一種加載開口諧振環的小型分形樹杈抗金屬標籤天線的製作方法
2023-10-07 04:36:24
一種加載開口諧振環的小型分形樹杈抗金屬標籤天線的製作方法
【專利摘要】一種加載開口諧振環的小型分形樹杈抗金屬標籤天線，所述天線自上而下依次包括：具有樹杈形枝節和匹配結構的頂層、介質板、金屬反射板。本發明提供了帶寬覆蓋全球整個超高頻頻段的小型抗金屬分形樹杈標籤天線，饋電結構是加載了一對平行開口諧振環的T型匹配結構，這樣做可以增加了天線的帶寬；通過在介質板的背部加上反射板，主要是想達到抗金屬的目的；而採用變形分形樹杈偶極子輻射體，就是為了縮小尺寸的同時增加天線的帶寬。
【專利說明】一種加載開口諧振環的小型分形樹杈抗金屬標籤天線
【技術領域】
[0001]本發明涉及物聯網領域，特別是涉及射頻識別技術中的樹杈分形抗金屬標籤天線。
【背景技術】
[0002]作為一種非接觸式的自動識別技術，射頻識別(Radio FrequencyIdentification, RFID)技術利用射頻信號通過空間稱合(交變磁場或電磁場)實現無接觸信息傳遞並通過所傳遞的信息達到識別的目的。同其它識別技術相比，射頻識別技術具有很多優點，尤其是隨著電子技術的迅猛發展和製造技術水平的不斷提高，通過無線雷達原理實現的射頻識別技術的發展非常迅速，在物流、商業貿易、生產製造、防盜技術、識別技術和醫學應用等領域中，具有巨大的應用潛力。這使得作為RFID系統關鍵部件的天線的設計和研究變得十分重要。
[0003]RFID系統主要是由讀寫器(閱讀器，Reader/Interrogator)、電子標籤(Tag/Transponder)和後臺計算機(數據處理系統)三部分組成的一種短距離無線通信系統。RFID系統的基本工作原理是:將標籤中的數據通過無線系統傳輸給閱讀器，閱讀器也可以通過無線系統對標籤信息進行修改。其基本過程:標籤天線接收到閱讀器天線所發射的特定頻率信號，產生感應電流，啟動標籤晶片進行工作；一般來講，標籤天線只有在閱讀器瀏覽的時候才能啟動；一旦晶片啟動，就會將晶片中存儲的數據經標籤天線傳遞給閱讀器，閱讀器天線將其所接受的信號傳遞給後端數據管理進行識別。這個過程就可以實現RFID系統的識別，也可以稱為讀操作。而相反則可以對標籤進行寫操作。
[0004]目前標籤天線主要採用偶極子天線及其變形形式、平面倒F天線、縫隙天線、圓形天線等。最近國內外的天線研究主要集中在標籤天線的抗金屬及小型化等方面。目前實現標籤天線抗金屬的方式主要有採用人工磁表面(AMC)和電子禁帶(EBG)結構，或調整標籤與金屬板之間的距離及對傳統天線進行改造等，但是這樣做會增大天線的尺寸，不便於天線的推廣與應用。
【發明內容】
[0005]為了解決現有技術中存在的上述技術問題，本發明提供了一種小型分形樹杈抗金屬標籤天線，該天線的阻抗、帶寬特性良好。其具體的技術方案如下:
一種加載開口諧振環的小型分形樹杈抗金屬標籤天線，所述天線自上而下依次包括:具有樹杈形枝節和匹配結構的頂層、介質板、金屬反射板。
[0006]進一步的，所述介質板為高頻微波介質板。
[0007]進一步的，所述介質板和金屬反射板的大小等同。
[0008]進一步的，所述樹杈形枝節是變形分形樹杈偶極子，其代替一般偶極子標籤天線中的彎折線。
[0009]進一步的，所述變形分形樹杈偶極子由三節樹杈構成，且後節樹杈分開的角度是前節樹杈的兩分之一倍的關係，長度是後一節比前一節小了 0.3-0.7mm。
[0010]進一步的，饋電方式採用加載一對平行開口諧振環在τ型匹配內部的饋電方式。
[0011]進一步的，所述平行開口諧振環的線路寬度小於匹配結構的線路寬度。
[0012]進一步的，由於每個諧振環都會產生一個諧振頻率，總共有二個諧振頻率產生，而這二個諧振頻率離的很近，進而可以拓寬帶寬。
[0013]進一步的，所述金屬反射板起抗金屬的作用，此標籤天線可以運用在抗金屬場景中。
[0014]本發明的有益效果為:本發明提供了帶寬覆蓋全球整個超高頻頻段的小型抗金屬分形樹杈標籤天線，饋電結構是加載了一對平行開口諧振環的T型匹配結構，這樣做可以增加了天線的帶寬；通過在介質板的背部加上反射板，主要是想達到抗金屬的目的；而變形分形樹杈偶極子輻射體，就是為了縮小尺寸。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明的加載開口諧振環的小型分形樹杈抗金屬標籤天線實施例的總體結構俯視圖；
圖2為標籤天線實施例的總體結構側視圖；
圖3為標籤天線實施例的回波損耗曲線；
圖4為標籤天線實施例的阻抗曲線；
圖5為標籤天線實施例的功率傳輸係數圖。
【具體實施方式】
[0016]為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進一步詳細說明。
[0017]如圖1-2所示，本發明的小型抗金屬分形樹杈標籤天線自上而下依次包括:一對加載在典型τ型匹配內部的平行諧振環的饋源和變形分形樹杈偶極子101、介質板201、下層金屬反射板301以及00是放晶片的位置，整個結構無通孔。
