专利名称：金属表面超高频rfid印刷标签天线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及射频标签天线，特别是一种金属表面超高频RFID印刷标签天线。
技术背景对于射频标签天线，国内金属表面标签技术仍处于起步阶段，许多金属表面标签天线都是在传统的偶极子标签天线上改进的，通过增加标签天线与金属表面的距离来减少金属反射面对标签的影响。标签天线与金属表面的距离H应保持Icm以上的高度，这样虽然提高了标签的读取距离，但会使整个标签的体积和成本增加，天线的带宽降低，并没有很好地解决表面金属对标签天线的影响，此时标签天线的性能远没有其用于非金属表面的性能好。例如
公开日为2012年4月25日，公开号为CN202205228U的中国专利文献公开了一种金属表面干扰的防揭贴超高频电子标签，其特征在于，为复合结构的RFID电子标签，由底至面依次包括不干胶底层、“岛”型复合垫片、易碎纸基板、折合对称振子天线及芯片、不干胶面层和表层面材，天线与易碎纸基板牢固结合成一体，芯片与天线电性连接，“岛”型复合垫片正对芯片所在位置，该复合垫片的尺寸小于易碎纸基板的尺寸。这种方案的标签的体积和成本明显较大，而且该复合垫片仍然会影响标签天线的性能。因而又出现了基于陶瓷介质的微带天线使用了金属表面，它利用陶瓷介质的高介电常数使得天线的体积能够做到很小，利用金属表面作为自己更大的反射面使得天线的性能十分稳定，但由于陶瓷天线的造价太高，不适合电子标签的低成本批量生产。还有另外一种可适用金属表面的标签天线方案是在天线辐射面与金属面之间增加一层AMC(人工磁导体)结构,如图I所不,包括电子标签(1)、AMC结构(2)、金属表面(3)、介质一(4)、介质二(5), AMC结构位于介质一和介质二之间,介质一上面为电子标签,介质二下面为金属表面。通过AMC的高阻抗特性使电子标签与AMC之间产生的磁流方向和金属面与AMC之间的磁流方向相同，从而提高电子标签的增益与读取距离，但这项技术目前研究的难度和成本都很高，仍处于实验室阶段。
实用新型内容本实用新型为克服上述技术问题，提供了一种金属表面超高频RFID印刷标签天线，该天线可以在902MHz-928MHz工作，并且结构简单、体积小，而且低成本，还具有高增益的特点。本实用新型的技术方案如下金属表面超高频RFID印刷标签天线，其特征在于包括平面贴纸和标签芯片，所述平面贴纸的一面印刷金属浆，标签芯片安装在平面贴纸的印刷有金属浆的那一面上，平面贴纸粘贴于方形泡沫介质材料上，形成金属表面超高频RFID印刷标签天线。所述平面介质材料为PVC薄膜，或者纸。[0010]所述金属浆为银浆，或者铜浆，或者铝浆。当此标签天线固定在金属表面(无论使用标签的哪一个面贴于金属)使用时，标签天线可以等效成PIFA天线模型。金属平面此时作为天线的反射面，对天线的性能将产生很有益的影响。本实用新型的有益效果如下本实用新型采用的印刷结构可以使得生产工艺简化，生产成本低廉，可以在902MHz-928MHz工作，具有结构简单、体积小的特点；通过对天线大量的仿真和实测，论证了该天线应用于金属表面相比同类天线具有增益高、识读距离远等特点，是能够真正应用于金属表面的标签天线；整个天线的面积大小为95mm*45mm，标签的最远读取距离可达4.5m ;同时由于表面印刷结构的采用，使得整个标签成本低廉、易于批量生产。
图I为在天线辐射面与金属面之间增加一层AMC的结构示意图图2为本实用新型的平面贴纸图3为本实用新型等效的PIFA天线模型的结构示意图图4为本实用新型实施例中的开槽长度与天线阻抗的关系示意图图5为本实用新型贴在FR-4上的天线方向图图6为本实用新型贴在泡沫介质上的天线方向图其中，附图标记为1电子标签，2 AMC结构,3金属表面，4介质一,5介质二，6平面贴纸，7标签芯片，8方形泡沫介质材料。
