[发明专利]适用于射频识别(RFID)标签的不连续环形天线以及相关部件、系统和方法

说明书

优先权申请

本申请基于35U.S.C.§120要求2013年3月14日提交的标题为“Discontinuous Loop Antennas Suitable For Radio-Frequency Identification(RFID)Tags,And Related Components,Systems,and Methods(适用于射频识别(RFID)标签的不连续环形天线以及相关部件、系统和方法)”的美国申请No.13/826,519的优先权权益，美国申请No.13/826，519基于35U.S.C.§119要求2012年5月1日提交的标题为“Discontinuous Loop Antennas Suitable for Radio-Frequency Identification(RFID)Tags,and Related Components,Systems,and Methods(适用于射频识别(RFID)标签的不连续环形天线以及相关部件、系统和方法)”的美国临时专利申请No.61/640,800的优先权权益，这些申请通过引用整体结合于此。

技术领域

本公开的技术涉及可适用于射频(RF)识别(RFID)天线、标签或应答器(包括无源RIFD标签)的天线。

背景技术

采用射频(RF)识别(RFID)应答器来识别制品是公知的。RFID应答器通常被称为“RFID标签”。例如，图1是包括无源RFID标签12的示例性RFID系统10的示图。无源RFID标签12包括通信地耦合至天线16的集成电路(IC)14。IC 14也可耦合至存储器18。标识号或其它特征被存储在IC 14或存储在耦合到IC 14的存储器18中。无源RIFD标签12通常被包括在主体20或其它外壳中。标识号可被提供给另一个系统，比如RFID读取器22，以提供用于各种目的的标识信息。无源RFID标签12不包括发射器。无源RFID标签12的天线16接收来自RFID读取器22中的发射器26的无线RF信号24，也被称为“询问信号”。无源RFID标签12从无线RF信号24的电磁场中采集能量以向IC 14供电用于无源RFID标签12的操作。作为示例，RFID标签12可经由后向散射调制通信对无线RF信号24的接收进行响应，包括提供标识信息。

无源RFID系统的性能依赖于系统中无源RFID标签的性能。为了增强性能，无源RFID标签应该最大化来自询问信号的功率采集用于RFID标签的操作。向无源RFID标签的阈值量的功率转移对于无源RFID标签操作是必要的。转移至无源RFID标签的功率量也影响无源RFID标签的通信范围。最大化功率采集的一种方法为最小化由于RFID标签阻抗失配引起的功率转移损耗。RFID标签天线具有固有阻抗(即，阻性和抗性)特性，从而当其适当地匹配于RFID芯片阻抗(即，负载)时，由天线接收的信号能量可被有效转移至RFID集成电路(IC)芯片(“RFID芯片”)用于操作。阻抗失配将导致信号能量在与失配量相当的程度下被RFID芯片反射(未吸收)。此外，如果无源RFID标签位于其它无源RFID标签的阵列或集群中，则RFID阻抗失配可混合。来自询问信号的能量可在集群中的多个无源RFID标签之间共享，藉此向每一无源RFID标签提供较少的功率转移。RFID芯片阻抗基于通过无源RFID标签天线所接收的信号的频率而变化，使阻抗匹配问题进一步复杂化。

基于辐射耦合模式的RFID标签天线分类，RFID标签天线可为近场耦合或远场耦合。若需要短程RFID标签通信能力(例如，距离RFID读取器小于一个波长)，则可采用分类为近场耦合的RFID标签天线。近场耦合包含主要感应地通过非辐射的信号磁场(“H-场”)的耦合功率，且对于功率采集具有强电抗效应。然而，近场效应随距离呈幂次快速降低。因而，近场RFID标签需保持靠近于RFID读取器以从信号能量中采集功率用于有效的RFID标签操作。若需要更长范围的RFID标签通信能力(例如，距离RFID读取器大于两个波长)，则可采用分类为远场耦合的RFID标签天线。远场耦合包含主要通过电场(“E-场”)辐射耦合的功率，其比近场耦合随距离降低得慢。因此，对于分类为近场或远场耦合的RFID天线的任一选择，关于是否主要从信号功率的E-场或H-场分量中采集功率存在折衷。

发明内容