[0018]其中頂層是所述加載在典型T型匹配內部的平行諧振環的饋源和變形分形樹杈偶極子101位於介質板102之上，其中樹杈之前的彎折線寬度為0.6mm，樹杈枝節L1、L2和L3長度依次為2.5mm, 2mm, 1.5mm,寬度卻依次為0.6mm, 0.4mm, 0.2mm,且a為11mm, m為5.1mm，這樣做的目的，就是為了更好的實現天線的小型化。所述變形分形樹杈偶極子，其代替一般的彎折線偶極子就是出於實現小型化考慮的。
[0019]所述變形分形樹杈偶極子，其由三節樹杈構成，且後節樹杈分開的角度是前節樹杈的兩分之一倍的關係，長度是後一節比前一節小了 0.3-0.7mm。
[0020]位於頂層還有T型匹配結構，其實一個變形的T型結構，且其上面加載了一對平行的開口諧振環結構。τ型匹配的線路寬度都為0.6mm，但是其加載的諧振環的寬度卻為
0.7mm。其中s為8mm,b為12.2mm,加載了一對開口諧振環的T型匹配，其可以使匹配更加容易，且帶寬會有所增加。加載了一對開口諧振環的T型匹配的標籤天線，其帶寬之所以增加主要是由於每個諧振環都會產生一個諧振頻率，總共有二個諧振頻率產生，而這二個諧振頻率離的很近，進而可以拓寬帶寬。[0021]中層是介質板201，其大小為35*14*0.8mm3的長方體，上層的輻射面和匹配結構所處位置如圖所示。
[0022]最底下一層就是反射板301，其大小和介質板一樣，且上下垂直對齊放置。
[0023]根據上述方案，本發明新型變形T型匹配饋源結構的小型抗金屬分形樹杈標籤天線用在抗金屬的硬質物體上面，且其更可以用在對空間尺寸要求嚴格的場合，可以保證被很好的放置。
[0024]所述介質板和金屬地板大小一樣，且無複雜結構，易於加工。
[0025]如圖3-5所示，分別示出了該加載開口諧振環的小型分形樹杈抗金屬標籤天線標的回波損耗曲線、阻抗曲線和功率傳輸係數圖。
[0026]本發明的標籤天線是用分形樹杈代替簡單偶極子上的彎折線，並在T型匹配上加載了。之所以這樣做，就是為了使天線更加緊湊，且標籤天線的帶寬寬，易於調節。一對平行開口諧振環結構可以產生幾個頻率相近的諧振頻率，進行頻率簡併，可以拓展帶寬。基板的背部放置有反射板，此板作為標籤天線的一部分，其是出於金屬物品對標籤影響性考慮的，即標籤抗金屬。
[0027]由於標籤晶片的阻抗一般不是50歐姆，這就需要標籤天線能夠實現非50歐姆與晶片阻抗的共扼匹配，以提供最大功率給晶片。一般情況下，標籤需要大規模使用，這就要求標籤天線成本低，加工簡單，所以本發明的材料選擇最便宜的基板材料，且無過孔，以減少複雜性。
[0028]應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種加載開口諧振環的小型分形樹杈抗金屬標籤天線，其特徵在於:所述天線自上而下依次包括:具有樹杈形枝節和匹配結構(101)的頂層、介質板(201)、金屬反射板(301)。
2.根據權利要求1所述的加載開口諧振環的小型分形樹杈抗金屬標籤天線，其特徵在於:所述介質板(201)為高頻微波介質板。
3.根據權利要求1或2所述的加載開口諧振環的小型分形樹杈抗金屬標籤天線，其特徵在:所述介質板(201)和金屬反射板(301)的大小等同。
4.根據權利要求1或2所述的加載開口諧振環的小型分形樹杈抗金屬標籤天線，其特徵在於:所述樹杈形枝節是變形分形樹杈偶極子，其代替一般偶極子標籤天線中的彎折線。
5.根據權利要求4所述的加載開口諧振環的小型分形樹杈抗金屬標籤天線，其特徵在於:所述變形分形樹杈偶極子由三節樹杈構成，且後節樹杈分開的角度是前節樹杈的兩分之一倍的關係，長度是後一節比前一節小了 0.3-0.7mm。
6.根據權利要求1或2所述的加載開口諧振環的小型分形樹杈抗金屬標籤天線，其特徵在於:饋電方式採用加載一對平行開口諧振環在T型匹配內部的饋電方式。
7.根據權利要求6所述的加載開口諧振環的小型分形樹杈抗金屬標籤天線，其特徵在於:所述平行開口諧振環的線路寬度小於匹配結構的線路寬度。
8.根據權利要求6所述的加載開口諧振環的小型分形樹杈抗金屬標籤天線，其特徵在於:由於每個諧振環都會產生一個諧振頻率，總共有二個諧振頻率產生，而這二個諧振頻率離的很近，進而可以拓寬帶寬。
9.根據權利要求1或2所述的加載開口諧振環的小型分形樹杈抗金屬標籤天線，其特徵在於:所述金屬反射板(301)起抗金屬的作用，此標籤天線可以運用在抗金屬場景中。
【文檔編號】H01Q1/38GK103700931SQ201310677471
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月13日 優先權日:2013年12月13日
【發明者】賀連星, 趙學田, 汪明健, 商巍 申請人:中科院杭州射頻識別技術研發中心, 杭州中瑞思創科技股份有限公司