一種超寬帶雙極化無(wú)芯片rfid標(biāo)簽的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超寬帶雙極化無(wú)芯片RFID標(biāo)簽，包括天線輻射單元及介質(zhì)基板，所述天線輻射單元位于介質(zhì)基板的上表面，所述天線輻射單元由正方形貼片構(gòu)成，所述正方形貼片開有四個(gè)開槽結(jié)構(gòu)，分別為第一、第二、第三及第四開槽結(jié)構(gòu)，所述第一及第三開槽結(jié)構(gòu)位于正方形貼片的主對(duì)角線上，并關(guān)于正方形貼片中心對(duì)稱，所述第二及第四開槽結(jié)構(gòu)位于正方形貼片的副對(duì)角線上，并關(guān)于正方形貼片中心對(duì)稱。該標(biāo)簽天線具有小型化、大容量、高極化隔離度、高頻帶利用率、易印刷等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種超寬帶雙極化無(wú)芯片RF ID標(biāo)簽
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，具體涉及一種超寬帶雙極化無(wú)芯片RFID標(biāo)簽。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著智能感知、識(shí)別技術(shù)與普適計(jì)算的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,1T)被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。射頻識(shí)別(Rad1Frequency Identificat1n，RFID)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分和關(guān)鍵核心技術(shù)，可利用射頻(Rad1 Frequency，RF)信號(hào)進(jìn)行非接觸雙向無(wú)線通信，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的自動(dòng)識(shí)別。典型的RFID系統(tǒng)由閱讀器(Reader)、標(biāo)簽(Tag)和應(yīng)用系統(tǒng)(Applicat1n System)三部分組成。其中，標(biāo)簽起著附著于物體，并將物體的信息發(fā)送給閱讀器的作用。由于數(shù)以十億計(jì)的RF ID標(biāo)簽的大規(guī)模應(yīng)用，整個(gè)RF ID系統(tǒng)的部署費(fèi)用越來(lái)越取決于RF ID標(biāo)簽的成本。傳統(tǒng)的RFID標(biāo)簽由天線與集成電路(Integrated Circuit，IC)兩部分組成，其成本主要集中在IC上。相比于光學(xué)條形碼的印刷成本(0.01美元)，目前的RFID標(biāo)簽成本(0.1美元)仍然較高。因此，去掉集成電路1C，研制出低成本的無(wú)芯片RFID標(biāo)簽成為當(dāng)前RFID技術(shù)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。
[0003]目前無(wú)芯片RFID標(biāo)簽的設(shè)計(jì)中，基于頻域編碼的無(wú)芯片RFID標(biāo)簽因其大容量、易印刷而成為主流。但其中大多數(shù)設(shè)計(jì)僅利用到了一個(gè)極化方向，存在頻帶利用率低、標(biāo)簽容量小、尺寸大等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明提供一種超寬帶雙極化無(wú)芯片RFID標(biāo)簽。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種超寬帶雙極化無(wú)芯片RFID標(biāo)簽，包括天線輻射單元及介質(zhì)基板，所述天線輻射單元位于介質(zhì)基板的上表面，所述天線輻射單元由正方形貼片構(gòu)成，所述正方形貼片設(shè)有四個(gè)開槽結(jié)構(gòu)，分別為第一、第二、第三及第四開槽結(jié)構(gòu)，所述第一及第三開槽結(jié)構(gòu)位于正方形貼片的主對(duì)角線上，并關(guān)于正方形貼片中心對(duì)稱，所述第二及第四開槽結(jié)構(gòu)位于正方形貼片的副對(duì)角線上，并關(guān)于正方形貼片中心對(duì)稱。
