技术领域

本发明涉及一种无线射频识别标签的天线， 特别涉及一种全向的射频 识别标签天线。 背景技术

RFID是无线射频识别技术 ( Radio Frequency Identification ) 的缩写， RFID俗称电子标签， RFID技术是从二十世纪九十年代兴起的一项利� �射 频信号进行非接触式双向通信， 自动识别目标对象并获取相关信息的无线 通信技术。 随着科学技术的进步， RFID已涉及到人们日常生活的各个方 面， 被广泛应用于工业自动化、 商业自动化、 交通运算控制管理等众多领 域， 例如火车的交通监控系统、 高速公路自动收费系统、 物品管理、 流水 线生产自动化、 门禁系统、 金融交易、 仓库管理、 畜牧管理、 车辆防盗等、 RFID技术将成为未来信息社会建设的一项基础� �术。最基本的 RFID系统 由三部分组成： 标签（Tag ), 由耦合元件及芯片组成， 每个标签具有唯一 的电子编码， 附着在物体上标识目标对象； 阅读器 （Reader ), 读取 （有 时还可以写入） 标签信息的设备， 可设计为手持式或固定式； 天线

( Antenna ), 在标签和读写器间传递射频信号。 天线作为一种接收和发射 电磁波的设备， 是无线通讯系统中的一个关键部分， 它是自由空间和传输 线的接口。 在天线的性能参数中， 影响最大的是其阻抗匹配、 抗干扰性、 读取范围和方向性。

天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能 力， 这就是天线的方向 性， 根据方向性的不同， 天线有定向和全向两种。 定向天线在水平方向图 上表现为一定角度范围辐射， 在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束， 定向天线在通信系统中一般应用于通信距离远 ，覆盖范围小， 目标密度大， 频率利用率高的场合。全向天线在水平方向图 上表现为 360° 都均匀辐射， 在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束， 其在通信系统中一般应用距离 近， 覆盖范围大的场合。

但是， 现有全向天线的全向性只体现在水平方向上， 在垂直方向上却 没有辐射 （即在振子的轴线方向上辐射为零）， 因而并不是真正意义上的

"全向"， 在应用时造成一定局限。 发明内容

本发明的目的是提供一种全向射频识别标签天 线， 以解决现有的天线 很难实现真正意义上 "全向" 的问题。

本发明提出一种全向射频识别标签天线， 包括：

一标签基片；

一谐振回路面电路图案部分， 设置在该标签基片上， 其进一步包括至 少一个谐振回路；

一电路谐振臂面电路图案部分， 设置在该标签基片上， 其进一步包括 至少两个电路谐振臂， 该电路谐振臂与该谐振回路面电路图案部分相 连， 且该电路谐振臂两两对应， 并形成一第一平面辐射面；

四个金属谐振臂， 均与该谐振回路面电路图案部分相连， 该金属谐振 臂两两对应， 并形成一第二平面辐射面和一第三平面辐射面 。

进一步的， 该第一平面辐射面、 该第二平面辐射面和该第三平面辐射 面均相互垂直。

进一步的， 该谐振回路面电路图案部分包括：

一环路线；

四个谐振连接线， 一端均与该环路线相连；

一标签芯片焊盘， 其设置有两个端口， 每个端口又包括两个电气连接 点， 且一个端口的两个电气连接点分别连接两个谐 振连接线另一端， 与该 环路线一起形成一谐振回路， 另一端口的两个电气连接点分别连接另两个 谐振连接线另一端， 与该环路线一起形成另一谐振回路； 两个谐振回路的 信号相位相差 90度左右。

用于连接谐振臂的至少六个辐射连接线， 均与该环路线相连。

进一步的， 该辐射连接线的数量为 8个， 且以 45° 的夹角连接并均匀 分布在该环路线的外围。

进一步的， 该电路谐振臂面电路图案部分上设置有 4个电路谐振臂，

4个电路谐振臂和 4个金属谐振臂交错连接在 8个辐射连接线上。

进一步的， 该金属谐振臂包括 8条外形线， 8条外形线依次首尾相连。 本发明还提出一种射频识别标签， 包括一外壳、 一支架， 一个反射面 及一全向射频识别标签天线， 该反射面设置在外壳内， 该支架设置在反射 面上， 该全向射频识别标签天线设置在该支架上。 进一步的， 该反射面为直径 125cm的碗形反射面。

相对于现有技术， 本发明的有益效果是： 本发明的全向射频识别标签 天线在 3坐标轴都有辐射面， 而且对应的辐射臂在每隔 45度的相位点均 匀分布， 其产生的天线有效增益图涵盖球面所有方向， 可以称为真正的全 向天线。

