專利名稱：全向射頻識(shí)別標(biāo)簽天線及射頻識(shí)別標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)線射頻識(shí)別標(biāo)簽的天線，特別涉及一種全向的射頻識(shí)別標(biāo)簽天線。
背景技術(shù)：
RFID 是無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency Identification)的縮寫(xiě)，RFID 俗稱電子標(biāo)簽，RFID技術(shù)是從二十世紀(jì)九十年代興起的一項(xiàng)利用射頻信號(hào)進(jìn)行非接觸式雙向通信，自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)信息的無(wú)線通信技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，RFID已涉及到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)方面，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)算控制管理等眾多領(lǐng)域，例如火車(chē)的交通監(jiān)控系統(tǒng)、高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)、物品管理、流水線生產(chǎn)自動(dòng)化、門(mén)禁系統(tǒng)、金融交易、倉(cāng)庫(kù)管理、畜牧管理、車(chē)輛防盜等、RFID技術(shù)將成為未來(lái)信息社會(huì)建設(shè)的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)。最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成標(biāo)簽(Tag)，由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象；閱讀器(Reader)，讀取(有時(shí)還可以寫(xiě)入)標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式；天線(Antenna)，在標(biāo)簽和讀寫(xiě)器間傳遞射頻信號(hào)。天線作為一種接收和發(fā)射電磁波的設(shè)備，是無(wú)線通訊系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵部分，它是自由空間和傳輸線的接口。在天線的性能參數(shù)中，影響最大的是其阻抗匹配、抗干擾性、讀取范圍和方向性。天線對(duì)空間不同方向具有不同的輻射或接收能力，這就是天線的方向性，根據(jù)方向性的不同，天線有定向和全向兩種。定向天線在水平方向圖上表現(xiàn)為一定角度范圍輻射，在垂直方向圖上表現(xiàn)為有一定寬度的波束，定向天線在通信系統(tǒng)中一般應(yīng)用于通信距離遠(yuǎn)，覆蓋范圍小，目標(biāo)密度大，頻率利用率高的場(chǎng)合。全向天線在水平方向圖上表現(xiàn)為360°都均勻輻射，在垂直方向圖上表現(xiàn)為有一定寬度的波束，其在通信系統(tǒng)中一般應(yīng)用距離近，覆蓋范圍大的場(chǎng)合。但是，現(xiàn)有全向天線的全向性只體現(xiàn)在水平方向上，在垂直方向上卻沒(méi)有輻射(即在振子的軸線方向上輻射為零)，因而并不是真正意義上的“全向”，在應(yīng)用時(shí)造成一定局限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種全向射頻識(shí)別標(biāo)簽天線，以解決現(xiàn)有的天線很難實(shí)現(xiàn)真正意義上“全向”的問(wèn)題。本發(fā)明提出一種全向射頻識(shí)別標(biāo)簽天線，包括一標(biāo)簽基片；一諧振回路面電路圖案部分，設(shè)置在該標(biāo)簽基片上，其進(jìn)一步包括至少一個(gè)諧振回路；一電路諧振臂面電路圖案部分，設(shè)置在該標(biāo)簽基片上，其進(jìn)一步包括至少兩個(gè)電路諧振臂，該電路諧振臂與該諧振回路面電路圖案部分相連，且該電路諧振臂兩兩對(duì)應(yīng)，并形成一第一平面輻射面；四個(gè)金屬諧振臂，均與該諧振回路面電路圖案部分相連，該金屬諧振臂兩兩對(duì)應(yīng)，并形成一第二平面輻射面和一第三平面輻射面。