无阅读盲区的uhf频段nfc标签天线及其喷墨印刷制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电子技术领域，涉及近距离无线通信技术(Near Field Communicat1n，简称NFC)，特别涉及无阅读盲区的UHF频段NFC标签天线。
[0002]
【背景技术】
[0003]NFC是Near Field Communicat1n缩写，S卩近场无线通讯技术。它是一种非接触式识别和互联网技术，可在移动设备、消费类电子产品、PC和智能控件工具间进行近距离无线通信。NFC技术提供了一种简单、触控式的解决方案，可以让消费者简单直观地交换信息、访问内容与服务。
[0004]NFC标签具有三种工作模式，常用工作频率范围在13.56 MHz，作用距离10 cm左右。NFC技术在ISO 18092、ECMA 340和ETSI TS 102190框架下推动标准化，同时也兼容应用广泛的ISO 14443Type-A、B以及Felica标准非接触式智能卡的基础框架。NFC与现有非接触智能卡技术兼容，目前已经成为越来越多主要厂商支持的正式标准。
[0005]NFC是通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式进行传递的。NFC技术相对其他无线通信技术具有更安全性、能耗低等优点。由于读写距离短，NFC天线主要采取线圈型设计。目前很多NFC阅读器天线都采用平面结构，平面结构天线能很好控制天线的阅读距离。
[0006]随着个人手持电子设备的普及，NFC作为个人移动设备支付方案和防伪验证方案中越来越具有可行性。但由于个人移动设备中复杂的应用环境，往往会使NFC标签出现阅读距离变短或更多阅读盲区的出现，最后使NFC系统无法方便的集成在个人移动设备中。
[0007]现在市场上出现的NFC标签多采用13.65 MHz频段，且天线结构多为对称振子天线设计。虽然该频段范围内的NFC技术比较成熟，但在实际使用过程中也面临严重的阅读距离变短带来双向验证的不方便性。而采用对称振子天线设计，虽然整个结构简单、制作方便，但是在实际应用中容易出现更多阅读盲区而使其在防伪验证领域应用严重受限。
[0008]
【发明内容】
[0009]为了解决上述问题，本发明提供了一种无阅读盲区的UHF频段NFC天线，该NFC天线采用特高频段(902MHz?930 MHz)作为工作频率范围，且天线结构采用升级U型结构的NFC天线设计，在个人移动设备终端能实现阅读范围内无盲区和保证更大阅读距离。
[0010]为实现上述目的，本发明提供的的技术方案如下:所述无阅读盲区的UHF频段NFC标签天线，包括NFC芯片、天线结构和支撑天线结构的绝缘介质板。
[0011]所述天线结构由正U型线、折叠对称振子、倒U型线、带拱形的半圆环四部分组成。
[0012]优选的，所述绝缘介质板采用FR4材质，所述介质板的介电常数ε ^范围为4.0?4.5ο
[0013]优选的，所述介质板的耗损正切值参数为0.02。
[0014]优选的，所述介质板的厚度为1mm。
[0015]优选的，所述正U型线线宽范围为2.4?2.6mm。
[0016]优选的，所述正U型线长度范围为55?65mm。
[0017]优选的，所述正U型线宽度范围为52?58mm。
[0018]优选的，所述倒U型线线宽范围为1.8?2.4mm。
[0019]优选的，所述倒U型线长度范围为55?70mm。
[0020]优选的，所述倒U型线宽度范围为5?7mm。
[0021]优选的，所述倒U型线与所述正U型线间距范围为2.4?2.8mm。
[0022]优选的，所述带拱形的半圆环的间隔范围为2.0?3.5mm。
[0023]优选的，所述带拱形的半圆环线宽范围为3.5?5.5mm。
[0024]优选的，所述带拱形的半圆环的半径范围为35?45mm。
[0025]优选的，所述正U型线与所述带拱形的半圆环的间距范围为5?7mm。
[0026]优选的，所述倒U型线分别排在正U型线水平两侧。
[0027]优选的，所述带拱形的半圆环位于同一面内的所述正U型线和倒U型线的顶端。
[0028]优选的，所述折叠对称振子与所述正U型线相交于所述正U型线底端。
[0029]优选的，所述正U型线底端与对称振子形成2.5mm间隙。
[0030]优选的，所述天线结构采用喷墨印刷方式直接印刷在所述介质板上。
[0031]优选的，所述天线采用的导电油墨为太阳化学银楽油墨U5603。
[0032]优选的，所述天线采用固定温度范围为55-65° C。
[0033]优选的，所述天线喷墨印刷层数范围为8?10层。
[0034]发明的有益效果在于，本发明的无阅读盲区的UHF频段NFC标签天线，采用改进U型天线设计，实现特高频段的信息交互，可以大幅提升阅读距离。在所述正U型线旁叠加所述倒U型线以及在上端添加所述带拱形的半圆环可以调节天线的阻抗特性和极大改善阅读区磁场强度分布，实现半径约1cm的范围内无阅读盲区。所述天线能采用喷墨印刷方式制作，具有耗能少、精确度高、稳定性强、易于量产。
[0035]
【附图说明】
[0036]图1显示一种现有市场上悉知的NFC标签天线结构示意图；
图2显不另一种现有市场上悉知的NFC标签天线结构不意图；
图3是本发明的无阅读盲区的UHF频段NFC标签天线示意图；
图4是本发明的无阅读盲区的UHF频段NFC标签天线结构示意图。
[0037]
【具体实施方式】
