[发明专利]一种超材料RFID标签天线

说明书

本发明涉及一种超材料RFID标签天线，其特征在于，包括若干第一超材料单元和第二超材料单元；每一第一超材料单元均包括第一基板，每一第一基板的顶部中心均刻蚀有对应第一十字单元、每一第一十字单元的外侧均刻蚀有对应第一谐振环构成对应第一超材料单元，若干第一超材料单元依次横向连接并固定设置在折叠偶极子天线的一侧；每一第二超材料单元均包括第二基板，每一第二基板的顶部中心均刻蚀有对应第二十字单元、每一第二十字单元的外侧均刻蚀有对应第二谐振环构成对应第二超材料单元，若干第二超材料单元依次横向连接并固定设置在折叠偶极子天线的另一侧，本发明可广泛用于超材料加载领域中。

技术领域

本发明是关于一种超材料RFID(radiation frequency identification，射频识别)标签天线，属于超材料加载领域。

背景技术

随着5G通信和物联网的发展，射频识别作为一种通过射频信号空间耦合实现非接触式自动识别的方法，被广泛应用于医药、军事和民用领域中。基本的RFID系统包括读写器、天线和芯片三部分，在RFID信息读写过程中，天线起着重要的作用。随着智慧交通、智慧城市等智慧产业的出现，对于高性能RFID天线的需求日益增长。RFID天线分为两种，一种是读写器天线，一种是标签天线，两种天线的工作频率和增益决定RFID系统的工作频率及读取距离，提高天线性能最主要的方面就是提升天线增益。超材料是一种能够显示出自然材料所不具备的特殊物理性质的人工设计结构，因其能实现负介电常数和负磁导率，又被称作“左手材料”。特定介电常数的低损耗介质材料可以存储电磁波能量，正是利用这一原理，在天线的周围加载超材料可以相对改变辐射特性，从而达到波束收敛的效果，在将波束收敛的同时，可以增大天线辐射增益，从而提高天线辐射效率。

目前，常用超材料提升标签天线增益的方式有两种：一种是作为“反射板”朝特定方向反射电磁能量从而改善天线性能；另一种是在天线上直接加载超材料结构，通过改善天线中的电流分布来提高天线增益。超材料加载方法是改善天线性能的重要手段。

然而，现有的超材料“反射阵列”加载方式，不可避免地会增大天线的整体剖面，这与标签天线所要求的低剖面相悖；现有直接在天线上加载超材料的方式，增益明显提升时，超材料加载天线整体尺寸过大，这与一张“IC”卡尺寸差别较大；超材料加载后尺寸在“IC”卡大小范围内时，增益性能改善不明显。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种尺寸小且增益性能改善明显的超材料RFID标签天线。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种超材料RFID标签天线，包括若干第一超材料单元和第二超材料单元；

每一所述第一超材料单元均包括第一基板，每一所述第一基板的顶部中心均刻蚀有对应第一十字单元、每一所述第一十字单元的外侧均刻蚀有对应第一谐振环构成对应所述第一超材料单元，若干所述第一超材料单元依次横向连接并固定设置在折叠偶极子天线的一侧；

每一所述第二超材料单元均包括第二基板，每一所述第二基板的顶部中心均刻蚀有对应第二十字单元、每一所述第二十字单元的外侧均刻蚀有对应第二谐振环构成对应所述第二超材料单元，若干所述第二超材料单元依次横向连接并固定设置在所述折叠偶极子天线的另一侧；

所述第一谐振环和第二谐振环均为同心圆开口结构，每一所述第一谐振环的开口均位于远离所述折叠偶极子天线的一侧，每一所述第二谐振环的开口均位于靠近所述折叠偶极子天线的一侧。

进一步地，每一所述第一十字单元和第二十字单元上均刻蚀有对应圆环构成凯尔特十字结构。

进一步地，每一所述第一谐振环和第二谐振环均包括两个同心圆，每一所述第一谐振环和第二谐振环位于外侧的同心圆均设置有所述开口。

进一步地，每一所述第一谐振环的圆心均与对应所述第一十字单元的中心重合，每一所述第二谐振环的圆心均与对应所述第二十字单元的中心重合。