[发明专利]耦合馈电水平全向环形RFID标签天线

说明书

技术领域

本发明属于天线技术与无线通信领域，涉及一种耦合馈电水平全向环形RFID标签天线。

背景技术

射频识别即RFID（Radio Frequency Identification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触的通信技术。常用的无源RFID有低频（125k~134.2K）、高频（13.56Mhz）、超高频（860-960MHz）。

RFID标签天线作为RFID系统的重要组成部分，它的性能将极大的影响整个RFID系统的效率与质量。影响RFID天线性能的主要因素包括天线的尺寸、工作频段、阻抗及增益等。一般常用的RFID天线常采用弯折线型偶极子形式，便于缩减天线尺寸及天线加工。该类型天线方向图为垂直于天线面，因此使用时贴附于目标物体垂直外表面。

当目标物体的垂直侧面为不规则面或者面积不足以提供RFID标签贴附的空间时，RFID标签需要贴附于目标物体的顶面或底面，偶极子形式的RFID天线不再适用。为了应对这种特殊情况，方向图平行于天线面的RFID标签天线是一种比较好的选择。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种耦合馈电水平全向环形RFID标签天线。

本发明采用一个周期性加载电容的圆环作为辐射外环，同心的内环作为耦合馈电结构，且内环加载一交指电容及与电容对称的RFID芯片Impinj Monza4 Dura。

本发明采用的技术方案是：

耦合馈电水平全向环形RFID标签，包括基底、辐射外环及耦合馈电内环结构，辐射外环与馈电内环为同心结构。

其中，辐射外环中周期性加载四个交指电容，四个交指电容结构相同；

其中，馈电内环加载一个交指电容与一个RFID芯片，电容与芯片关于馈电内环圆心对称。

本发明具有的有益效果是：

本发明的RFID天线具有小型结构，且能够工作在FCC频段（902-928MHz）下，同时天线在水平面上具有良好的全向性，其阅读距离可以达到9.5m，可贴附于目标物体的顶面与底面使用。同时该天线具有良好的可调节特性，可通过调节外环与内环的电容轻松实现整体尺寸的调节。

附图说明

图1为天线的整体结构图；

图2为外环中交指电容的结构图；

图3为内环中的交指电容的结构图；

图4为天线的输入阻抗测试结果图。

图5为标签的阅读距离测试图。

图6为925MHz时标签的方向性测试图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详述：

如图1所示，本发明中MIMO天线由辐射外环1-1和馈电内环1-2组成。天线的总体尺寸是43 mm×43 mm，基底1-6采用的是RFID标签加工中常用的PET材料，它的介电常数为4.3，结构参数为45mm × 45mm × 0.05mm。外环上周期加载四个结构相同的交指电容1-3，内环加载一个交指电容1-4，RFID芯片1-5置于内环上与交指电容对称的。外环半径（从圆心到环宽中间处）为20mm，环宽3mm；内环半径（从圆心到环宽中间处）为10mm，环宽3mm。

外环加载的交指电容的结构如图2所示，它是由3对交指组成的。每对交指为两个平行且在平行方向的有一定间距的金属结构。指长为13.1 mm，指宽为0.3 mm，指间距为0.24 mm，一对指（比如2-1与2-2）之间的平行方向间距为0.3 mm。

内环加载的交指电容结构如图3所示，它是由图二中的水平指变成了弧形指。其中指长为78°（相对于内环），指宽为0.3 mm，指间距为0.24 mm，一对指之间的位移为2°。

该天线测试的输入阻抗如图4所示，所测得阻抗在925MHz时为11+144j欧姆，与芯片Monza4 Dura的阻抗11+143j达到共轭匹配。标签在925MHz时可以达到最优效果。

标签的测试最远阅读距离如图5所示，在925MHz时，最远阅读距离可以达到9.5m，在FCC频段（902-928MHz）内标签表现良好。

标签在925MHz时不同方向的阅读距离如图6所示，在天线面上不同角度位置测试，天线的阅读距离为9.32-9.5m，在天线面上全向性优良。

本发明的RFID标签的优点包括：