[发明专利]一种共形于石油管套壁的抗金属超高频电子标签天线

说明书

一种共形于石油管套壁的抗金属超高频电子标签天线，涉及超高频射频识别技术领域。所述超高频电子标签天线为半环形结构，紧贴于石油管套壁之上，包括介质基板，位于介质基板上表面的贴片结构和标签芯片，位于介质基板下表面的金属底板；所述贴片结构为轴对称结构，包括半环形的辐射体和带开口的馈电环，所述辐射体的左侧和右侧设置数量相同的多个矩形槽，所述带开口的馈电环位于贴片结构的中间位置，所述标签芯片位于馈电环的开口位置，所述金属底板完全覆盖介质基板下表面。本发明超高频电子标签天线具有良好的抗金属特性，加工简单，成本低廉，增益高，可读距离远，带宽较大，可以很好地应用于设计频段。

技术领域

本发明涉及超高频射频识别(UHF RFID)技术领域，具体涉及一种共形于石油管套壁的采用平面倒F天线(PIFA)结构的抗金属标签天线。

背景技术

目前，对于石油专用管材的管理方式多为手写，这种工作方式不仅工作量大、效率低下，且在大量的数据面前，工作人员不可避免地会出现差错和遗忘。基于RFID技术的管道管理系统可以实现石油专用管材基础数据的无线采集、无线传输和集中管理，实现石油专用管材的有效跟踪和高效管理，可以很好地解决人工管理中存在的问题。

现阶段可用于石油管套壁的普通电子标签存在以下两个方面的问题。一方面，石油管套壁为环形结构，目前还没有关于共形石油管套壁结构电子标签的相关报道。现有的电子标签无法充分利用其结构表面，导致可使用的标签天线尺寸很小。过小的天线尺寸使得电子标签的增益较低，可读距离较短，无法很好地满足实际应用的需求。另一方面，当标签天线置于金属表面时，从阅读器发射来的电磁波会在金属表面发生反射，产生与入射波相位相反的反射波，使能量相互抵消，标签无法获得足够的激活能量。金属物体还会使天线辐射电阻减小，等效电感增加，从而使标签天线的阻抗匹配变差，导致天线与芯片的功率传输系数减小，缩短识别距离。可用于石油管套壁的普通电子标签多采用调整天线与金属表面的距离、涂覆吸波材料、采用电磁带隙结构或超材料结构。但这些方案存在价格昂贵、加工困难等缺点。针对可用于石油管套壁的普通电子标签存在的问题，本发明提供了一种应用于石油管套壁的共形UHF频段RFID抗金属标签天线。

发明内容

本发明的目的在于，针对背景技术存在的缺陷，提出一种共形于石油管套壁的抗金属超高频电子标签天线。本发明电子标签天线为半环形，在该形状下有机地将PIFA天线结构、电感耦合馈电方式以及曲流技术联合起来，在有限的管壁空间内增大标签天线尺寸，增大可读距离，提高标签的抗金属特性，使天线很好地工作于金属管道表面。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种共形于石油管套壁的抗金属超高频电子标签天线，其特征在于，所述超高频电子标签天线3为半环形结构，紧贴于石油管套壁2之上，包括介质基板15，位于介质基板上表面的贴片结构，位于介质基板上表面的标签芯片和位于介质基板下表面的金属底板16；

所述贴片结构为轴对称结构，包括半环形的辐射体4和带开口的馈电环5，所述辐射体的左侧和右侧设置数量相同的多个矩形槽，所述带开口的馈电环位于贴片结构的中间位置；所述标签芯片位于馈电环的开口位置，其辐射引脚与接地引脚分别连接馈电环的开口两侧，与馈电环形成一完整的环状结构；所述金属底板16完全覆盖介质基板下表面。

进一步地，所述馈电环5与金属底板之间通过金属过孔11连接。

进一步地，所述辐射体4的两侧分别通过金属过孔(12、13)与金属底板实现电连接。为了减小加工时误差对于天线性能的影响，辐射体并未完全覆盖介质基板的上表面，辐射体的边缘与介质基板的边缘之间留有0.15～0.3mm的距离。

进一步地，所述标签芯片为Alien H4芯片等，标签芯片的辐射引脚与接地引脚分别连接馈电环开口的左右两侧。

进一步地，所述介质基板的材质为FR-4材质。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：