[发明专利]基于Z型六角铁氧体的射频识别天线

说明书

所属技术领域

本发明属于无线通讯天线，尤其是微带天线制造领域。

背景技术

近年来，小型化，高速和微波频段的电子设备已经得到广泛应用， 而在上述应用环境下的具体场合，需具有低剖面，小型化，高增益的 天线作为收发设备，例如，在海运、水运、公路和铁路中的集装箱运 输中，需要能识别快速移动的电子标签，在上述通信设备中使用的天 线首先也需要在上述频带中起到高增益的作用，并且从其使用的角度 看需要小型化且是低剖面的，且须满足ISO 18000-4空中接口标准。 对于小型化和高增益的矛盾目前还没有理想的解决方法。

发明内容

鉴于现有技术的以上缺点，本发明的目的是研究基于Z型六角铁 氧体的射频识别天线，使之克服现有技术的以上缺点。

本发明的目的是通过如下的手段实现的。

基于Z型六角铁氧体的射频识别天线，该天线具有至少一层Z型 六角铁氧体基片，一层空气层，和一个金属基片，和一个金属反射腔， 和金属接地面，和一个变形金属微带线，及射频识别芯片。

本发明合理的结构和基质层及本发明所采用的各向异性六角铁 氧体，在保证增益的前提下，有效地实现天线尺寸的小型化。

附图说明

图1本发明实施例天线的俯视图。

图2为本发明实施例天线的侧视图。

图3是本发明实施例天线回波损耗图。

具体实施方式

实施例1：

如图1和图2所示：基于Z型六角铁氧体的射频识别天线，具 有Z型六角铁氧体磁性材料基片1，一层空气层2，和一个金属基片 3，和一个金属反射腔4，和金属接地面5，和一个变形金属微带线6， 及射频识别芯片9，7为金属基片开槽，8为金属接地面缝隙。

本实例中六角铁氧体材料机械加工为40mm*30mm*2mm的矩形 微带贴片，使用的ε′＝4，μ′＝4.7，除此外，六角铁氧体下方均用铜 箔覆盖，在下方铜箔处有一金属反射腔4，其尺寸为 40mm*28mm*2.5mm，接地板上方8.1mm处有金属基片3，并在3上 开槽，在六角铁氧体基片1上方的变形微带馈电线6为一段折线，其 几何结构可分为三段，第一段为覆盖在六角铁氧体基片1上的矩形微 带线(尺寸为10mm*2.5mm)，第二段为垂直于六角铁氧体基片1的 矩形微带线(尺寸为5mm*2.5mm)，第三段为U型微带线(尺寸为两个 U型边边长均为7mm*2mm，连接两个U型边的线段为8mm*2.5mm) 将三段微带线焊接为一个整体，使其成为一段折线，天线的馈电方式 为弯折线并采用双馈电的做法，这种做法不仅能带来天线增益的提 高，还可以实现天线的谐振频率可调，从而实现天线部分可重构，即 有一部分馈线留在了空气层中，并没有和六角铁氧体基片粘合在一 起，而我们可以通过优化的方法对馈线在空气层中的部分进行全局电 磁仿真，直至找到最佳谐振点，从而使天线能够在理想的频率点与芯 片匹配。这样即使使用不同的芯片，也不会影响天线的可用性本实 例中的天线是应用于微波频段射频识别，即2.45GHz的RFID中。

Z型六角铁氧体主配方是：Ba₃Me₂Fe₂₄O₄₁其中Me为：Co，Zn， Ni，Mg，Cu之一；它的烧结温度控制在1150℃～1300℃，并通过加 入微量的氧化物Bi₂O₃、MnO₂、GeO₂、SiO₂之一调节介电常数和磁导率， 使得介电常数的实部ε′在1～20，磁导率的实部μ′在1～10，在 100MHz～3GHz频率的某个频段内能够使介电常数或磁导率保持在某 一数值上基本不变。

本实施例的几何尺寸为40mm*30mm*10.6mm，传统的该种微 带天线的回波损耗为-10～-15dB，增益为4～5dBi，而采用本实例的天 线，ε′＝4～7，μ′＝3～6，回波损耗可达到-20～-35dB，增益可以 达到5～7.5dBi。达到这样的效果，主要是采用Z型六角铁氧体基片， 另外还有两个原因是：(1)本天线采用的双层介质层，即空气层和各 向异性六角铁氧体基片，使用此种介质结构可以尽可能的减小天线的 尺寸，(2)天线的馈线部分采用弯折线并采用双馈电的做法，采用此 方式可以延长馈电线的有效辐射面积，从而提高增益，即比传统的馈 电方式提高1～2dBi。