[发明专利]一种低剖面超高频RFID抗金属标签天线

说明书

技术领域

本发明涉及射频识别技术领域，具体涉及一种低剖面超高频RFID抗金属标签天线。

背景技术

UHF频段的RFID技术（860～960MHz），是一种非接触式双向通信的自动识别技术。因其具有不受视线限制、非接触识别、识别速度快、识别距离远、抗干扰能力强以及可同时识别多个目标等特点，现已广泛应用于交通控制、畜牧管理、物流运输、电子政务、室内定位等诸多领域。广阔的市场前景使得该项技术在近年来备受世界关注并得到快速的发展。

通常的UHF频段的RFID系统主要由标签、阅读器和主机组成。与基于近场耦合的RFID系统不同的是，UHF频段的RFID系统是基于后向散射技术，天线作为标签和阅读器中的关键部件，负责射频信号的发送和接收，其性能的好坏直接影响整个系统的优劣。标签天线的增益和标签天线与芯片的匹配程度尤为重要。在很多RFID的应用中^[1]，标签常常需要贴附于金属物体表面以对金属物件的管理。但是，对于普通无源超高频RFID标签^[2]-[4]应用于金属表面时，由于金属的边界条件，标签的辐射频率、阻抗匹配、增益等会发生变化，标签的读取距离会大大降低，甚至难以被读取。极大地降低了天线的整体性能。因此，需要对其特殊处理或采用特殊标签，以使其可以在金属表面应用。目前已有一些研究来解决这一问题。一是，增加介质厚度。二是，基于电磁带隙结构(EBG)。三是，采用人工磁导体结构(AMC)。当标签离金属表面的距离h为0.25时，天线辐射的入射波和金属表面的反射波在远场同向叠加，可大大改善天线性能。但是这样带来的问题是天线的体积大大增加且不易于固定在物体表面上。采用EBG结构基板的天线，表面阻抗足够大，能够很好的抑制表面泄漏波，并且在禁带隙处反射波也发生偏转，受金属物体表面反射波影响很小，但是这种基板结构加工复杂，成本较高。AMC结构适用于缝隙耦合微带天线，天线背瓣降低，增益上升，采用这种结构制作的天线受反射波的影响较大，天线性能也不稳定。

发明内容

本发明是提供一种基于微带天线结构和短路短截线的UHFRFID抗金属标签天线。该结构体积小、重量轻、剖面低，加工方便，且通信距离较远，可有效地应用于金属表面，实现了RFID标签在金属环境中的应用。

按照本发明提供的技术方案，所述低剖面超高频RFID抗金属标签天线，包括介质基板、在介质基板下表面设有金属地板、在介质基板上表面设有内嵌F形槽的天线辐射面、短路短截线和IC标签芯片，在所述IC标签芯片的辐射引脚连接天线辐射面，接地引脚连接短路短截线。

进一步的，所述天线辐射面的内嵌F形槽为一对，且上下两个F形槽呈轴对称结构。

进一步的，所述短路短截线通过短路探针与金属地板电连接。

进一步的，所述介质基板为FR4板材，介电常数为4.6，损耗角正切为0.02，介质基板为矩形结构，厚度为1.6mm。

进一步的，所述内嵌F形槽的天线辐射面与介质基板边缘留出1mm空白。

本发明的有益效果：采用了基于微带天线结构UHFRFID抗金属标签天线。考虑到标签天线的尺寸和阻抗的匹配，使用短路短截线馈电，通过调节F形槽的嵌入深度和短路短截线的长度可有效实现阻抗匹配；而F形槽的设计可有效地实现宽带特性。当提出的标签天线安装在金属物体的表面上，所述阻抗具有一定的稳定性，也具有较长的读取距离，实现了标签在金属物体表面上的应用要求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的参数标注图。

图3是本发明的回波损耗图。

图4是本发明的阻抗特性图。

图5是本发明的增益方向图。

附图标记说明：1-天线辐射面、2-介质基板、3-短路短截线、4-短路探针、5-IC标签芯片、6-金属地板、7-F形槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的低剖面超高频RFID抗金属标签天线，包括介质基板2、在介质基板2下表面设有金属地板6、在介质基板上表面设有内嵌F形槽7的天线辐射面1、短路短截线3和IC标签芯片5，在所述IC标签芯片5的辐射引脚连接天线辐射面1，接地引脚连接短路短截线3。