進(jìn)一步的，該第一平面輻射面、該第二平面輻射面和該第三平面輻射面均相互垂直。進(jìn)一步的，該諧振回路面電路圖案部分包括一環(huán)路線；四個(gè)諧振連接線，一端均與該環(huán)路線相連；一標(biāo)簽芯片焊盤(pán)，其設(shè)置有兩個(gè)端口，每個(gè)端口又包括兩個(gè)電氣連接點(diǎn)，且一個(gè)端口的兩個(gè)電氣連接點(diǎn)分別連接兩個(gè)諧振連接線另一端，與該環(huán)路線一起形成一諧振回路，另一端口的兩個(gè)電氣連接點(diǎn)分別連接另兩個(gè)諧振連接線另一端，與該環(huán)路線一起形成另一諧振回路；兩個(gè)諧振回路的信號(hào)相位相差90度左右。用于連接諧振臂的至少六個(gè)輻射連接線，均與該環(huán)路線相連。進(jìn)一步的，該輻射連接線的數(shù)量為8個(gè)，且以45°的夾角連接并均勻分布在該環(huán)路線的外圍。進(jìn)一步的，該電路諧振臂面電路圖案部分上設(shè)置有4個(gè)電路諧振臂，4個(gè)電路諧振臂和4個(gè)金屬諧振臂交錯(cuò)連接在8個(gè)輻射連接線上。進(jìn)一步的，該金屬諧振臂包括8條外形線，8條外形線依次首尾相連。本發(fā)明還提出一種射頻識(shí)別標(biāo)簽，包括一外殼、一支架，一個(gè)反射面及一全向射頻識(shí)別標(biāo)簽天線，該反射面設(shè)置在外殼內(nèi)，該支架設(shè)置在反射面上，該全向射頻識(shí)別標(biāo)簽天線設(shè)置在該支架上。進(jìn)一步的，該反射面為直徑125cm的碗形反射面。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的全向射頻識(shí)別標(biāo)簽天線在3坐標(biāo)軸都有輻射面，而且對(duì)應(yīng)的輻射臂在每隔45度的相位點(diǎn)均勻分布，其產(chǎn)生的天線有效增益圖涵蓋球面所有方向，可以稱為真正的全向天線。本發(fā)明提出的另一種射頻識(shí)別標(biāo)簽的有效增益是將上述全向射頻識(shí)別標(biāo)天線通過(guò)反射面的反射增強(qiáng)其在各種介質(zhì)的表面和內(nèi)部的應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明全向射頻識(shí)別標(biāo)簽天線的一種等軸測(cè)組裝圖；圖2為本發(fā)明全向射頻識(shí)別標(biāo)簽天線的一種等軸測(cè)透視圖；圖3為圖1中諧振回路面電路圖案部分部分的平面示意圖；圖4為圖1中電路諧振臂面電路圖案部分部分的平面示意圖；圖5為圖1中金屬諧振臂的結(jié)構(gòu)圖；圖6為本發(fā)明全向射頻識(shí)別標(biāo)簽天線依附于一種表面上的側(cè)視圖；圖7為本發(fā)明射頻識(shí)別標(biāo)簽的一種等軸測(cè)組裝圖；圖8為本發(fā)明射頻識(shí)別標(biāo)簽的一種等軸測(cè)透視圖；圖9為本發(fā)明射頻識(shí)別標(biāo)簽安裝和測(cè)試的一種側(cè)視圖；圖10為本發(fā)明射頻識(shí)別標(biāo)簽安裝和測(cè)試的一種俯視圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖具體說(shuō)明本發(fā)明。請(qǐng)參見(jiàn)圖1和圖2，其分別為本發(fā)明全向射頻識(shí)別標(biāo)簽天線的一種等軸測(cè)組裝圖及等軸測(cè)透視圖，全向射頻識(shí)別標(biāo)簽天線包括標(biāo)簽基片01、諧振回路面電路圖案部分XI、電路諧振臂面電路圖案部分Yl以及四個(gè)金屬諧振臂F1、F2、F3、F4，諧振回路面電路圖案部分Xl和電路諧振臂面電路圖案部分Yl均設(shè)置在標(biāo)簽基片01上，四個(gè)金屬諧振臂Fl、F2、F3、F4均與諧振回路面電路圖案部分Xl電性連接。