一种可手戴RFID标签天线设计_高旭
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一种RFID标签天线的设计
个领域。文献［２］中 提 出 了 一 款 基 于 移 动 互 联 网 的 校 园 平 安
卡 ＦＤＩＤ 天线，文献［３］中提出了一 种 电 子 车 牌 的 弯 折 树 脂 缝
隙天线。因此，本 文 专 注 于 讨 论 无 源 ＲＦＩＤ 标 签 天 线，并 设 计
了一款２．４ＧＨｚ的无源 ＲＦＩＤ 标签天线。
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｉｅｓ ａｎｄ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ
ＲＦＩＤ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｂｅｃｏｍｅ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｏｆ ＲＦＩＤ
ａｎｔｅｎｎａ ａｎｄ ｇｉｖｅｓ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ＲＦＩＤ ｔａｇ．Ｉｔ ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｎｔｅｎｎａ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅａｄｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ＲＦＩＤ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ｐａｔｃｈ ａｎｔｅｎｎａ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｉｓ ｔｈｅｏｒｙ，ａ ＲＦＩＤ ｔａｇ ｐａｔｃｈ ａｎｔｅｎｎａ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ＲＦＩＤ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｔｈｅ
线在读写器天线产生的电磁场中获得足够的能量；另一方 面， 质层和参考地３部分组成。与天线性能相关的参数包括 辐 射
一种可穿戴的UHF RFID标签弯折天线设计
一种可穿戴的UHF RFID标签弯折天线设计卢善勇;陆翔;邓云【摘要】针对可穿戴的人体跟踪以及监测问题,提出了一种小型的纺织RFID标签弯折天线,该天线主要由导电线绣成的4个字母文本构成,具有文本弯折的几何结构以及锯齿形穿线结构,天线尺寸较小,即:65 mm×24 mm×0.46 mm,与普通文字标签的尺寸相似.并对该标签进行了优化,以便在工作频率(即:910 MHz)条件下与RFID芯片阻抗实现共轭匹配.最后,利用双端口差分探头对若干标签进行了测量,该探头适用于平衡的RFID标签结构.在测试实验中,对带有不同线迹图案以及各种导电线直径的标签进行了检测,实验结果表明,提出标签阻抗的实测结果与模拟结果基本吻合,证明了提出标签设计和测量方法的有效性.%For wearable human tracking and monitoring problems,a small textile RFID tag bending antenna is pro-posed. The proposed antenna is mainly composed of four letter text,which is made of a conductive wire,and has the geometric structure of the bending of the text and the zigzag thread structure. The antenna is small in size 65 mm× 24 mm×0.46 mm which is similar to th e size of the common text label. And the label was optimized to achieve the conjugate match with the RFID chip impedance at the operating frequency(910 MHz). Finally,some labels were measured using a two port differential probe,and the probe was applied to the balanced RFID tag structure. In the experimental test,the label with different line trace pattern and a variety of wire diameter were detected. The experi-mental results show that the measured results are in agreement with the simulationresults which demonstrate the effectiveness of the proposed label design and methods of measurement【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2017(040)005【总页数】5页(P1083-1087)【关键词】可穿戴;导电线;阻抗测量;RFID天线【作者】卢善勇;陆翔;邓云【作者单位】广西职业技术学院计算机与电子信息工程系,南宁530226;广西大学物理科学与工程技术学院,南宁530004;广西职业技术学院计算机与电子信息工程系,南宁530226【正文语种】中文【中图分类】TN832射频识别(RFID)系统广泛用于无线支付、资产管理、人体跟踪以及监测等领域[1-2]。
金属表面超高频RFID印刷标签天线设计