[0007]所述第一、第二、第三及第四開槽結(jié)構(gòu)相同，由至少一條縫隙構(gòu)成，當(dāng)縫隙數(shù)大于I條時(shí)，縫隙呈嵌套分布，所述縫隙均為箭頭形反向開槽結(jié)構(gòu)。
[0008]所述箭頭形反向開槽結(jié)構(gòu)包括水平臂、垂直臂及連接兩條臂的斜45度U型彎折臂，每條縫隙的水平臂及垂直臂長(zhǎng)度相同。
[0009]當(dāng)縫隙數(shù)大于I條時(shí)，不同縫隙的水平臂及垂直臂的長(zhǎng)度不同。
[0010]各縫隙的斜45度U型彎折臂長(zhǎng)度相同，開口朝向均背離正方形貼片的中心。
[0011]當(dāng)縫隙數(shù)大于I條時(shí)，縫隙的水平臂及垂直臂的長(zhǎng)度按照嵌套由外及內(nèi)的順序依次遞減。
[0012]所述介質(zhì)基板為單層。
[0013]所述天線輻射單元采用雙極化激勵(lì)，所述雙極化激勵(lì)為相互正交的主、副對(duì)角線極化方向上的線性極化平面波。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
[0015](I)本發(fā)明提供了一種低成本、高頻譜利用率、大容量的雙極化無(wú)芯片RFID標(biāo)簽天線；
[0016](2)輻射貼片表面開槽可在某一頻點(diǎn)處產(chǎn)生諧振，使得相應(yīng)頻點(diǎn)處的雷達(dá)散射截面(RCS)產(chǎn)生陷波，改變縫隙長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)陷波位置，從而實(shí)現(xiàn)編碼；
[0017](3)本發(fā)明采用主、副對(duì)角線雙極化激勵(lì)，可分別激勵(lì)起主、副對(duì)角線方向的線極化波，實(shí)現(xiàn)極化分集，使頻譜利用率提高50% ;
[0018](4)對(duì)稱結(jié)構(gòu)可增大兩個(gè)極化方向上的隔離度，增大品質(zhì)因數(shù)(Q值)，減小陷波帶寬，在給定的超寬帶頻帶內(nèi)可容納更多的陷波，從而大大提高頻譜利用率；
[0019](5)箭頭形結(jié)構(gòu)及斜45度U型彎折可有效延長(zhǎng)電流路徑，縮小標(biāo)簽尺寸，使標(biāo)簽變得更加緊湊。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1(a)是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖1(b)是本發(fā)明的側(cè)視圖；
[0022]圖2是本發(fā)明圖1(a)的尺寸不意圖；
[0023]圖3 (a)是本發(fā)明一種超寬帶雙極化無(wú)芯片RFID標(biāo)簽編碼1-1010101010 +j-1010101010的雷達(dá)散射截面RCS圖；
[0024]圖3(b)是本發(fā)明一種超寬帶雙極化無(wú)芯片RFID標(biāo)簽編碼1-1111111111 + j-1010101010的雷達(dá)散射截面RCS圖；
[0025]圖3(c)是本發(fā)明一種超寬帶雙極化無(wú)芯片RFID標(biāo)簽編碼1-0000000000 + j-1010101010的雷達(dá)散射截面RCS圖；
[0026]圖3(d)是本發(fā)明一種超寬帶雙極化無(wú)芯片RFID標(biāo)簽編碼1-1100010101 +j-1010101010的雷達(dá)散射截面RCS圖；
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0028]實(shí)施例
[0029]一種超寬帶雙極化無(wú)芯片RFID標(biāo)簽，包括天線輻射單元2及介質(zhì)基板I，所述天線輻射單元2位于介質(zhì)基板I的上表面，所述天線輻射單元由正方形貼片構(gòu)成，所述正方形貼片開有四個(gè)開槽結(jié)構(gòu)，分別為第一、第二、第三及第四開槽結(jié)構(gòu)，所述第一及第三開槽結(jié)構(gòu)位于正方形貼片的主對(duì)角線上，并關(guān)于正方形貼片中心對(duì)稱，所述第二及第四開槽結(jié)構(gòu)位于正方形貼片的副對(duì)角線上，并關(guān)于正方形貼片中心對(duì)稱。
[0030]所述第一、第二、第三及第四開槽結(jié)構(gòu)相同，至少由一條縫隙構(gòu)成，當(dāng)縫隙數(shù)大于I條時(shí)，縫隙呈嵌套分布，所述縫隙均為箭頭形反向開槽結(jié)構(gòu)。
[0031]所述箭頭形反向開槽結(jié)構(gòu)包括水平臂、垂直臂及連接兩條臂的斜45度U型彎折臂，每條縫隙的水平臂及垂直臂長(zhǎng)度相同。
