双谐振高带宽RFID超高频抗金属标签及实现方法

摘要

本发明属于微带天线技术领域，提供了双谐振高带宽RFID超高频抗金属标签及实现方法，包括：基板，表面用银浆进行丝印，丝印后具有2个功分电路端、馈线槽、芯片槽的图案；电极层，为涂覆在除丝印后图案区域外的基板表面的银浆层；芯片，放置在芯片槽内，具有2个触点，分别用于连接电极层和馈线；馈线，放置在馈线槽内，与接地层导通连接；接地层，为涂覆在整块基板背面的银浆层；并通过回波损耗的曲线图得出馈线输入阻抗Za（L）=27+j200与芯片的输入阻抗Z_L=27.5‑j201时最匹配。本发明具有提高微带天线的自身带宽，并且能够在各种金属反射环境中均能正常工作，适用性强的优点。

主权项

双谐振高带宽RFID超高频抗金属标签的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：制作多种规格的双谐振高带宽RFID超高频抗金属标签；首先设计好基板的图案，具体为基板表面具有2个功分电路端、馈线槽、芯片槽的图案，芯片槽的位置随着馈线槽的长度不同而不同；进一步地，按照预先设计好的基板图案通过银浆对基板表面进行丝印；进一步地，将与基板图案同等大小的丝网覆盖在基板表面丝印后的图案位置，再对基板进行银浆涂覆；进一步地，对银浆涂覆后的基板进行300°中温烘干；进一步地，将烘干后的基板放入850°高温烤箱中进行烧结；进一步地，将馈线和芯片分别安装在馈线槽和芯片槽内，并将芯片的1个触点与电极层相连接，另1个触点与馈线的一端相连接，馈线的另一端与接地层相连接，即得到多种规格的双谐振高带宽RFID超高频抗金属标签；步骤二：将根据该步骤一中烧结出的多种双谐振高带宽RFID超高频抗金属标签放入仪器中进行回波损耗测量，进一步地根据频率f_r绘制出多种双谐振高带宽RFID超高频抗金属标签的回波损耗的曲线图；并对回波损耗的曲线图进行分析；根据回波损耗越小，芯片能工作的带宽越宽的原理，可知：当频率为915MHz时，回波损耗值最小；步骤三：根据导带参数固定的电性能值计算出导带宽度；具体公式如下：$W=\frac{c}{2f_r}{\left(\frac{{ϵ}_r+1}{2}\right)}^{-1/2},$其中，W表示导带宽度，单位m；c表示光速，单位3×10⁸米/秒；f_r表示频率，单位Hz；ε_r表示相对介电常数；步骤四：根据该步骤三计算出的导带宽度W，计算出波长的等效伸长量；具体公式如下：$\Delta L=0.412h\frac{({ϵ}_e+0.3)(W/h+0.264)}{({ϵ}_e-0.258)(W/h+0.8)},$其中，ΔL表示波长的等效伸长，单位m；h表示基板厚度，单位m；ε_e表示分布电容率常数，具体数值为1.45；步骤五：根据该步骤四计算出的波长的等效伸长，计算出馈线长度；具体公式如下：${\lambda }_g=\frac{c}{f_r}$L＝0.5λ_g‑2ΔL其中，L表示馈线长度，单位m；λg表示入射波长度，单位m；c表示光速，单位3×10⁸米/秒；f_r表示频率，单位Hz；步骤六：首次，预算出基板厚度h和导带宽度W的关系，然后选定Z₀^α适用的分段函数进行计算，若基板厚度大于等于导带宽度，则算出来自变量W/h的取值范围是小于等于1，进而将基板厚度h和导带宽度W带入分段函数的第一段函数求出阻抗Z₀^α；若基板厚度小于导带宽度，则算出来自变量W/h的取值范围是大于1，进而基板厚度h和导带宽度W带入分段函数的第二段函数求出阻抗Z₀^α；具体公式如下：${Z_0}^{\alpha }=\left\{\begin{array}{cc}59.952\ln (\frac{8h}{W}+\frac{W}{4h})& \left(\begin{array}{c}\frac{W}{h}\le 1\end{array}\right)\\ \frac{119.904\pi }{\frac{W}{h}+2.42-0.44\frac{h}{W}+{(1-\frac{h}{W})}^6}& \left(\begin{array}{c}\frac{W}{h}>1\end{array}\right)\end{array}\right.,$其中，Z₀^α表示阻抗；步骤七：根据该步骤六中求出的阻抗求出馈线的特性阻抗Z₀；$Z_0={Z_0}^{\alpha }/\sqrt{{ϵ}_e}$其中，Z₀表示馈线的特性阻抗，ε_e表示分布电容率常数，具体数值为1.45；步骤八：根据该步骤七中计算出的特性阻抗Z₀，计算出天线输入阻抗Z_a(L)；具体公式如下：$Z_a\left(L\right)=Z_0\frac{Z_L+{\mathrm{jZ}}_{0}tan\left(\beta L\right)}{Z_0+{\mathrm{jZ}}_{L}tan\left(\beta L\right)},$其中，Za(L)表示天线输入阻抗，单位为Ω；Z₀表示馈线的特性阻抗，单位为Ω；Z_L表示芯片的输入阻抗，单位为Ω；L表示馈线长度，单位m；β表示传播系数，无单位；步骤九：由该步骤三至八的计算可知，频率为915MHz时，回波损耗值最小，此时的馈线与芯片最为匹配，故得出馈线输入阻抗Za(L)＝27+j200与芯片的输入阻抗Z_L＝27.5‑j201时最匹配。