[0038]下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0039]本发明提供的较佳实施例:一种无阅读盲区的UHF频段NFC标签天线，包括NFC芯片1、天线结构2和支撑天线结构的绝缘介质板3，所述NFC芯片I和天线结构2位于支撑天线结构的绝缘介质板3表面、且天线结构2的两端与NFC芯片的端口直接连接。
[0040]所述天线结构2采用喷墨印刷方式直接印刷在所述介质板上，所述天线采用的导电油墨为太阳化学银楽油墨U5603，所述天线喷墨印刷层数范围为8?10层(优选9层)，所述天线采用固定温度范围为55-65° C (优选60° C)。所述绝缘介质板3采用FR4材质，所述介质板的介电常数ε 1?范围为4.0?4.5(优选4.0、4.2、4.4)，所述介质板3的耗损正切值参数为0.02，所述介质板3的厚度为1mm。
[0041]在所述天线结构2中，所述正U型线4线宽SI范围为2.4?2.6mm(优选2.5mm)，所述正U型线4长度LI范围为55?65_ (优选55mm、60mm、65mm)，所述正U型线4宽度Wl范围为52?58mm (优选52mm、54mm、56mm)。所述折叠对称振子5与所述正U型线4相交于正U型线4底端中点处、正U型线4底端由交点处向右产生2.5mm间隙。
[0042]在所述天线结构2中，所述倒U型线6线宽S2范围为1.8?2.4mm (优选2.0mm、2.2mm)，所述倒U型线6长度L2范围为55?70_ (优选55mm、60mm、65mm)，所述倒U型线6宽度W2范围为5?7mm (优选6mm)。所述倒U型线6与所述正U型线4间距Gl范围为
2.4 ?2.8mm (优选 2.5mm)。
[0043]在所述天线结构2中，所述带拱形的半圆环7的间隙G3范围为2.0?3.5mm (优选2.5mm、3.0mm)，所述带拱形的半圆环7线宽S3范围为3.5?5.5mm(优选4.0mm、4.5mm、5.0mm)，所述带拱形的半圆环7的半径R3范围为35?45mm (优选40mm)。所述正U型线4与所述带拱形的半圆环7的间距G2范围为5?7mm(优选5mm)。所述倒U型线6分别排在正U型线4水平两侧，所述带拱形的半圆环7位于同一面内的所述正U型线4和倒U型线6的水平顶端，可以大大提高天线周围磁场强度均匀分布。
[0044]本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
【主权项】
1.一种无阅读盲区的UHF频段NFC标签天线，包括NFC芯片、天线结构和支撑天线结构的绝缘介质板，其特征在于:所述天线结构由正U型线、折叠对称振子、倒U型线和带拱形的半圆环四部分组成。
2.如权利要求1所述的UHF频段NFC标签天线，其特征在于:所述绝缘介质板采用FR4材质，所述介质板的介电常数ε ^范围为4.0?4.5，所述介质板的耗损正切值参数为0.02，所述介质板的厚度为1mm。
3.如权利要求1的所述UHF频段NFC标签天线，其特征在于:所述正U型线线宽SI范围为2.4?2.6mm，所述正U型线长度LI范围为55?65mm，所述正U型线宽度Wl范围为52 ?58mm0
4.如权利要求1的所述UHF频段NFC标签天线，其特征在于:所述倒U型线线宽S2范围为1.8?2.4mm，所述倒U型线长度L2范围为55?70mm，所述倒U型线宽度W2范围为5 ?7mm0
5.如权利要求1的所述UHF频段NFC标签天线，其特征在于:所述倒U型线与所述正U型线间距Gl范围为2.4?2.8_。
6.如权利要求1的所述UHF频段NFC标签天线，其特征在于:所述带拱形的半圆环的间隔G3范围为2.0?3.5mm，所述带拱形的半圆环线宽S3范围为3.5?5.5mm，所述带拱形的半圆环的半径R3范围为35?45mm。
7.如权利要求1的所述UHF频段NFC标签天线，其特征在于:所述正U型线与所述带拱形的半圆环的间距G2范围为5?7mm。
8.如权利要求1的所述UHF频段NFC标签天线，其特征在于:所述倒U型线分别排在正U型线水平两侧，所述带拱形的半圆环位于同一面内的所述正U型线和倒U型线的顶端。
9.如权利要求1的所述UHF频段NFC标签天线，其特征在于:所述折叠对称振子与所述正U型线相交于所述正U型线底端，所述正U型线底端与对称振子形成2.5mm间隙。
10.一种无阅读盲区的UHF频段NFC标签天线的喷墨印刷制作方法，其特征在于:所述天线结构采用喷墨印刷方式直接印刷在所述介质板上，所述天线采用的导电油墨为太阳化学银楽油墨U5603，所述天线采用固定温度范围为55-65°C，所述天线喷墨印刷层数范围为8?10层。
【专利摘要】本发明提供了一种无阅读盲区的UHF频段NFC标签天线及其喷墨印刷制作方法，所述标签天线包括NFC芯片、天线结构和支撑天线结构的绝缘介质板，所述绝缘介质板采用FR4材质，介电常数εr范围为4.0～4.5，耗损正切值参数为0.02，厚度为1mm。所述天线结构由正U型线、折叠对称振子、倒U型线和带拱形的半圆环四部分组成。采用对称振子天线原理设计，在所述正U型线旁叠加所述倒U型线以及在上端添加所述带拱形的半圆环，极大调节了天线阻抗特性和改善了阅读区磁场强度分布，在复杂环境下保障了半径约10cm的范围内无阅读盲区。所述天线采用特高频段的信息交互，大幅提升了阅读距离。本发明的所述天线具有厚度薄和稳定性强，并且制作耗能少、精确度高、易于量产。
【IPC分类】H01Q1-22, H01Q1-38
【公开号】CN104821430
【申请号】CN201510191353
【发明人】万达, 高艳飞, 岳淑丽, 刘全忠
【申请人】中山火炬职业技术学院
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月21日