請(qǐng)參見(jiàn)圖3，其為圖1中諧振回路面電路圖案部分部分的平面示意圖，諧振回路面電路圖案部分Xl包括環(huán)路線Cl，四個(gè)諧振連接線Bi、B2、B3、B4,八個(gè)輻射連接線Dl、D2、D3、D4、E1、E2、E3、E4，以及標(biāo)簽芯片焊盤(pán)Al。標(biāo)簽芯片焊盤(pán)Al設(shè)置有兩個(gè)端口，每個(gè)端口又包括兩個(gè)電氣連接點(diǎn)，其可以焊接impinj等公司所生產(chǎn)的雙端口芯片。第一個(gè)端口的一個(gè)連接點(diǎn)的焊盤(pán)連接于諧振連接線B4的一端，諧振連接線B4的另一端連接環(huán)路線Cl于相位點(diǎn)PF 1，并通過(guò)環(huán)路線Cl連接到諧振連接線B2于相位點(diǎn)PF3，諧振連接線B2另一端連接第一個(gè)端口的另一個(gè)連接點(diǎn)的焊盤(pán)，從而構(gòu)成第一個(gè)端口的諧振回路。第二個(gè)端口的一個(gè)連接點(diǎn)的焊盤(pán)連接于諧振連接線Bi，諧振連接線Bl的另一端連接環(huán)路線Cl于相位點(diǎn)PF2，并通過(guò)環(huán)路線Cl連接到諧振連接線B3于相位點(diǎn)PF4，諧振連接線B3另一端連接第二個(gè)端口的另一個(gè)連接點(diǎn)的焊盤(pán)，從而構(gòu)成第二個(gè)端口的諧振回路。兩個(gè)諧振回路的信號(hào)相位相差90度左右。輻射連接線Dl連接環(huán)路線Cl于相位點(diǎn)PF1，輻射連接線El連接環(huán)路線Cl于相位點(diǎn)PH1，輻射連接線D2連接環(huán)路線Cl于相位點(diǎn)PF2，輻射連接線E2連接環(huán)路線Cl于相位點(diǎn)PH2，輻射連接線D3連接環(huán)路線Cl于相位點(diǎn)PF3，輻射連接線E3連接環(huán)路線Cl于相位點(diǎn)PH3，輻射連接線D4連接環(huán)路線Cl于相位點(diǎn)PF4，輻射連接線E4連接環(huán)路線Cl于相位點(diǎn)PH4。其中，相位點(diǎn)定義為以標(biāo)簽芯片焊盤(pán)Al的中心點(diǎn)為圓心，360度的角度相位，相位點(diǎn)PFl PF4分別相差90度，相位點(diǎn)PHl PH4分別相差90度，相位點(diǎn)PFl和PHl相差45度。即8個(gè)輻射連接線D1、D2、D3、D4、E1、E2、E3、E4以45°的夾角均勻分布在環(huán)路線Cl的外圍。請(qǐng)參見(jiàn)圖4，其為圖1中電路諧振臂面電路圖案部分部分的平面示意圖，電路諧振臂面電路圖案部分Yl包括四個(gè)電路諧振臂H1、H2、H3、H4。電路諧振臂Hl連接到輻射連接線El于相位點(diǎn)PH1，電路諧振臂H2連接到輻射連接線E2于相位點(diǎn)PH2，電路諧振臂H3連接到輻射連接線E3于相位點(diǎn)PH3，電路諧振臂H4連接到輻射連接線E4于相位點(diǎn)PH4。請(qǐng)結(jié)合參見(jiàn)圖1、圖2和圖3，金屬諧振臂Fl連接到輻射連接線Dl于相位點(diǎn)PF1，金屬諧振臂F2連接到輻射連接線D2于相位點(diǎn)PF2，金屬諧振臂F3連接到輻射連接線D3于相位點(diǎn)PF3，金屬諧振臂F4連接到輻射連接線D4于相位點(diǎn)PF4。由此可見(jiàn)在本實(shí)施例中，金屬諧振臂Fl對(duì)應(yīng)于金屬諧振臂F3，在TL平面中構(gòu)成標(biāo)簽天線的一個(gè)輻射面(即前述的第二平面輻射面)。金屬諧振臂F2對(duì)應(yīng)于金屬諧振臂 4，在H平面中構(gòu)成標(biāo)簽天線的一個(gè)輻射面(即前述的第三平面輻射面)。電路諧振臂Hl對(duì)應(yīng)電路諧振臂H3，電路諧振臂H2對(duì)應(yīng)電路諧振臂H4，在XY平面構(gòu)成標(biāo)簽天線的輻射面(即前述的第一平面輻射面)。由于標(biāo)簽天線在3坐標(biāo)軸都有輻射面，而且對(duì)應(yīng)的輻射臂在每隔45度的相位點(diǎn)均勻分布，其產(chǎn)生的天線有效增益圖涵蓋球面所有方向，可以稱為真正的全向天線。