基于EBG結構的小型抗金屬UHF標簽天線制造技術

本發明專利技術涉及一種基于EBG結構的小型抗金屬UHF標簽天線。本發明專利技術標簽天線是在耦合饋電上加載了兩對開口諧振環結構增加標簽天線的帶寬，又運用EBG結構增加增益和抗金屬特性。采用上述結構的標簽天線更加緊湊，帶寬寬，且易于調節。兩對開口諧振環結構可以產生四個頻率相近的諧振頻率，進行頻率簡并，可以拓展帶寬。基板的背部放置有EBG周期結構，此EBG周期結構作為標簽天線的一部分。EBG周期結構的采用實現抗金屬特性。

【技術實現步驟摘要】
基于EBG結構的小型抗金屬UHF標簽天線
本專利技術屬于天線技術與無線通信領域，涉及一種加載諧振環的耦合饋電結構和運用電磁帶隙結構(EBG，ElectromagneticBandgapStructure）的小型抗金屬UHFRFID標簽天線。
技術介紹
作為一種非接觸式的自動識別技術，射頻識別(RadioFrequencyIdentification，RFID）技術利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現無接觸信息傳遞并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制造技術水平的不斷提高，采用無線電和雷達技術實現的射頻識別技術的發展非常迅速，在諸如貨物采購與分配、商業貿易、生產制造、防盜技術、識別技術和醫學應用等領域中，具有巨大的發展和應用潛力。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緊要和迫切。RFID標簽天線作為RFID系統的重要組成部分，它的性能將極大的影響整個RFID系統的效率與質量。影響RFID天線性能的主要因素包括天線的尺寸、工作頻段、阻抗及增益等。目前標簽天線主要采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簽天線的抗金屬特性及小型化等方面。目前實現標簽天線抗金屬的方式主要采用微帶天線和倒F天線形式，采用AMC和EBG結構的標簽天線卻很少見。出于抗金屬和高增益的考慮，本設計提出了一種新穎的基于EBG結構的小型抗金屬UHF標簽天線。
技術實現思路
本專利技術針對現有技術的不足，提供了一種基于EBG結構的小型抗金屬UHF標簽天線。本專利技術解決技術問題所采取的技術方案為：基于EBG結構的小型抗金屬UHF標簽天線，共有五層。頂層為兩對開口諧振環加載在耦合饋電結構中的彎折偶極子結構且芯片焊接在chip處。次定層為微波高頻介質板。中間層為EBG結構的上表面。次底層為EBG結構的介質基板。底層為金屬地板。所述的兩對開口平行諧振環用于拓展天線的帶寬。所述芯片采用的是Alien公司的Higgs系列。整個天線的尺寸為49mm×28mm，最遠閱讀距離達到9.59m。本專利技術具有的有益效果是：本專利技術的UHFRFID標簽天線具有小型結構，且天線的帶寬能夠覆蓋全球的UHF射頻識別頻段，同時天線在基板的上半空間具有良好的全向性，其閱讀距離滿足一般的需求。可貼附于包含金屬材料在內不同物質屬性的目標物體表面使用。同時該天線具有良好的可調節特性，可通過調節開口諧振環尺寸來調節天線的匹配。附圖說明圖1為標簽天線的主視圖；圖2為標簽天線的側視圖；圖3為標簽天線的俯視圖；圖4為標簽天線的EBG周期結構俯視圖；圖5為標簽天線的回波損耗圖；圖6為915MHz時標簽天線的輻射方向圖。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術盡心進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。凡在本專利技術的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本專利技術的保護范圍之內。本設計的標簽天線是在耦合饋電上加載了兩對開口諧振環結構增加標簽天線的帶寬，又運用EBG結構增加增益和抗金屬特性。采用上述結構的標簽天線更加緊湊，帶寬寬，且易于調節。兩對開口諧振環結構可以產生四個頻率相近的諧振頻率，進行頻率簡并，可以拓展帶寬。基板的背部放置有EBG周期結構，此EBG周期結構作為標簽天線的一部分。