[实用新型]一种基于人工传输线结构的小型RFID抗金属标签天线

说明书

本申请提出一种基于人工传输线结构的小型RFID抗金属标签天线。该小型RFID抗金属标签天线，包括：介质基板，所述介质基板的一侧配置有带开槽的金属面层，所述介质基板的与金属面层金属面相对的一侧为金属地层，所述金属面层包括：串联的第一弯折微带线部、第二弯折微带线部及第三弯折微带线部，所述第一弯折微带线部，具有：第一端，其连接第二弯折微带线部，及第二端，其连接第三弯折微带线部，所述第一弯折微带线部的两侧分部配置有交指，所述第二弯折微带线部及第三弯折微带线部的两侧分部配置有电容型金属面。该抗金属天线，能够被使用于金属表面同时具备良好的读取性能。

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，特别涉及一种基于人工传输线结构的抗金属RFID标签天线。

背景技术

射频识别(RFID(Radio Frequency Identification))是一项利用射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目标的技术。标签天线是RFID系统中重要的一环，RFID标签天线具有成本低、可变更、快速、抗腐蚀环境、唯一性等优点，近年来被应用于大量领域。但同时RFID标签天线也面临几大挑战，例如读取距离、抗金属性、共形等问题都需要解决。在金属环境下，由于其电磁波反射特性，往往会对标签的读取距离和读取范围造成较大的影响，而在生活的主要应用中，RFID除了被广泛应用于物流系统、图书管理系统、还不可避免的需要被应用在如瓦斯钢瓶管理应用的金属环境下。

当前，国内外研究人员提出了多款抗金属RFID标签天线的设计方法，主要包括三大类；第一类为抬高标签天线与金属的距离，减少损耗，存在高轮廓的问题；第二类为采用特殊材料如吸波材料，存在价格高昂的问题，减弱了标签天线可替换的优势；第三类主要为采用微带天线形式，但带宽会不够，同时尺寸较大。文献[赵振民,余忠,蒋晓娜,孙科,邬传健,兰中文.共形于石油管套壁的UHF频段RFID抗金属标签天线设计[J].磁性材料及器件,2021,52(02):65-69]提出了一种微带线天线，采用弯折开路短截线结构减小辐射贴片尺寸，并通过曲流技术减小尺寸；但缺点在于总体尺寸还是较大。文献[高格格.基于 EBG结构的UHF RFID抗金属标签天线研究与设计[D].北京邮电大学,2020]是一种共形于管壁的平面倒F天线，利用馈电环来控制阻抗匹配和读取距离；但问题在于它的尺寸过大。文献[代孝俊,杜国宏, 邓伟,兰俊卿.用于手术刀的抗金属无源RFID标签天线设计[J].微波学报,2019,35(02):60-63]采用EBG结构实现UHF RFID的抗金属RFID 标签天线设计，读取距离较大，性能较多；但材料高昂，不适合工业大规模生产和使用。文献[周利苹,李秀萍,朱华,李全平.一款UHF RFID抗金属圆极化标签天线的设计[A].中国科学院软件研究所、天基综合信息系统重点实验室、软件定义卫星技术联盟.2018软件定义卫星高峰论坛会议摘要集[C].中国科学院软件研究所、天基综合信息系统重点实验室、软件定义卫星技术联盟:软件定义卫星技术联盟,2018:1]提出一种使用在医疗器械跟踪管理的长条形抗金属RFID 标签天线，其采用高介电常数基板，设计简单，读取距离合适；但问题在于材料成本较高。文献[Wai-Hau Ng；Eng-Hock Lim；Fwee-Leong Bong；Boon-Kuan Chung.Folded Patch AntennaWith Tunable Inductive Slots and Stubs for UHF Tag Design.IEEE Transactionson Antennas and Propagation.Year:2018,Volume:66,Issue: 6,Page s:2799–2806]中提出一种适用于各国频段的圆极化抗金属标签天线，方形环和两条中心对称馈线结构使天线获得圆极化,同时金属化过孔连通方形环和金属地使天线获得抗金属的效果。这样的设计适用于多个场合，但也是此原因导致了高轮廓和大尺寸的问题。文献 [Cai-Wei Moh；Eng-Hock Lim；Fwee-Leong Bong；Boon-Kuan Chung.Miniature Coplanar-Fed FoldedPatch for Metal Mountable UHF RFID Tag.IEEE Transactions on Antennas andPropagation,Year: 2018,Volume:66,Issue:5,Page s:2245–2253]是一种采用低廉成本泡沫材料的抗金属标签天线，优点在于具有共形的优势，也可以通过调节L形槽和C形槽线性调整阻抗匹配，操作简单；但加工技术复杂，在当前环境下存在较大桎梏。也有使用柔性材料衬底设计，在L形槽和C形槽的基础上增加蚀刻凹口来提高调谐范围；但问题在于厚度较厚，共形效果并不好的同时轮廓较高，不适用于物流管理等多物件领域。也有利用一种由铜层和聚乙烯材料构成的超薄抗金属 RFID标签天线，其体积小，价格低廉；但问题在于微带天线固有的带宽窄的问题没有得到妥善解决。