[实用新型]一种小型化的UHF RFID抗金属标签天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及射频识别领域，特别是涉及一种小型化的UHF RFID抗金属标签天线。

背景技术

RFID技术是一种基于射频原理的非接触式自动识别技术，广泛应用于很多领域。目前市面的RFID电子标签规格繁多，电子标签作为物联网的信息载体也被广泛应用。在 RFID 系统中，一般的电子标签在靠近金属表面时性能降低甚至失效，其主要原因是金属涡流能量交换以及金属的反射波与入射波相位相反，叠加后相互抵消，电磁波信号极大衰减，辐射效率和阻抗匹配因数也随之急剧减小，从而导致金属表面的电子标签难以获得足够的能量激活芯片。在实际应用中，电子标签应用环境多为金属环境，设计优性能的抗金属标签的已成为目前的研究趋势。但UHF RFID抗金属标签大多是利用距离为天线工作波长的四分之一时，其读取距离比非金属环境下更远的原理设计出来的，而真空中 UHF RFID 标签天线的四分之一波长约为 8cm，致使UHF RFID抗金属标签的物理尺寸过大，不符合审美观念，也不适合大规模生产。为了减小UHF抗金属标签天线的物理尺寸，业界通常采用高介电常数的材料作为标签基板，但也因成本过高仅适用于部分产品。因此设计一款小型化、低成本的UHF RFID抗金属标签已成为行业研究的一个热点。

实用新型内容

本实用新型解决的问题主要是优化UHF RFID标签的抗金属性能以及解决目前抗金属尺寸过大和成本过高的问题，提出一种新型的结构，能使UHF RFID抗金属标签尽可能的小型化和低成本化。其技术方案如下：

一种小型化的UHF RFID抗金属标签天线，包括介质基板，设置在介质基板上表面的金属层，设置在介质基板下表面的金属接地板，以及连接金属接地板和辐射单元的短路金属片，所述的金属层由辐射单元、L形调节振子、W形调节振子以及阻抗匹配环四部分组成；所述的辐射单元是一个矩形，紧贴介质基板的下边缘设置，以介质基板中轴线为矩形的中心线；所述的L形调节振子和W形调节振子均以介质基板的中轴线为对称轴设置在辐射单元外围；所述的阻抗匹配环上端两侧与W形调节振子的末端相连设置在辐射单元的外围的上端；标签芯片端口设置于介质基板的中轴线上，两侧与所述阻抗匹配环的下端相连；所述的短路金属片是两块对称设置的矩形贴片，分别对齐辐射单元的左右边缘，连接所述的辐射单元和金属接地板构成 PIFA 结构。

进一步的，所述金属接地板的尺寸与所述介质基板的尺寸相同，长度均为29mm~31mm，宽度均为29~30mm。

进一步的，所述介质基板为 FR4 板材，介电常数为 4.4，损耗角正切值为 0.02，板材的厚度为1.6mm。

进一步的，所述的L形调节振子的长端设置在辐射单元外围的左右两端，所述的W形调节振子的首端与L形调节振子的短端相连设置在辐射单元外围的上端。

进一步的，所述的辐射单元正方形贴片的边长为16mm~17mm。

进一步的，所述的L形调节振子长端的长为26mm~27.5mm，短端长为0.5mm~0.8mm，贴片宽度为1.5mm；所述的W形调节振子的总长度为8mm~9mm，总宽度为7mm~8mm，贴片宽度为1.3mm~1.6mm。

进一步的，所述的阻抗匹配环为变形的T形匹配环，上端偶极子长为5mm~6.5mm，贴片宽度为1mm；两竖线偶极子的长度为7mm~8mm，贴片宽度为1mm，距离中心轴线的距离为0.7mm；第一弯折偶极子的长为6mm~7mm，第二弯折偶极子的长为0.5mm~1mm，第三弯折偶极子的长为8mm~8.5mm，弯折偶极子的贴片宽度均为1mm。

进一步的，所述的短路金属片长均为1.6mm，宽为1mm。

本实用新型提供的小型化的UHF RFID抗金属标签天线，采用了FR4材料作为介质基板，耐摔性好，便于集成；金属接地板与下层介质基板的尺寸相同，提高了天线的牢固性 ；本实用新型的谐振频率为0.925GHz， 处于我国UHF频段内，且具有较低的回波损耗和良好的辐射特性，天线在中心频率与芯片共轭匹配，保证天线传输到芯片的功率达到最大，也有效的解决了小型化、成本高、生产工艺复杂的难题。

附图说明

图 1是本实用新型天线的俯视图。

 图 2是是本实用新型天线的主视图。

 图 3是本实用新型天线的回波损耗仿真图。

     图4是本实用新型天线电阻特性仿真图。

     图5是本实用新型天线电抗特性仿真图。

 图 6是本实用新型天线的增益仿真图。