实施方案
[0018] 下面结合附图对本发明做进一步详述:
[0019] 如图1所示,本发明中所提出的EBG结构的单元结构由拼图型金属贴片1‑1、基底和金属通孔1‑2构成。其中金属贴片位于基底顶面,贴片的四边是波浪形边,由若干个凹凸半圆构成的。金属通孔1‑2位于贴片1‑1中央,连通贴片1‑1和基底底面的金属地。
[0020] EBG结构功能通过周期性加载单元结构实现,图2所示为图1中的EBG单元的4×4阵列。可以看出,该周期结构类似拼图结构:相邻贴片单元2‑1之间通过单元边缘的凹凸半圆结构互相嵌合,但同时相邻贴片单元2‑1之间保持着固定宽度的间隙2‑2。每个单元2‑1中心加载有连通基底底面的金属地的金属通孔2‑3,4×4阵列中共有16个金属通孔。该EBG结构中,贴片2‑1提供了等效电阻,而间隙2‑2提供了等效电容,由此该EBG结构可以生成等效RC谐振,从而抑制特定频率的表面波在该结构上的传播。
[0021] 如图3所示,一个典型的H型槽RFID标签通常由基底、金属结构和RFID芯片构成。其中的金属结构位于基底顶面,由在方形金属层3‑1中对称位置开两个相同尺寸的方形槽3‑2构成,RFID芯片3‑3加载在两个方形槽之间的金属连接线上。基底底面无金属结构。由于H型槽RFID标签有着很大的共面金属地,便于将电源或者其他电路模块放置在共面金属地上。
[0022] 图4所示为单独的H型槽RFID标签安装在空气中和在金属表面的工作频率。可以看出,该H型槽RFID标签在空气中可以正常工作在900MHz附近,但是在金属表面频率发生严重偏移,无法在900MHz附近甚至是在600‑1200MHz频段内工作。
[0023] 图5所示为单独的H型槽RFID标签安装在空气中和在金属表面的辐射方向图。可以看出,该H型槽RFID标签安装在空气中时在与标签垂直的平面上基本上是全向辐射,但是安装在金属表面时其辐射变成单向,并且与全向辐射的增益差值高达5dB以上。从图4和图5可以看出,H型槽RFID标签通常有较宽的工作频率和较高的辐射增益,但是对周围环境较为敏感,安装在不同材质的平台上会造成严重的频率偏移和增益下降。
[0024] 图6为本发明中的所提出的EBG结构的相位反射结果图。如图4所示,不管放置在何种材料表面,该EBG结构的相位0点始终保持在920MHz左右,相位的‑90度到+90度频率区间始终保持在910‑930MHz频段内。该结果表明910‑930MHz频段内的表面波在该EBG结构上得到有效抑制,因此可以保证H型槽RFID标签在该频段内的性能稳定性。
[0025] 图7所示为加载了4×4EBG阵列的H型槽RFID标签安装在不同材质平台表面的工作频率。结果表明,不管安装在何种材质的平台表面,从相对介电常数为1的空气到相对介电常数为80的水甚至是金属等,该H型槽RFID标签的工作频率始终保持在910‑913MHz范围内,表现出了高度的频率稳定性。
[0026] 图8中为加载了4×4EBG阵列的H型槽RFID标签安装在不同材质平台表面的辐射方向图。结果表明,不管安装在何种材质的平台表面,该H型槽RFID标签的辐射增益始终保持在4‑5dBi范围内,表现出了高度的辐射稳定性。
[0027] 本发明的电磁带隙结构的优点包括:
[0028] (1)结构简单。为单层结构,加工方便、成本较低,易于集成到各种系统中或与其他电路模块相结合,适合大规模生产。
[0029] (2)小型化。单元结构尺寸仅40mm×40mm×1.5mm,约0.12λ×0.12λ×0.0045λ,4×4单元尺寸也仅为0.48λ×0.48λ×0.0045λ,便于系统的小型化。
[0030] (3)便于使用。可以直接放置在H型槽RFID标签底部,无需增加任何支撑结构,安装简单,方便使用。
[0031] (4)稳定性高。最大程度稳定H型槽RFID标签,提高H型槽RFID标签的多平台环境适应性。与单独的H型槽RFID标签相比,加载有该EBG结构的H型槽RFID标签安装在不同材质(空气、塑料、石板、陶瓷、水、金属等)表面时其性能表现出高度一致性,不受环境因素的影响,可以广泛应用于各种环境中。
[0032] 本发明陈述了一种用于稳定H型槽RFID标签性能的电磁带隙结构。该电磁带隙结构为低剖面单层结构,加工方便且成本低廉;尺寸小重量轻,便于与电源或者其他电路模块进行集成化设计;使用方便,可以直接放置在H型槽RFID标签下方,无需任何支撑结构,便于安装;最重要的是,与单独的H型槽RFID标签相比,加载有该EBG结构的H型槽RFID标签安装在不同材质(空气、塑料、石板、陶瓷、水、金属等)表面时其频率、辐射性能均表现出高度一致性,不受环境因素的影响,可以广泛应用于各种环境中。综上所述,设计出的电磁带隙结构不仅可以实现最大程度提升H型槽RFID标签性能的环境稳定性,并且有着结构简单、低成本、小尺寸、易集成等优点,因此有着广阔的发展前景和巨大的市场潜力。