金属表面超高频RFID印刷标签天线设计高浩;郭勇【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2011(034)007【摘要】为满足对金属表面物体智能识读的应用需求,设计了一款可用于金属表面的超高额RFID电子标签天线,使用时将标签贴合在厚度仅为5 mm的泡沫介质上,然后置于金属表面,利用金属表面作为自身反射板增加了天线的读取距离.整个天线的面积大小为95 mm45 mm,标签的最远读取距离可迭4.5 m.同时由于表面印刷结构的采用,使得整个标签成本低廉、易于批量生产.%A RFID tag antenna mountahle on the metallic surface for UHF band is designed For the demand of intelligent identification of the metallic surface objects. The tag is pasted on the foam whose thickness is only 5 mm and then put on the surface of a metal plate when it is used. The reading range of the antenna is increased by the metallic surface which can be treatcd as a reflector. The area of the whole antcnna is 95 mm×45 mm. The farthest reading distance of the tag can be up to 4. 5 m. Because of its printcd structurc, the whole tag has the advantage of low-cost and is apt to mass-production.【总页数】3页(P97-99)【作者】高浩;郭勇【作者单位】成都理工大学信息工程学院,四川成都610059;成都理工大学信息工程学院,四川成都610059【正文语种】中文【中图分类】TN82-34【相关文献】1.多应用环境下超高频RFID标签天线设计 [J], 刘志飞;王玲2.金属介质对超高频RFID被动标签读取效能的影响及可用于金属表面标签的设计[J], 赵犁;郜笙;虞俊俊3.具有感应反馈环的超高频RFID标签天线设计 [J], 詹杰;刘宏立;唐志军4.适应多环境的小型化超高频RFID标签天线设计 [J], 赵志强;马润波;鲁志红;韩丽萍5.小尺寸超高频RFID标签天线设计 [J], 淡江因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种小型UHF RFID读写器天线设计
一种小型UHF RFID读写器天线设计高新华;黄曙;盛喆;王朱丹【摘要】基于RFID系统对天线的要求,提出了一种适用于UHF频段上的RFID读写器天线.该天线采用背馈馈电方法,通过在分形结构上采用非对称矩形切角来实现天线的小型化和圆极化.利用电磁仿真软件分析了天线性能,仿真与测试结果吻合良好.%Based on the requirements of the radio frequency identification (RFID) systems, a new antenna for UHF RFID reader is proposed. The antenna uses the back-feeding pattern and the asymmetric rectangular corner truncated design on fractal geometry to realize miniaturization and circular polarization of the antenna. The electromagnetic simulation software is adopted for analyzing the performance of the designed antenna. And the simulation results are in good agreement with the measured results, which verified the reliability of the designed antenna.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(035)019【总页数】3页(P92-94)【关键词】分形;圆极化;超高频;微带天线【作者】高新华;黄曙;盛喆;王朱丹【作者单位】广东电网公司电力科学研究院,广东广州510080;广东电网公司电力科学研究院,广东广州510080;西安电子科技大学,陕西西安710071;西安电子科技大学,陕西西安710071【正文语种】中文【中图分类】TN92-340 引言无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)是一种借助于电磁波传播和感应而进行的自动识别技术，该技术作为一种快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术和信息标准化的基础，被列为21世纪十大重要技术之一。
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一种可手戴RFID标签天线设计
高旭 1 张志军1陈文华1冯正和1赵安平2
（清华大学电子系，北京 100084）1 （北京诺基亚，北京 100176）2
摘要：本文提出了一种可戴在手上的UHF频段RFID标签天线，该天线戴在手腕上时，仍能保持可行的读写距离。
该天线采用对称的短路贴片形式，使用了耦合馈电的方式，使得天线的阻抗易调节，能与阻抗实部较大的RFID标签芯片匹配。
文章介绍了天线结构，以及天线的仿真分析结果与实际测量结果。
关键词：RFID，标签天线，可穿戴天线
A wrist wearable RFID tag antenna design
GAO xu1, ZHANG zhijun1, CHEN wenhua1, FENG zhenghe1, ZHAO anping2 (Department of Electronic Engineering, Tsinghua University of China, Beijing 100084)1
Abstract: In this paper, a wrist wearable RFID tag antenna is proposed. When worn on wrist, the antenna can still maintain that the tag has an acceptable reading distance. The antenna is based on the symmetrical shorted patches structure with coupling feeding mode, in order to make the impedance of antenna easy to adjust. The antenna design, simulation results and the measurement results of the proposed antenna is presented in this paper.
