[发明专利]超短间距准八木抗金属天线及利用该天线的电子标签有效

专利信息
申请号: 200810041251.9 申请日: 2008-07-31
公开(公告)号: CN101330170A 公开(公告)日: 2008-12-24
发明(设计)人: 黄俊青;袁瑛;袁斌 申请(专利权)人: 黄俊青;袁瑛;袁斌
主分类号: H01Q19/00 分类号: H01Q19/00;H01Q19/10;H01Q19/28;H01Q1/38;G06K19/077
代理公司: 上海光华专利事务所 代理人: 余明伟
地址: 200051上海市长*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 超短 间距 准八木抗 金属 天线 利用 电子标签
【说明书】:

技术领域

本发明属于无线通讯技术领域,涉及一种天线,尤其涉及一种超短间距准八木抗金属天 线;与此同时,本发明还涉及利用该超短间距准八木抗金属天线制作的电子标签。

背景技术

八木天线系上世纪由日本人八木和宇田发明,由反射器、有源振子和引向振子组成。有 源振子处于反射器与引向振子之间,有源振子指向引向振子的方向为天线的辐射方向,而有 源振子指向反射器的方向与辐射方向相反。反射器长度比有源振子稍长,起向有源振子反射 来波的作用。引向器可以有数个,每根长度均略短于有源振子。引向器越多,辐射方向越尖 锐,增益越高,但随之而来的是体积和自重的增加,以及成本加大等问题。

现有的八木天线中,振子间距大致为0.25倍真空工作波长,振子长度一般为0.5倍真空 工作波长。该天线广泛应用于无线通讯领域,但天线尺寸在现代无线通讯领域,尤其在射频 识别(Radio Frequency Identity,RFID)领域已显过大,无法满足实际使用的需要。多年 来,人们始终致力于八木天线的小型化工作。

本发明还涉及RFID技术;RFID技术是利用无线射频方式进行非接触双向通信,以达到识 别目的并交换数据的自动识别技术。RFID应用领域日益扩大,现已涉及到人们日常生活的各 个方面,同时对信息的传输速率、识别距离、防碰撞性提出了更高的要求,推动着RFID往更 高的使用频率上发展(900MHz,2.45GHz,5.8GHz)。

RFID标签天线主要有线圈型、微带贴片型、偶极子型(又称“对称振子型”)三种。天线 的结构和环境因素对天线性能有很大影响。天线的结构决定了天线方向图,阻抗特性,驻波 比,天线增益,极化方向和工作频段等特性。天线特性也受到所贴附物体形状及物理特性的 影响。在RFID实际的应用中,有相当部分的场合都不可避免的要和金属体打交道。传统技术 中,金属的密距耦合效应将使天线性能参数改变,导致标签无法在具有金属表面的物体上(例 如钢质货架、集装箱、汽车、钢板等)正常工作,而只能使用于非金属表面(例如塑料、木材 等)或增大天线与金属物体的距离来保证天线的性能。但是,射频识别应用最为广泛的物流行 业中,多涉及金属物品,金属敏感性这一缺点大大限制了RFID技术在物流行业的普及。当前, 业界和学术界对此问题已展开大量研究,取得了一些成果。

第一种解决方案是通过调整标签天线与金属表面的距离实现。当标签离金属表面的距离 为0.25λ0时,天线处及远场位置,金属表面造成的反射波和工作用电磁波将同相叠加,天线的 性能将得以保持甚至改善。但该方法不可避免的衍生问题是天线的厚度与体积大大增加,不 便于天线以标签形式固定在物体表面使用。

第二种方法是在金属物体和天线之间填充高介电常数物质和特殊结构(如电磁带隙 (Electromagnetic Band-Gap,EBG)结构)。通过该结构使金属物体和天线之间的电磁波波长缩 短,以此使反射波变成有助于天线正常工作的电磁波。如公开号为CN201047949的中国专利利 用聚四氟乙烯作为基板,该基板进一步粘贴于有机玻璃基板上来形成金属体与天线之间的填 充物;公开号为CN1866610的中国专利结合了电磁带隙结构的优点及高介微波材料的各自的优 点,制造的天线抑制了因高介微波材料表面波引起的能量损耗,提高了天线的辐射效率与增 益;申请号为PCT/JP2007/001287的国际专利也是利用EBG结构来实现抗金属RFID天线的案例 之一。然而,本方法利用的EBG结构复杂,加工制造难度大,这势必带来造价昂贵等问题; 采用过高介电常数物质做填充物,虽可有效缩短电磁波波长,但不同物质交界面上过大的介 电常数差值,会在交界面上即刻引起电磁波的较大反射,致使引入填充物以缩短电磁波波长 的初衷无法达成;采用相对空气较高的介电常数物质做填充物,虽可克服上述不足,但由于 波长的缩短效应由公式(1~2)决定,故仅仅凭此单一技术在极短的距离内(如<0.02真空波长) 来弱化反射波影响,其效果极其有限,更遑论对反射波加以利用。

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