[发明专利]一款应用于UHF频段RFID系统的抗金属标签天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种射频识别电子标签，其特征是工作于超高频段、应用在车牌上。

背景技术

射频识别(Radio Frequency Identification，简称RFID)是一种通过无线射频方式进行非接触式的双向数据通信，从而对目标加以识别的技术。射频识别系统一般由阅读器(Reader)和电子标签(Tag)组成。电子标签由片上天线和芯片组成，通过电磁波与阅读器进行数据交换，具有智能读写和加密通信功能。天线是RFID系统中至关重要的装置，RFID系统通过射频天线来实现发射、接收电磁波，从而实现阅读器对电子标签的识别。

射频识别系统主要工作在低频、高频、超高频和微波频段。低频和高频射频系统通过电感耦合的方式完成识别，读取距离近。而超高频和微波射频系统通过电磁波传递的方式完成识别，读取距离较远。目前，国际标准推荐超高频(Ultra High Frequency，简称UHF)频段RFID设备的使用频率是860MHz～960MHz。其中，北美使用的频段是902MHz～928MHz，欧洲使用的频段是865MHz～868MHz。中国信息产业部于2007年四月发布了UHF频段RFID系统应用规定，中国采用840MHz～845MHz和920MHz～925MHz作为UHF频段RFID系统使用频段，无线发射设备的功率规定为2W ERP。电子标签分为有源标签和无源标签，有源标签自身携带电池为其与阅读器通信提供能量，而无源标签则通过标签天线接收从阅读器发送的电磁波获得能量激活芯片。

超高频段的射频对金属非常敏感，当超高频标签放置在金属表面时，标签的读取距离会迅速减小，甚至不能读取。这是因为金属这样的边界条件改变了标签天线的辐射效率、阻抗匹配和方向图。而相当一部分的超高频射频应用中，需要将标签贴于金属表面，如车辆、集装箱和金属盒等等。因为平面天线结构标签制作成本低，更适合大规模生产，所以研究平面结构的抗金属标签天线很有实际价值。而目前现有的可应用在金属背景的平面结构标签天线的识读距离一般在10m以内，已有的天线要么带宽好增益很低，要么增益高带宽很窄。如何克服这个问题是本发明的研究重点。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明针对车牌的具体应用提出一种宽带、高增益的超高频抗金属标签天线。该抗金属天线具有宽带、高增益特性，其可置于高3mm、平面大小为90mm*65mm的金属腔体中。该天线可形成谐振双频，-3dB带宽为900MHz～944MHz，在915MHz处的增益达4.77dBi。采用合适的读写器，本发明抗金属天线在美国902MHz～928MHz频段内的理论识读距离大于16米。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是设计一款应用于UHF频段RFID系统的抗金属标签天线，其包括金属底板、介质板、金属过孔和天线结构。天线结构在介质板上表面，金属底板在介质板的下表面，天线结构通过金属过孔和金属底板连通。其中，天线结构包含不对称的金属辐射面、第一馈线、第二馈线、连接辐射面且平行于馈线的两段开路线。第一馈线右侧和第二馈线左侧连接标签芯片，第一馈线左侧通过打孔方式实现短路，第二馈线右侧连接不对称的辐射面。天线的辐射面不对称，使得电流路径不同，从而使得天线的双频逼近同一谐振点，扩大了天线带宽。通过加入馈线附近的两段开路线，增加了电流路径，有益于天线辐射模式的扩展。

与现有技术相比，本发明有如下的优点和有益效果：

(1)本发明一款应用于UHF频段RFID系统的抗金属标签天线以辐射面不对称的方式，使得电流路径不同，通过调节使得天线的双频逼近同一谐振点附近，扩大了天线带宽。

(2)本发明一款应用于UHF频段RFID系统的抗金属标签天线通过金属过孔，连接平面天线结构和金属接地板，增大了天线增益。

(3)本发明一款应用于UHF频段RFID系统的抗金属标签天线应用在金属腔体中，具有体积小、结构简单等特点。

(4)本发明一款应用于UHF频段RFID系统的抗金属标签天线在900MHz-940MHz范围内的理论读取距离大于16m，可应用于高速行驶的车辆识别系统中。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

图1是一款应用于UHF频段RFID系统抗金属标签天线结构示意图；

图2是一款应用于UHF频段RFID系统抗金属标签天线俯视图；

图3是一款应用于UHF频段RFID系统抗金属标签天线侧视图；