[发明专利]覆盖全球UHF RFID频段的标签天线和电子标签

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域中的宽频带小型化超高频天线和电子标签，特别是工作在超高频(UHF)射频识别系统中的宽频带小型化标签天线和电子标签。 

背景技术

无线射频识别(RFID)技术是利用射频信号来自动识别物体的一种技术。RFID系统一般由电子标签(包括芯片和标签天线)、阅读器和电脑等组成。当前，射频识别常用的工作频率有低频频段(125KHz、134KHz)、高频频段(13.56MHz)、超高频(UHF)段(840～960MHz)和2.45GHz以上的微波频段等。超高频段和微波频段由于具有操作距离远、通信速度快、尺寸小等优点，已在停车收费、物流、公共交通和汽车安全防盗等领域逐渐得到应用。 

全球各国家对UHF RFID工作频段的规定不同，例如840MHz～845MHz(中国)、920MHz～925MHz(中国)、868MHz～870MHz(欧洲)、902MHz～928MHz(北美和南美)、952MHz～954MHz(日本)，这个给射频识别技术的全球化应用造成了一定的困难。设计一种能覆盖世界各国UHF RFID频率范围的标签天线，对于RFID技术的全球化应用是极为重要的。例如，随着物流的发展RFID标签常用于货物的自动识别中。要在全球范围内使货物被容易地识别，就必须要求RFID标签能工作在一个很宽的频带内，从而保证标签中的信息能在世界各地被正确地识别出来。 

为了实现让标签天线工作在全球UHF RFID频段840MHz～960MHz这个目标，近年来不少专家学者对宽频带超高频天线进行了研究。例如，Son，H.W.和Pyo，C.S.在文献″Design of RFID tag antennas using an inductively coupled feed″中提出用电感耦合结构来展宽标签天线的带宽，但他们所给出天线尺寸比较大(80mm×17.2mm)；C.C.Chang和Y.C.Lo在文献″Broadband RFID tag antenna with capacitively coupled structure″中提出用电容耦合结构来展宽标签天线的带宽，天线结构简单，但带宽比较窄，仅有65MHz；Cho C.，Choo H.和Park I.在文献″Broadband RFID tag antenna with quasi-isotropic radiation pattern″通过调节双T型匹配网络实现宽频带标签天线，可用带宽从848MHz到926MHz，但还没有完全覆盖全球UHF RFID频段；文献“UHF RFID tag antenna with broadband characteristic”中Xu L.、Hu B.J.和Wang J.提出的天线虽然覆盖了UHF RFID频段，但需要多层介质板、结构复杂，且天线尺寸大(106mm×44mm)；发明专利“多应用环境下的宽带UHF RFID电子标签天线”(申请号：200810029161.8)提出了一种辐射主体为两个均带有T型缝隙辐射铜片的宽带 UHF RFID电子标签天线，该天线基板为三层结构、结构复杂，能覆盖的频率段仅为866MHz～928MHz。 

由上可见，设计一种能工作在超高频射频识别系统的宽频带小型化标签天线对于射频识别技术的应用与发展是十分重要的。 

发明内容

发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种能覆盖全球UHF RFID频段的标签天线和电子标签。 

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种覆盖全球UHF RFID频段的标签天线(简称“全覆盖标签天线”)，包括一对相互连接的开口谐振环和一个电感耦合引向线，所述相互连接的开口谐振环包括小尺寸开口谐振环和大尺寸开口谐振环，所述电感耦合引向线平行于大尺寸开口谐振环开口处。 

开口谐振环的尺寸采用仿真软件优化得到。经过尺寸优化后，小尺寸开口谐振环的谐振频率和大尺寸开口谐振环的谐振频率邻近，表现为天线输入端的电压驻波比的频率特性为覆盖小尺寸开口谐振环和大尺寸开口谐振环各自谐振频点，形成大波谷。这种相互连接的开口谐振环对达到拓宽标签天线工作频率范围，构造小型宽带标签天线的目的。 

所述电感耦合引向线平行于大尺寸开口谐振环开口处，是用来获取更好的天线辐射特性，其尺寸采用仿真软件优化得到。 

所述全覆盖标签天线为金属材质(如：铜、铝、银)，并印刷在绝缘介质基板上(如：FR4环氧树脂基板、聚四氟乙烯材质)。