具体实施方式
如图2所示，金属表面超高频RFID印刷标签天线，包括平面贴纸6和标签芯片7，所述平面贴纸6的一面印刷金属浆，标签芯片7安装在平面贴纸6的印刷有金属浆的那一面上，平面贴纸6粘贴于方形泡沫介质材料8上，形成金属表面超高频RFID印刷标签天线。其中ff=45mm , L=95mm, h=5mm, wl=31mm0所述平面贴纸6为PVC薄膜，或者纸。所述金属浆为银浆，或者铜浆，或者铝浆。如图3所示，当此标签天线固定在金属表面(无论使用标签的哪一个面贴于金属)使用时，标签天线可以等效成PIFA天线模型。金属平面此时作为天线的反射面，对天线的性能将产生很有益的影响。等效后的理论分析与仿真标签天线贴于介质表面时等效为PIFA结构，所以该标签天线也满足λ /4谐振条件，其谐振频率f r主要与贴片的长度L和宽度W有关。它们之间的关系可近似表示为
^ ^，其中c表示光速。
4(￡+lr)天线的阻抗分析常用标签的芯片阻抗通常不是标准的50 Ω，芯片阻抗一般呈容性，为实现芯片与天线的阻抗匹配，通过射频仿真软件HFSS对天线进行了优化。设计中采用的标签芯片7阻抗为24-jl95 Ω，所以需要匹配的天线的目标阻抗应为24+」195Ω。天线的阻抗匹配可以通过调整天线的开槽长度来实现，如图4所示为开槽长度wl对天线阻抗的影响。通过对天线阻抗特性进行参数扫描分析可知，Wl的变化对天线的阻抗影响较大，开槽长度wl〈34时，阻抗变化比较平缓，整个天线呈感性，当槽的长度继续增加时，天线的实部阻抗会急剧增加，天线表现为容性，通过仿真分析发现在开槽长度wl=31时阻抗为11+」194Ω，此时与标签芯片7的阻抗满足共轭匹配。金属面大小对天线的影响 由于电子标签贴附在有限的金属接地面上，在研究天线的电特性参数时还要考虑接地面的大小对天线实际增益的影响，表I列出了电子标签分别位于金属表面面积大小为45 X 45mm2、100 X 100mm2、200 X 200mm2、400 X 400mm2 天线的增益变化情况表I金属表面大小与天线增益的关系
权利要求1.金属表面超高频RFID印刷标签天线，其特征在于包括平面贴纸(6)和标签芯片(7)，所述平面贴纸(6)的一面印刷金属浆，标签芯片(7)安装在平面贴纸(6)的印刷有金属浆的那一面上，平面贴纸(6)粘贴于方形泡沫介质材料上，形成金属表面超高频RFID印刷标签天线。
2.根据权利要求I所述的金属表面超高频RFID印刷标签天线，其特征在于所述平面 贴纸(6)为PVC薄膜、纸。
3.根据权利要求I所述的金属表面超高频RFID印刷标签天线，其特征在于所述金属浆为银浆，或者铜浆，或者铝浆。
专利摘要本实用新型涉及射频标签天线，特别是一种金属表面超高频RFID印刷标签天线，包括平面贴纸和标签芯片，所述平面贴纸的一面印刷金属浆，标签芯片安装在平面贴纸的印刷有金属浆的那一面上，平面贴纸粘贴于方形泡沫介质材料上，形成金属表面超高频RFID印刷标签天线；本实用新型可以在902MHz-928MHz工作，具有结构简单、体积小的特点；通过对天线大量的仿真和实测，论证了该天线应用于金属表面相比同类天线具有增益高、识读距离远等特点，是能够真正应用于金属表面的标签天线；整个天线的面积大小为95mm*45mm，标签的最远读取距离可达4.5m；同时由于表面印刷结构的采用，使得整个标签成本低廉、易于批量生产。
文档编号H01Q1/38GK202695714SQ201220253210
公开日2013年1月23日 申请日期2012年5月31日 优先权日2012年5月31日
发明者张军 申请人:四川研成通信科技有限公司