請(qǐng)參見(jiàn)圖5，其為圖1中金屬諧振臂的結(jié)構(gòu)圖，金屬諧振臂包括8條外形線J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8，金屬諧振臂是由其輪廓上的外形線決定其尺寸形狀，8條外形線依次首尾相連。其中，外形線Jl到外形線J4的距離決定諧振臂諧振頻率的大小。一組相互對(duì)應(yīng)的金屬諧振臂的外形線J5之間的距離影響的金屬諧振臂在諧振回路中容性分量大小。外形線J6到外形線J4的距離影響金屬諧振臂容性分量的大小。外形線J3到外形線J7的距離影響對(duì)應(yīng)端口的金屬諧振臂感性分量。外形線J2和外形線J8的長(zhǎng)度影響金屬諧振臂感性分量。本發(fā)明全向射頻識(shí)別標(biāo)簽天線應(yīng)用極為廣泛，將標(biāo)簽天線包裹在球體中，比如網(wǎng)球，臺(tái)球中，可以在其在空中飛行和桌面滾動(dòng)過(guò)程中，都發(fā)揮標(biāo)簽天線的作用，作用距離可達(dá)0 3米，如果使用大增益讀取器可以達(dá)到十幾米以上，足夠覆蓋整個(gè)網(wǎng)球場(chǎng)。標(biāo)簽天線也可以依附于某種表面，如圖6所示，表面的類型可以是水面等高介電常數(shù)材料表面，也可以是金屬等導(dǎo)電材料表面，更可以是泡沫等低介電常數(shù)材料表面，幾乎所有類型的表面，通過(guò)調(diào)整天線本體到表面的距離Li，達(dá)到良好的射頻作用距離。本發(fā)明還提出一種射頻識(shí)別標(biāo)簽，請(qǐng)參見(jiàn)圖7和圖8，其分別是射頻識(shí)別標(biāo)簽的一種等軸測(cè)組裝圖及等軸測(cè)透視圖。射頻識(shí)別標(biāo)簽包括外殼P1、支架Z1、反射面Wl及全向射頻識(shí)別標(biāo)簽天線，外殼Pl內(nèi)部設(shè)置有一層反射面W1，優(yōu)選直徑125cm的碗形反射面，支架Zl設(shè)置在反射面Wl上，全向射頻識(shí)別標(biāo)簽天線設(shè)置在支架Zl上。支架Zl可以采用彈性材料(如海綿)，以起到緩沖路面震動(dòng)的作用，并使標(biāo)簽天線到反射面Wl保持一定距離。請(qǐng)參見(jiàn)圖9、圖10其分別為射頻識(shí)別標(biāo)簽安裝和測(cè)試的一種側(cè)視圖及俯視圖，此射頻識(shí)別標(biāo)簽設(shè)置于地面，距離A為手持機(jī)到標(biāo)簽天線的實(shí)際測(cè)試距離，角度B為實(shí)際測(cè)試角度。經(jīng)過(guò)測(cè)試，其在使用圓極化內(nèi)置天線(3 4dBi)或者外置線極化天線(5 6dBi)，功率IW情況下的距離A可以達(dá)到0到3米左右。距離A為1. 3米時(shí)的角度B可以達(dá)到55 60度以上。性能上可以通過(guò)增加反射面面積，增加電路諧振臂和金屬諧振臂面積等得到改進(jìn)，但是基于成本和性能考慮，優(yōu)選做成直徑125mm左右尺寸的碗型反射面。地面標(biāo)簽發(fā)射窗口上如果有一層積水，實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)會(huì)稍微變小，但是不影響標(biāo)準(zhǔn)使用效果。圖10中的測(cè)試點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試點(diǎn)，但是測(cè)試角度并不一定和圖3標(biāo)簽中的相位點(diǎn)相互對(duì)應(yīng)。圖中測(cè)試所用讀寫(xiě)器可以裝備線極化天線或者圓極化天線。此標(biāo)簽還可以作為漂浮在水面下的標(biāo)簽使用，只是需要保證天線本體到水面的距離不能太遠(yuǎn)。否則相當(dāng)于直接在水中使用，作用距離A會(huì)受到比較大的影響。本發(fā)明中的相位點(diǎn)將360度的角度相位8等分成45度，但不排除將角度分成更多等分，使標(biāo)簽擁有更多諧振連接線，以連接更多輻射面上的諧振臂(輻射體)，使全向天線的輻射方向更加全面和飽滿。