[0032]當(dāng)縫隙數(shù)大于I條時(shí)，不同縫隙的水平臂及垂直臂的長(zhǎng)度不同。
[0033]各縫隙的斜45度U型彎折臂長(zhǎng)度相同，開口朝向均背離正方形貼片的中心，所述U型彎折臂位于正方形貼片的對(duì)角線上。
[0034]當(dāng)縫隙數(shù)大于I條時(shí)，縫隙的水平臂及垂直臂的長(zhǎng)度按照嵌套由外及內(nèi)的順序依次遞減，所述不同縫隙的水平臂及垂直臂相互平行，相鄰縫隙之間的距離相等。
[0035]如圖1(a)及圖1(b)所示，本實(shí)施例中，第一、第二、第三及第四開槽結(jié)構(gòu)均由五條縫隙嵌套構(gòu)成，第一開槽結(jié)構(gòu)的五條縫隙3A、4A、5A、6A、7A，第一開槽結(jié)構(gòu)及第三開槽結(jié)構(gòu)沿著正方形貼片的主對(duì)角線，關(guān)于貼片中心對(duì)稱，第二開槽結(jié)構(gòu)及第四開槽結(jié)構(gòu)沿著正方形貼片的副對(duì)角線，關(guān)于貼片中心對(duì)稱。
[0036]如圖2所示，所述五條縫隙均為箭頭形反向開槽結(jié)構(gòu)，均包括水平臂、垂直臂及連接兩條臂的斜45度U型彎折臂，所述斜45度U型彎折臂位于正方形貼片的對(duì)角線上，開口朝向背離正方形貼片的中心，所述每條縫隙的水平臂及垂直臂的長(zhǎng)度相等，五條縫隙按照嵌套順序由外及內(nèi)的順序，其水平臂和垂直臂的長(zhǎng)度為Sl = llmm、S2 = 9.5mm、S3 = 8mm、S4 =6.5mm和S5 = 5mm。所述各縫隙的斜45度U型彎折臂長(zhǎng)度相同，其中，斜45度U型彎折臂長(zhǎng)邊為L(zhǎng)I = 1.92mm、短邊為Wl = 0.63mm，總長(zhǎng)度為4.47mm。
[0037]所述最外邊縫隙與貼片相隔W2= 1mm，所述主、副對(duì)角線縫隙相隔W3 = 1.11mm。所述主對(duì)角線極化方向坐標(biāo)系為i，所述副對(duì)角線極化方向坐標(biāo)系為j。
[0038]本發(fā)明采用箭頭形開槽及斜45度U型彎折，可以有效延長(zhǎng)電流路徑，實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽天線小型化。采用中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)可增大主、副對(duì)角線極化方向上的隔離度，增大Q值，減小陷波帶寬，在固定的超寬帶頻帶內(nèi)可容納更多的陷波，從而進(jìn)一步提高頻譜利用率。
[0039]每個(gè)箭頭形開槽的臂長(zhǎng)不等，按照嵌套由外向內(nèi)的順序，本實(shí)施例中五條縫隙的臂長(zhǎng)，所述臂長(zhǎng)包括水平臂+垂直臂+斜45度U型彎折臂的總長(zhǎng)度，位于外邊的縫隙臂長(zhǎng)3A為26.47mm，然后向內(nèi)逐漸遞減，依次為23.47_、20.47mm、17.47mm和14.47mm。所述五條縫隙寬度Ws均為0.2mm。
[0040]本實(shí)施例中，所述介質(zhì)基板采用TaconicTLX-O，其相對(duì)介電常數(shù)為2.45，電損耗角正切為0.0019，介質(zhì)基板邊長(zhǎng)為28mm，厚度H為1mm。所述天線福射貼片單元為正方形，邊長(zhǎng)L為26mm。
[0041]如圖3(a)所示，本發(fā)明采用主、副對(duì)角線雙極化平面電磁波入射，當(dāng)處于對(duì)稱結(jié)構(gòu)時(shí)，主對(duì)角線i極化方向和副對(duì)角線j極化方向產(chǎn)生相同的RCS陷波，因此曲線重合，此時(shí)標(biāo)簽編碼為1-1010101010+j-1010101010。所述陷波都處于超寬帶范圍(3.1-10.6GHz)內(nèi)。
[0042]如圖3(b)所示，將主對(duì)角線上的縫隙都減短0.2mm后，主對(duì)角線i極化方向上的陷波向高頻偏移，其仍處于超寬帶范圍，此時(shí)標(biāo)簽編碼為1-llllllllll+j-1010101010。同理，當(dāng)縫隙增長(zhǎng)0.2mm后，陷波向低頻偏移，此時(shí)可將陷波編碼01，當(dāng)縫隙消失時(shí)，陷波消失，編碼00。這樣一個(gè)陷波可存在四種狀態(tài)(00、01、10、11)即可以編碼21^^，一個(gè)極化方向上的五個(gè)陷波可編碼1bits，因此，主、副對(duì)角線雙極化標(biāo)簽共可編碼20bits，其容量大大增加。
