一种采用开路线馈电结构的RFID标签天线技术领域
本发明属于天线技术领域，涉及一种采用开路线馈电结构的RFID标签天线。
背景技术
无线射频识别技术(RFID，Radio Frequency Identification)是利用射频方式进行的非接触
式自动识别技术，具有精度高、适应能力强、抗干扰强等诸多优点。近年来，随着低频和高
频的RFID技术逐渐被广泛地商业化，超高频(840MHz～960MHz)射频识别技术由于识别
距离远、准确率高、速度快，得到了广泛的关注。
一个基本的RFID系统包括读写器、电子标签以及数据管理系统3部分。其中标签天线是
RFID系统的关键部件，它与芯片阻抗匹配的好坏对系统性能有很大的影响。标签天线主要性
能指标包括天线的功率反射系数、尺寸、读写距离以及天线对所粘附物体的兼容性等。
然而在天线工艺技术上，传统天线的尺寸和功能并不能够满足电子设备的小型化需求。
RFID天线的体积已成为了RFID电子设备尺寸缩减的“瓶颈”，况且RFID芯片一般具有小电
阻、大容抗的阻抗特性，对天线与芯片的匹配带来很大的问题，普通的天线往往通过外加电
路来实现阻抗匹配，这增加了天线结构的复杂度。此外，要使RFID标签得到广泛应用，标
签必须降低成本和方便大规模制造，这要求标签图案必须尽可能简单，最好能在同一平面上。
因此设计一款尺寸小、阻抗匹配容易、结构简单的RFID标签天线尤为重要。
发明内容
本发明提供了一种采用开路线馈电结构的RFID标签天线，其目的在于，克服现有技术中
RFID标签天线尺寸过大、阻抗匹配复杂的问题。
一种采用开路线馈电结构的RFID标签天线，包括介质基板1、辐射体2、弯折环3以及
馈电芯片4；
所述辐射体2、弯折环3及馈电芯片4均设置于介质基板1的正面；
所述辐射体2设置于介质基板1的正面中间，所述弯折环3全包围设置在辐射体2四周；
所述馈电芯片4设置于辐射体2的上面。
全包围方式结构紧凑，减小天线所占面积，增加天线的感性负载，从而使天线的带宽有
了很大提高，能够同时覆盖840-845MHz和920-925MHz两个超高频频段；
所述辐射体2两端部为圆形，中间部为矩形，矩形部分的宽度不超过端部圆形的半径长
度。
中间为矩形，两端为圆形的结构简单且鲁棒性好；
所述弯折环3为弯折矩形环，弯折处均为直角，弯折环中间部分向内凹陷，且弯折环一
侧的凹陷部分的两端与辐射体相连接。
所述弯折矩形环的长为54-56mm，宽为11-13mm，且弯折矩形环的线宽为1.5-2.5mm。
所述馈电芯片位正方形，边长为2.4-2.6mm，固定于辐射体中间。
根据实验测量结果，芯片4位于辐射体2正中间位置时与本天线匹配效果最佳。
所述辐射体的端部圆形的半径为2.1-3.2mm。
所述介质基板1为矩形，采用相对介电常数为4.4的FR4版，厚度为0.8mm。
所述介质基板1与弯折环3的长和宽的长度相同。
采用相同的长度设置，可以达到节省空间，以确保天线尺寸最小的效果。
有益效果
本发明提供了一种采用开路线馈电结构的RFID标签天线，包括介质基板1、辐射体2、
弯折环3以及馈电芯片4；所述辐射体2、弯折环3及馈电芯片4均设置于介质基板1的正面；
所述辐射体2设置于介质基板1的正面中间，所述弯折环3全包围设置在辐射体2四周；所
述馈电芯片4设置于辐射体2的上面。创新性地提出弯折环3全包围于辐射体2周围的结构，
弯折环3的上方横线连接左右两边正方形框架，下方横线在辐射体下方对称位置与辐射体相
连接。与传统RFID天线所采用的结构相比，全包围方式不仅结构紧凑，减小天线所占面积，
更重要的是，这种结构可以更大程度地增加天线的感性负载，从而使天线的带宽有了很大提
高，能够同时覆盖840-845MHz和920-925MHz两个超高频频段；辐射体由一个矩形及位于
其两端的两个圆形组成，结构简单且鲁棒性好。
利用弯折线技术缩减天线尺寸，采用开路线馈电结构进行馈电，可通过调整馈电芯片4
的位置来调整输入阻抗，通过在辐射体周围加上弯折环结构来加载感性负载，天线的带宽性
能得到了很大的提高。另外，采用开路线结构进行馈电，天线完全集成在一个平面内，结构
简单，有效地降低了制作成本。有良好阻抗带宽(808-1049MHz)，覆盖了我国840-845MHz
和920-925MHz超高频频段，辐射特性好，更能适应标签小型化的应用趋势。
附图说明
图1是采用开路线馈电结构的宽带超高频弯折偶极子RFID标签天线结构示意图；
图2是采用开路线馈电结构的宽带超高频弯折偶极子RFID标签天线参数图；
图3是采用开路线馈电结构的宽带超高频弯折偶极子RFID标签天线的S11曲线图；
图4是实施例天线的辐射方向图；
图5是实施例天线的输入阻抗图；
标号说明：1-介质基板，2-辐射体，3-弯折环，4-馈电芯片。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
一种采用开路线馈电结构的RFID标签天线，包括介质基板1、辐射体2、弯折环3以及
馈电芯片4；
所述辐射体2、弯折环3及馈电芯片4均设置于介质基板1的正面；