以上公開(kāi)的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，但本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，只要不超出所附權(quán)利要求書(shū)所述范圍，都應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種全向射頻識(shí)別標(biāo)簽天線，其特征在于，包括 一標(biāo)簽基片；一諧振回路面電路圖案部分，設(shè)置在該標(biāo)簽基片上，其進(jìn)一步包括至少一個(gè)諧振回路；一電路諧振臂面電路圖案部分，設(shè)置在該標(biāo)簽基片上，其進(jìn)一步包括至少兩個(gè)電路諧振臂，該電路諧振臂與該諧振回路面電路圖案部分相連，且該電路諧振臂兩兩對(duì)應(yīng)，并形成一第一平面輻射面；四個(gè)金屬諧振臂，均與該諧振回路面電路圖案部分相連，該金屬諧振臂兩兩對(duì)應(yīng)，并形成一第二平面輻射面和一第三平面輻射面。
2.如權(quán)利要求1所述的全向射頻識(shí)別標(biāo)簽天線，其特征在于，該第一平面輻射面、該第二平面輻射面和該第三平面輻射面均相互垂直。
3.如權(quán)利要求1所述的全向射頻識(shí)別標(biāo)簽天線，其特征在于，該諧振回路面電路圖案部分包括一環(huán)路線；四個(gè)諧振連接線，一端均與該環(huán)路線相連；一標(biāo)簽芯片焊盤(pán)，其設(shè)置有兩個(gè)端口，每個(gè)端口又包括兩個(gè)電氣連接點(diǎn)，且一個(gè)端口的兩個(gè)電氣連接點(diǎn)分別連接兩個(gè)諧振連接線另一端，并與該環(huán)路線一起形成一諧振回路，另一端口的兩個(gè)電氣連接點(diǎn)分別連接另兩個(gè)諧振連接線另一端，并與該環(huán)路線一起形成另一諧振回路；用于連接諧振臂的至少六個(gè)輻射連接線，均與該環(huán)路線相連。
4.如權(quán)利要求3所述的全向射頻識(shí)別標(biāo)簽天線，其特征在于，該輻射連接線的數(shù)量為8 個(gè)，且以45°的夾角連接并均勻分布在該環(huán)路線的外圍。
5.如權(quán)利要求4所述的全向射頻識(shí)別標(biāo)簽天線，其特征在于，該電路諧振臂面電路圖案部分上設(shè)置有4個(gè)電路諧振臂，4個(gè)電路諧振臂和4個(gè)金屬諧振臂交錯(cuò)連接在8個(gè)輻射連接線上。
6.如權(quán)利要求1所述的全向射頻識(shí)別標(biāo)簽天線，其特征在于，該金屬諧振臂包括8條外形線，8條外形線依次首尾相連。
7.一種射頻識(shí)別標(biāo)簽，其特征在于，包括一外殼、一支架及一如權(quán)利要求1 6任一項(xiàng)所述的全向射頻識(shí)別標(biāo)簽天線，該外殼底面設(shè)置有一層反射面，該支架設(shè)置在該外殼的底面上，該全向射頻識(shí)別標(biāo)簽天線設(shè)置在該支架上。
8.如權(quán)利要求7所述的地面射頻識(shí)別標(biāo)簽，其特征在于，該反射面為直徑125cm的碗形反射面。
全文摘要
本發(fā)明提出一種全向射頻識(shí)別標(biāo)簽天線，包括標(biāo)簽基片、諧振回路面電路圖案部分、電路諧振臂面電路圖案部分及四個(gè)金屬諧振臂，諧振回路面電路圖案部分設(shè)置在標(biāo)簽基片上，其包括至少一個(gè)諧振回路；電路諧振臂面電路圖案部分設(shè)置在標(biāo)簽基片上，其包括至少兩個(gè)電路諧振臂，電路諧振臂與該諧振回路面電路圖案部分相連，且電路諧振臂兩兩對(duì)應(yīng)，并形成一第一平面輻射面；四個(gè)金屬諧振臂均與諧振回路面電路圖案部分相連，金屬諧振臂兩兩對(duì)應(yīng)，并形成第二平面輻射面和第三平面輻射面。本發(fā)明的全向射頻識(shí)別標(biāo)簽天線在3坐標(biāo)軸都有輻射面，而且對(duì)應(yīng)的輻射臂在每隔45度的相位點(diǎn)均勻分布，其產(chǎn)生的天線有效增益圖涵蓋球面所有方向，可以稱為真正的全向天線。
文檔編號(hào)H01Q1/22GK102570025SQ201210062780
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月12日
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