本发明提出的另一种射频识别标签的有效增益 是将上述全向射频识 别标天线通过反射面的反射增强其在各种介质 的表面和内部的应用。 附图说明

图 1为本发明全向射频识别标签天线的一种等轴� �组装图；

图 2为本发明全向射频识别标签天线的一种等轴� �透视图；

图 3为图 1中谐振回路面电路图案部分部分的平面示意� �；

图 4为图 1中电路谐振臂面电路图案部分部分的平面示� �图； 图 5为图 1中金属谐振臂的结构图；

图 6为本发明全向射频识别标签天线依附于一种� �面上的侧视图； 图 7为本发明射频识别标签的一种等轴测组装图� �

图 8为本发明射频识别标签的一种等轴测透视图� �

图 9为本发明射频识别标签安装和测试的一种侧� �图；

图 10为本发明射频识别标签安装和测试的一种俯� ��图。 具体实施方式

以下结合附图具体说明本发明。

请参见图 1和图 2, 其分别为本发明全向射频识别标签天线的一种 等 轴测组装图及等轴测透视图， 全向射频识别标签天线包括标签基片 01、 谐振回路面电路图案部分 XI、电路谐振臂面电路图案部分 Y1以及四个金 属谐振臂 Fl、 F2、 F3、 F4, 谐振回路面电路图案部分 XI和电路谐振臂面 电路图案部分 Y1均设置在标签基片 01上， 四个金属谐振臂 Fl、 F2、 F3、 F4均与谐振回路面电路图案部分 XI电性连接。

请参见图 3 ,其为图 1中谐振回路面电路图案部分部分的平面示意� �， 谐振回路面电路图案部分 XI包括环路线 C1 , 四个谐振连接线 Bl、 B2、 B3、 B4, 八个辐射连接线 Dl、 D2、 D3、 D4、 El、 E2、 E3、 E4, 以及标 签芯片焊盘 Al。 标签芯片焊盘 A1设置有两个端口，每个端口又包括两个电气� ��接点， 其可以焊接 impinj等公司所生产的双端口芯片。第一个端口 的一个连接点 的焊盘连接于谐振连接线 B4的一端， 谐振连接线 B4的另一端连接环路 线 C1于相位点 PF1 ,并通过环路线 C1连接到谐振连接线 B2于相位点 PF3 , 谐振连接线 B2另一端连接第一个端口的另一个连接点的焊� ��， 从而构成 第一个端口的谐振回路。

第二个端口的一个连接点的焊盘连接于谐振连 接线 B1 , 谐振连接线 B1的另一端连接环路线 C1于相位点 PF2 , 并通过环路线 C1连接到谐振 连接线 B3于相位点 PF4,谐振连接线 B3另一端连接第二个端口的另一个 连接点的焊盘， 从而构成第二个端口的谐振回路。

两个谐振回路的信号相位相差 90度左右。

辐射连接线 D1连接环路线 C1于相位点 PF1 , 辐射连接线 E1连接环 路线 C1于相位点 PH1 , 辐射连接线 D2连接环路线 C1于相位点 PF2, 辐 射连接线 E2连接环路线 C1于相位点 PH2, 辐射连接线 D3连接环路线 C1于相位点 PF3 , 辐射连接线 E3连接环路线 C1于相位点 PH3 , 辐射连 接线 D4连接环路线 C1于相位点 PF4, 辐射连接线 E4连接环路线 C1于 相位点 PH4。 其中， 相位点定义为： 以标签芯片焊盘 A1的中心点为圓心， 360度的角度相位， 相位点 PF1~PF4分别相差 90度， 相位点 PH1~PH4分 别相差 90度，相位点 PF1和 PH1相差 45度。 即 8个辐射连接线 Dl、 D2、 D3、 D4、 El、 E2、 E3、 E4以 45。 的夹角均匀分布在环路线 CI的外围。

请参见图 4, 其为图 1中电路谐振臂面电路图案部分部分的平面示� � 图， 电路谐振臂面电路图案部分 Y1包括四个电路谐振臂 Hl、 H2、 H3、 H4。 电路谐振臂 HI连接到辐射连接线 El于相位点 PHI , 电路谐振臂 H2 连接到辐射连接线 E2于相位点 PH2, 电路谐振臂 H3连接到辐射连接线 E3于相位点 PH3 , 电路谐振臂 H4连接到辐射连接线 E4于相位点 PH4。

请结合参见图 1、 图 2和图 3 , 金属谐振臂 F1连接到辐射连接线 D1 于相位点 PF1 , 金属谐振臂 F2连接到辐射连接线 D2于相位点 PF2, 金属 谐振臂 F3连接到辐射连接线 D3于相位点 PF3 , 金属谐振臂 F4连接到辐 射连接线 D4于相位点 PF4。

