[发明专利]平面单向天线组件及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及射频识别(RFID)技术领域，特别是涉及一种应用于电子标签的平面单向天线组件及其实现方法。 

背景技术

射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。 

RFID系统是一种简单的无线系统，用于控制、检测和跟踪物体，其由两个基本器件组成，分别为询问器(或阅读器)和应答器(或电子标签)，电子标签主要由存有识别代码的大规模集成电路芯片和收发天线构成，其中电子标签的数量可以为多个，即RFID技术可同时识别多个电子标签。其工作原理为：阅读器发射一特定频率的无线电波能量给电子标签，用以驱动电子标签电路将内部的数据送出，此时阅读器便依序接收解读数据，利用其内的应用程序做相应的处理。 

目前，定义RFID产品的工作频段有低频、高频和超高频，其中不同频段的RFID产品会有不同的特性和应用。具体如下： 

低频(工作频率从125KHz到135KHz)段内的RFID产品主要是通过电感耦合的方式进行工作，也就是在读写器线圈和感应器线圈间存在着变压器耦合作用。通过读写器交变场的作用在感应器天线中感应的电压被整流，可作供电电压使用。主要应用于畜牧业的管理系统、汽车防盗和无钥匙开门系统、马拉松赛跑系统、自动停车场收费和车辆管理系统、自动加油系统、酒店门锁系统的应用以及门禁和安全管理系统等。 

高频(工作频率为13.56MHz)段内的感应器不再需要线圈进行绕制，可以通过腐蚀或者印刷的方式制作天线。感应器一般通过负载调制的方式进行工作。 也就是通过感应器上的负载电阻的接通和断开促使读写器天线上的电压发生变化，实现用远距离感应器对天线电压进行振幅调制。主用应用于服装生产线和物流系统的管理和应用、三表预收费系统、酒店门锁的管理和应用、大型会议人员通道系统、固定资产的管理系统、医药物流系统的管理和应用以及智能货架的管理等。 

超高频(工作频率为860MHz到960MHz之间)段内的RFID主要通过电磁场来传输能量，电磁场的能量下降的不是很快，但是读取的区域不是很好进行定义。该频段读取距离比较远，无源可达10m左右。其电子标签的天线一般是长条和标签状，天线有线性和圆极化两种设计，满足不同应用的需求。主要应用于供应链上的管理和应用、生产线自动化的管理和应用、航空铁路包裹的管理和应用、集装箱的管理和应用、以及后勤管理系统的应用等。 

目前，在图书管理中，并未充分利用到RFID技术，而是采用条形码或者磁条的方式进行管理，此时需要逐本读入图书信息，人力成本较大。而引入RFID技术，就存在以下问题，由于RFID电子标签采用的天线不具备明显的单向性，而目前图书馆书架摆放逐排放置，当需要读入前排书架内图书信息时，后排书架内的信息也会被读入，从而影响对前排书架内图书信息的统计。 

考虑到图书馆书架上摆放的图书，总是书脊方向向外。若设计出一种平面单向天线，应用于RFID标签中，将RFID标签平面单向天线的最大增益方向指向书脊，则RFID阅读器很容易读取当前书架上的图书标签；同时，因为背面书架上的书朝向另一方向，则这些书不容易被RFID阅读器误读。 

又如，在移动速度较快的流水线上的物品的RFID标签，其通过RFID读写器可识读范围的时间很短，可能会造成读写操作失败的情况。若能够合理摆放流水线上的物品，使标签平面单向天线的最大增益方向指向读写器所在位置，则可扩大其可识读范围，增加操作的可靠度。 

然而，目前没有这种方便小巧的平面单向天线设计，有的仅是一种应用在其他领域的八木天线，其方向性很好。但是结构较为复杂，且尺寸较大，不适合在以上领域中应用。