EBG周期結構的采用實現抗金屬特性。本專利技術的標簽天線不僅僅應對抗金屬，而且對于復雜環境中的應用，也顯示出極為出色的抗干擾能力，所以本設計的RFID標簽天線是一種比較好的選擇。如圖1、2、3所示，根據本專利技術是基于EBG結構的小型抗金屬UHF標簽天線，其自上而下共五層結構，包括頂層是兩對開口諧振環加載在耦合饋電結構中的彎折偶極子且芯片焊接在chip處、其次一種微波高頻介質板、然后下面是EBG結構的上表面、接著是EBG結構的介質基板以及最下層是金屬地板。如圖3所示，它是由2對開口諧振環加載在饋電結構上；中間部分部分四條垂直的矩形條構成一對開口諧振環，諧振環是垂直放置的，是為了結構的緊湊，水平的一對開口諧振環位于垂直放置的諧振環中間，一大一小。采用空間耦合進行饋電的方式，加載諧振環及此種饋電方式可以拓寬天線的帶寬。天線的輻射枝節采用彎折線的形式來減小尺寸。具體天線的參數如下：L=35,W=18,A1=20.6,A2=18,A3=16,A4=15.5,A5=13,m=8.3,n=3.1,a=10.7，b=7.3,c=1,s=8.3,h=2.8,w1=1,g=0.7,g1=1,w2=1.5,w3=2.5,d=0.6。各參數的單位為mm。天線的EBG周期結構的俯視圖，如圖4所示，它是由方形面EBG結構單元周期組成的，其單元的邊長為ss，單元與單元之間的縫隙為gap。EBG的上表面通過短路針與最后層的地板進行連接，短路的半徑為rr。具體的參數ss=28，gap=1mm，rr=1mm。該天線仿真的回波損耗圖，如圖5所示，所采用的芯片是Alien公司的Higgs系列。調整耦合饋電結構調整天線的匹配結構，最終的帶寬覆蓋了860MHz~960MHz整個超高頻頻段。且中心頻率在915MHz。標簽天線的仿真輻射方向圖，如圖6所示，在EBG周期結構的上半平面，標簽天線表現為良好的輻射特性，且天線的增益在915MHz時約為1.3dBi，具有不錯的增益。本專利技術的RFID標簽的優點包括：（1）標簽天線的尺寸小且閱讀距離遠。如圖1，整個天線的尺寸只有49mm×28mm，是RFID天線中較為小型的類型。標簽的最遠閱讀距離可以達到9.59m，遠超過類似尺寸的其他RFID標簽。（2）標簽天線帶寬覆蓋世界整個超高頻頻段，且工作良好。如圖5所示，天線可以正常工作在915MHz頻點下，完全可以滿足大多數RFID應用場合的設計需要。（3）標簽天線在其上半空間具有良好的輻射特性。（4）加載EBG周期結構作為反射地板。該結構的加載使標簽天線的具有抗金屬特性，且基本不受金屬環境的影響，另外也相應增加了天線的讀取距離，使其定向性。本專利技術陳述了一種加載了兩對開口諧振環結構的耦合饋電方式的小型抗金屬UHFRFID標簽天線，創新性地將開口諧振環結構加載在天線饋電的結構上，同時運用了超材料之一的EBG周期結構做為標簽天線的反射底板，使得RFID天線帶寬覆蓋整個超高頻段且具有抗金屬特性，同時整個天線尺寸很小，且在天線面的上表面具有良好的輻射特性，適用于貼附在目標物體的表面，而且可以在復雜的環境中運用。本設計采用的介質板常見且價格便宜。而其結構加工制作簡單方便且成本低廉。綜上所述，設計出的RFID標簽天線不僅克服了傳統RFID天線的只適用于簡單應用環境問題，而且還具有尺寸小，閱讀距離遠，結構簡單，成本低等優點，因此有著廣闊的應用價值和市場潛力。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于EBG結構的小型抗金屬UHF標簽天線，共有五層，其特征在于：頂層為兩對開口諧振環加載在耦合饋電結構中的彎折偶極子結構且芯片焊接在chip處；次定層為微波高頻介質板；中間層為EBG結構的上表面；次底層為EBG結構的介質基板；底層為金屬地板。

【技術特征摘要】
1.基于EBG結構的小型抗金屬UHF標簽天線，共有五層，其特征在于：頂層為彎折偶極子結構，所述的彎折偶極子結構利用設置在頂層上的耦合饋電結構進行耦合饋電，所述的耦合饋電結構為帶有缺口的長方形環狀結構，芯片焊接在缺口處，且所述長方形環狀結構的焊接有芯片的邊上加載有垂直放置的一對開口諧振環和位于所述垂直...

【專利技術屬性】
技術研發人員：項鐵銘，趙學田，孟超，張范琦，
申請(專利權)人：杭州電子科技大學，
類型：發明
國別省市：浙江;33