[0043]如圖3(c)和3(d)所示，圖3(c)中的標(biāo)簽編碼為1-0000000000+j-1010101010，圖3(d)中的標(biāo)簽編碼為1-1100010101+j-1010101010，可見主對(duì)角線i極化和副對(duì)角線j極化互不干擾，各自可獨(dú)立進(jìn)行編碼，驗(yàn)證了之前的雙極化頻移編碼理論。
[0044]本發(fā)明提供一種工作于超寬帶(3.1-10.6GHz)的小尺寸、高頻帶利用率、大容量的雙極化無(wú)芯片RFID標(biāo)簽天線，天線輻射貼片單元采用雙極化激勵(lì)，所述雙極化激勵(lì)為相互正交的主、副對(duì)角線極化方向上的線性極化平面波。
[0045]該標(biāo)簽天線具有小型化、大容量、高極化隔離度、高頻帶利用率、易印刷等優(yōu)點(diǎn)。
[0046]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超寬帶雙極化無(wú)芯片RFID標(biāo)簽，其特征在于，包括天線輻射單元及介質(zhì)基板，所述天線輻射單元位于介質(zhì)基板的上表面，所述天線輻射單元由正方形貼片構(gòu)成，所述正方形貼片設(shè)有四個(gè)開槽結(jié)構(gòu)，分別為第一、第二、第三及第四開槽結(jié)構(gòu)，所述第一及第三開槽結(jié)構(gòu)位于正方形貼片的主對(duì)角線上，并關(guān)于正方形貼片中心對(duì)稱，所述第二及第四開槽結(jié)構(gòu)位于正方形貼片的副對(duì)角線上，并關(guān)于正方形貼片中心對(duì)稱。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超寬帶雙極化無(wú)芯片RFID標(biāo)簽，其特征在于，所述第一、第二、第三及第四開槽結(jié)構(gòu)相同，由至少一條縫隙構(gòu)成，當(dāng)縫隙數(shù)大于I條時(shí)，縫隙呈嵌套分布，所述縫隙均為箭頭形反向開槽結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超寬帶雙極化無(wú)芯片RFID標(biāo)簽，其特征在于，所述箭頭形反向開槽結(jié)構(gòu)包括水平臂、垂直臂及連接兩條臂的斜45度U型彎折臂，每條縫隙的水平臂及垂直臂長(zhǎng)度相同。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超寬帶雙極化無(wú)芯片RFID標(biāo)簽，其特征在于，當(dāng)縫隙數(shù)大于I條時(shí)，不同縫隙的水平臂及垂直臂的長(zhǎng)度不同。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超寬帶雙極化無(wú)芯片RFID標(biāo)簽，其特征在于，各縫隙的斜45度U型彎折臂長(zhǎng)度相同，開口朝向均背離正方形貼片的中心。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種超寬帶雙極化無(wú)芯片RFID標(biāo)簽，其特征在于，當(dāng)縫隙數(shù)大于I條時(shí)，縫隙的水平臂及垂直臂的長(zhǎng)度按照嵌套由外及內(nèi)的順序依次遞減。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超寬帶雙極化無(wú)芯片RFID標(biāo)簽，其特征在于，所述介質(zhì)基板為單層。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極化無(wú)芯片RFID標(biāo)簽，其特征在于，所述天線輻射單元采用雙極化激勵(lì)，所述雙極化激勵(lì)為相互正交的主、副對(duì)角線極化方向上的線性極化平面波。
【文檔編號(hào)】H01Q1/38GK106096707SQ201610665464
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月12日 公開號(hào)201610665464.3, CN 106096707 A, CN 106096707A, CN 201610665464, CN-A-106096707, CN106096707 A, CN106096707A, CN201610665464, CN201610665464.3
【發(fā)明人】劉雄英, 王澤眾, 常天海
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)