由此可见在本实施例中， 金属谐振臂 F1对应于金属谐振臂 F3 , 在 XZ平面中构成标签天线的一个辐射面（即前述� ��第二平面辐射面）。 金属 谐振臂 F2对应于金属谐振臂 F4, 在 YZ平面中构成标签天线的一个辐射 面 （即前述的第三平面辐射面）。 电路谐振臂 HI对应电路谐振臂 H3 , 电 路谐振臂 H2对应电路谐振臂 H4 , 在 XY平面构成标签天线的辐射面（即 前述的第一平面辐射面）。 由于标签天线在 3坐标轴都有辐射面， 而且对 应的辐射臂在每隔 45度的相位点均勾分布， 其产生的天线有效增益图涵 盖球面所有方向， 可以称为真正的全向天线。

请参见图 5 , 其为图 1中金属谐振臂的结构图， 金属谐振臂包括 8条 外形线 Jl、 J2、 J3、 J4、 J5、 J6、 J7、 J8 , 金属谐振臂是由其轮廓上的外 形线决定其尺寸形状， 8条外形线依次首尾相连。 其中， 外形线 J1到外形 线 J4的距离决定谐振臂谐振频率的大小。 一组相互对应的金属谐振臂的 外形线 J5之间的距离影响的金属谐振臂在谐振回路中� ��性分量大小。 夕卜 形线 J6到外形线 J4的距离影响金属谐振臂容性分量的大小。 外形线 J3 到外形线 J7的距离影响对应端口的金属谐振臂感性分量� �� 外形线 J2和外 形线 J8的长度影响金属谐振臂感性分量。

本发明全向射频识别标签天线应用极为广泛， 将标签天线包裹在球体 中， 比如网球， 台球中， 可以在其在空中飞行和桌面滚动过程中， 都发挥 标签天线的作用， 作用距离可达 0~3米， 如果使用大增益读取器可以达到 十几米以上， 足够覆盖整个网球场。

标签天线也可以依附于某种表面， 如图 6所示， 表面的类型可以是水 面等高介电常数材料表面， 也可以是金属等导电材料表面， 更可以是泡沫 等低介电常数材料表面， 几乎所有类型的表面， 通过调整天线本体到表面 的距离 L1 , 达到良好的射频作用距离。

本发明还提出一种射频识别标签， 请参见图 7和图 8 , 其分别是射频 识别标签的一种等轴测组装图及等轴测透视图 。 射频识别标签包括外壳 Pl、 支架 Zl、 反射面 W1及全向射频识别标签天线， 外壳 P1内部设置有 一层反射面 W1 , 优选直径 125cm的碗形反射面， 支架 Z1设置在反射面 W1上， 全向射频识别标签天线设置在支架 Z1上。 支架 Z1可以采用弹性 材料（如海绵）， 以起到緩沖路面震动的作用， 并使标签天线到反射面 W1 保持一定距离。

请参见图 9、图 10其分别为射频识别标签安装和测试的一种侧� ��图及 俯视图， 此射频识别标签设置于地面， 距离 A为手持机到标签天线的实际 测试距离， 角度 B为实际测试角度。 经过测试， 其在使用圓极化内置天线 ( 3~4dBi ) 或者外置线极化天线 （5~6dBi ), 功率 1W情况下的距离 A可 以达到 0到 3米左右。距离 A为 1.3米时的角度 B可以达到 55~60度以上。 性能上可以通过增加反射面面积， 增加电路谐振臂和金属谐振臂面积等得 到改进， 但是基于成本和性能考虑， 优选做成直径 125mm左右尺寸的碗 型反射面。地面标签发射窗口上如果有一层积 水，实测的数据会稍微变小， 但是不影响标准使用效果。 图 10中的测试点为标准测试点， 但是测试角 度并不一定和图 3标签中的相位点相互对应。 图中测试所用读写器可以装 备线极化天线或者圓极化天线。

此标签还可以作为漂浮在水面下的标签使用， 只是需要保证天线本体 到水面的距离不能太远。 否则相当于直接在水中使用， 作用距离 A会受到 比较大的影响。

本发明中的相位点将 360度的角度相位 8等分成 45度， 但不排除将 角度分成更多等分， 使标签拥有更多谐振连接线， 以连接更多辐射面上的 谐振臂 （辐射体）， 使全向天线的辐射方向更加全面和饱满。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例， 但本发明并非局限于此， 任何本领域的技术人员能思之的变化， 只要不超出所附权利要求书所述范 围， 都应落在本发明的保护范围内。