称设置的第一金属微带线、第二金属微带线、第三金属微带线、第四金属微带线、第五金属微带线、第六金属微带线、第七金属微带线和第八金属微带线，

还包括第十一金属微带线、第十二金属微带线、第十三金属微带线和第十四金属微带线，所述第十一金属微带线一个端面与第八金属微带线相连接且垂直于第八金属微带线，所述第十一金属微带线另一端面延伸靠近第一辐射臂，第十二金属微带线两个端面与第十一金属微带线以及第十三金属微带线相连接，所述第十三金属微带线两个端面分别与第十二金属微带线以及第十四金属微带线相连接，所述第十四金属微带线另一端面延伸至第一辐射臂，并且与第一辐射臂垂直相连接。

4.根据权利要求1所述一种可多角度应用的耦合式RFID标签，其特征在于，所述第一阻抗匹配单元和第二阻抗匹配单元均包括第十五金属微带线、第十六金属微带线、第十七金属微带线和第十八金属微带线，所述第十五金属微带线、第十六金属微带线、第十七金属微带线均为矩形状，并且附着在所述介质基板表面上，所述第十六金属微带线两端面分别连接第十五金属微带线以及第十七微带线，所述第十六金属微带线与第一辐射臂所在对角线相平行，所述第十五金属微带线与第十七金属微带线分别与第十六金属微带线相垂直，

所述第十七金属微带线连接第十八金属微带线，所述第十八金属微带线呈半圆形，所述射频芯片与第一阻抗匹配单元的第十八金属微带线以及第二阻抗匹配单元的第十八金属微带线相连接。

5.根据权利要求1所述一种可多角度应用的耦合式RFID标签，其特征在于，所述射频芯片为2D芯片。

6.根据权利要求1所述一种可多角度应用的耦合式RFID标签，其特征在于，还包括第三辐射臂和第四辐射臂，所述第三辐射臂和所述第四辐射臂位于介质基板两条对角线的另外两角端，所述第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂和第四辐射臂相连。

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