Keywords: RFID, tag antenna, wearable antenna
1 引言
随着射频识别（RFID）技术的快速发展，射频识别系统得到了越来越广泛的应用。
由于分米波波段（UHF）的RFID系统具有高的读取速率以及较长的读取距离，因此近年来关于UHF波段的RFID系统的研究越来越多。
无源的RFID标签（Tag）通常由RFID标签芯片和RFID标签天线构成。
RFID标
本工作由国家重点基础研究发展规划项目2007CB310605、2009CB320205，国家863计划
项目资助课题2007AA01Z284和国家自然科学基金60771009资助。
签天线的设计对于RFID系统具有十分重要的作用，近来，关于RFID标签天线的研究越来越多，尤其是对于900MHz频段的RFID标签天线。
一些基于偶极子结构的标签天线已经在许多RFID系统中得到成功的应用，但是在一些特殊的应用中，当标签靠近金属表面或者贴在金属表面时，标签天线的阻抗特性会受到很大的影响，导致读取距离大大减小，甚至无法工作。
这个问题受到了许多研究者的关注，在一些文章中提出了可以放置在金属表面的RFID 标签天线[1-4]，这些天线自身都带有金属地结构，因此当放置在金属表面上时仍可以良好的工作。
但是，这些天线所匹配的RFID标签芯片的阻抗的实部值都较小，一般都小于20。
而现有的一些RFID标
签芯片的阻抗实部接近40，本文所提出的RFID标签天线所使用的RFID标签芯片的阻抗实部为42。
另一方面，随着个人电子通信领域的发展，可穿戴天线也得到了越来越多的研究。
在RFID领域，可穿戴的RFID标签也有着很大的发展前景。
除了当RFID标签天线靠近金属时会使天线特性改变外，一般的RFID标签天线在靠近人体的情况下，也会使得阻抗特性发生很大变化，使得读取距离大大缩短。
本文提出了一种可以带在手腕上的RFID标签天线，首先对所提出天线的平面结构进行研究，然后对将天线戴在手腕上时的情况进行了仿真分析，并制作了天线实物进行了测量。
2 天线结构
本文所设计的天线是对应一种工作在915MHz 的RFID标签芯片而设计的，该种芯片的输入阻抗为42-j157Ω。
通过调节参数，本文提出的天线很容易与具有其他输入阻抗值得芯片相匹配。
天线的平面结构如图1所示。
图1 RFID标签天线平面结构
该天线主要由三部分组成，地板，主辐射贴片以及耦合馈电贴片。
其中主辐射贴片为两个对称的贴片，两个贴片之间间隔为1mm，贴片的外端由短路片与地板相连。
主辐射贴片与地之间采用泡沫层支撑。
主辐射贴片上有一对对称的耦合馈电贴片，相距1 mm，标签芯片对耦合馈电片对称馈电，耦合贴片与辐射贴片之间通过容性耦合传递能量。
主辐射贴片与耦合贴片之间放置FR4介质板， 4.4
r
ε=。
通过调节主辐射贴片的长度L1可以调整天线的谐振频率，而天线的输入阻抗由参数W1，Lc调节。
本文所设计的天线尺寸如表1所示。
表1 RFID标签天线尺寸参数（单位：mm）
L L1 Lc W1
W H H1 142 113 30 20 30 2 2.5
3 仿真与测量结果
因为当将天线戴在手腕上时，天线的形状会发生较大的变化，所以天线设计时，除了要考虑天线处于平面结构时的特性外，还需要进一步考虑当天线被戴在手腕上时发生形变后的特性。
在仿真研究中，用如图2所示的环形结构来模拟当天线戴在手腕上后的情况。
天线在不同形状下的回波损耗如图3所示。
图2 发生形变后天线的模拟结构图
图3 回波损耗的仿真结果
由图3中的仿真结果可以看出，当天线发生形变时，会对其阻抗特性产生影响。
但可以看到，本文所提出设计的天在，当天线被弯曲成大概呈手腕形状时，仍然可以保持较好的回波损耗特性。
天线方向图的仿真结果如图4所示
图4 天线方向图仿真结果
为了验证设计天线的工作效果，在仿真的基础上，依照表1中所给出的尺寸制作出一个可形变的RFID天线。
该天线采用了泡沫双面胶作为辐射贴片与地板之间的支撑，使得天线可以进行弯曲，进而可以戴在手腕上进行测量。
图4为所制作的RFID天线照片。
图5 制作的RFID天线的照片
使用CSL461读卡器对制作的RFID标签天线进行了实验验证，设定读卡器的发射功率为30dBm，读卡器所连接天线增益为6dBi，测量得到当天线保持平面结构，最大的读取距离为2.5m。
当天线变形为环形结构并且带在手腕上是，最大读取距离为1.5m。
测量结果表明，本文所提出的天线结构可以有效地减小人体对于天线性能的影响，天线在戴在手腕上的情况下，仍然具有可以接受的读取距离，因此可以在手戴的RFID标签中得到应用。
另外，由于本文所提出的RFID天线也具有金属地板的结构，因此也具有可以避免金属表面影响的优良特性。
4 结论
本文提出和设计了一种可以适应于手戴应用的RFID标签天线。
由仿真结果发现，当所设计的天线发生形变，呈环形时，会对它的阻抗特性产生一定的影响，但是仍然能够较好的与标签芯片的输入阻抗匹配，即具有良好的回波损耗特性。
为了验证所设计天线的工作效果，对制作的一加有标签芯片的天线实物进行了实际的测量。
测量结果显示，当没有形变时天线可实现的最大读取距离为2.5m。
在发生形变，戴于手腕上时，最大的读取距离可以保持在1.5m，仍然保持在可以接受的读取范围内，从实际出发验证了本文所提出的天线结构可以有效地减小人体对于天线性能的影响，可以应用于手戴的RFID标签。
参考文献
[1] Sung-Lin Chen , Ken-Huang Lin, “A Slim RFID Tag Antenna Design for Metallic Object Applications”, Antennas and Wireless
Propagation Letters, vol.7, pp. 729 – 732, 2008
[2] Son H.-W., “Design of RFID tag antenna for metallic surfaces using lossy substrate”, Electronics Letters, vol.44, pp. 711 – 713,
June 5, 2008
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[4] Park J.-Y., Woo, J.-M., “Miniaturised dual-band s-shaped RFID tag antenna mountable on metallic surface”, Electronics Letters,
vol.44, pp. 1339 – 1341, November 6 2008。