所述辐射体2设置于介质基板1的正面中间，所述弯折环3全包围设置在辐射体2四周；
所述馈电芯片4设置于辐射体2的上面。
全包围方式结构紧凑，减小天线所占面积，增加天线的感性负载，从而使天线的带宽有
了很大提高，能够同时覆盖840-845MHz和920-925MHz两个超高频频段；
所述辐射体2两端部为圆形，中间部为矩形，矩形部分的宽度不超过端部圆形的半径长
度，这种结构简单且鲁棒性好；
所述弯折环3为弯折矩形环，弯折处均为直角，弯折环中间部分向内凹陷，且弯折环一
侧的凹陷部分的两端与辐射体相连接。
所述弯折矩形环的长为54-56mm，宽为11-13mm，且弯折矩形环的线宽为1.5-2.5mm。
所述馈电芯片位正方形，边长为2.4-2.6mm，固定于辐射体中间。
根据实验测量结果，芯片4位于辐射体2正中间位置时与本天线匹配效果最佳。
所述辐射体的端部圆形的半径为2.1-3.2mm。
所述介质基板1为矩形，采用相对介电常数为4.4的FR4版，厚度为0.8mm。
所述介质基板1与弯折环3的长和宽的长度相同。
节省空间，以确保天线尺寸最小。
天线结构如图1所示，对应参数如图2所示，参数详情见表1。
表1实施例天线参数(单位：mm)
L
W
L1
L2
L3
L4
d
Wk
R
55
12
12
8
31
37
2
2.5
3.16
天线印制在尺寸为55×12×0.8mm3的介质基板上1上，即FR4基板上。馈电芯片4位于
辐射体2上中间位置，可通过调节4的位置来调节天线的阻抗匹配；辐射体2和弯折环3共
同位于介质基板1上，并且弯折环3包围于辐射体2周围；辐射体有一个矩形及位于其两端
的两个圆形组成；弯折环的上方横线连接左右两边正方形环，下方横线在辐射体下方对称位
置与辐射体相连接。
在本实施例采用飞利浦公司的EPC Gen 2芯片，在900MHz时，其阻抗测试值约为43+
j800Ω。在此频率下进行天线设计。
图3是采用开路线馈电结构的宽带超高频弯折偶极子RFID标签天线回波损耗图。从图
中可以看出，天线工作频段宽度为241MHz(808-1049MHz)，包含了840-845MHz和
920-925MHz两个超高频工作频段。
图4是实施例采用开路线馈电结构的宽带超高频弯折偶极子RFID标签天线的方向图。从
图中可以看到，该天线有很好的辐射特性：E面方向图呈8字形；H面方向图呈圆形，具有
良好的全向特性，即对方向性不敏感。
图5是实施例采用开路线馈电结构的宽带超高频弯折偶极子RFID标签天线的输入阻抗
图，在900MHz时，该天线的虚部为815Ω，实部约为44Ω，与实际芯片匹配良好。
本发明利用弯折线技术缩减天线尺寸，采用开路线馈电结构进行馈电，方便调整输入阻
抗，通过在辐射体周围加上弯折环结构来加载感性负载，天线的带宽性能得到了很大的提高。
另外，通过引入开路线结构替代短路片，天线完全集成在一个平面内，结构简单，有效地降
低了制作成本。有良好阻抗带宽(808-1049MHz)，覆盖了我国840-845MHz和920-925MHz
超高频频段，辐射特性好，更能适应标签小型化的应用趋势。
对比同类设计，胡中皓等人提出了弯折线偶极子天线的设计方法，将面积减小到
42mm×27mm，但是该设计的回波损耗特性不太理想[参见论文：“弯折偶极子射频识别标签天
线设计方法研究[J].计算机仿真,2011,28(1)：162～165”]；马中华等人设计了一种弯折标签天
线结构，将天线尺寸从理论上的90mm×60mm减小到67mm×33mm，但是面积依然太大[一种
小型化UHF频段弯折标签天线[J].福州大学学报(自然科学版),2013,41(2)：182～185]；
在阻抗带宽方面更是比同类设计优越：L.Xu等人提出的超宽带天线在自由空间中半功率
带宽(回波损耗小于-3dB)是102MHz(852-954MHz)[参见论文：“A Novel Broadband UHF
RFID Tag Antenna Mountable on Metallic Surface”,International Conference on Wireless
Communications,Networking&Mobile Computing.2007:2128-2131]。A Ibrahiem等人提出的新
型RFID UHF天线输入阻抗带宽(回波损耗小于-10dB)为87MHz(0.802–0.88GHz)[参见
论文：“New design antenna for RFID UHF tags”,IEEE Antennas and Propagation Society
International Symposium,2006,pp.1355-1358]。
本文虽然已经给出了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离
本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本
文的实施例作为本发明权利范围的限定。