基於縫隙天線的超高頻射頻識別標籤天線的製作方法

2023-04-28 07:05:26

專利名稱：基於縫隙天線的超高頻射頻識別標籤天線的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及射頻識別技術領域，尤其涉及一種可方便應用於金屬平面之上或 金屬平面縫隙之中的基於縫隙天線的超高頻射頻識別標籤天線。
背景技術：
超高步頁身寸步Iji只另Ij (Ultra high frequency radio frequency identification, M 稱UHF RFID)是一種利用射頻讀取標籤的自動識別技術。一般由閱讀器(Reader)和標籤 (Tag)組成，閱讀器通過射頻遠距離讀取標籤上的信息。與傳統條形碼相比，其具有讀取距 離遠、讀取速度快、非可視識別、支持快速讀寫等優點。超高頻射頻識別標籤一般指的是無 源標籤，即標籤內部不攜帶電池等供電器件。超高頻射頻識別標籤通過天線接收射頻獲取 能量以激活標籤晶片，並將晶片的信息通過反向散射調製發射給閱讀器。由於超高頻射頻 識別無源標籤不需要電池且具有較遠的讀取距離，在物流供應鏈、生產自動化、交通管理與 安防等眾多領域具有廣闊的應用空間。在相當一部分超高頻射頻識別應用中，需要將標籤粘貼於金屬平板或金屬平面之 上，譬如汽車防爆膜、汽車牌照、香菸錫箔等。由於普通標籤無法應用於金屬表面，需要採 用特殊設計的標籤，稱為抗金屬標籤或金屬標籤。一般的抗金屬標籤採用微帶貼片天線或 平面倒F天線作為標籤天線，可以將金屬表面作為天線的地平面。但是，普通抗金屬標籤天 線都需要貼在金屬表面，天線的部分體積突出於金屬表面，體積特徵比較明顯。如果將金屬 平板或金屬平面挖出一個孔或縫隙來粘貼普通薄膜標籤，在孔或縫隙不是很大的情況下， 標籤的性能仍然受金屬環境影響很大，性能衰減嚴重。採用基於縫隙天線的超高頻射頻識 別標籤天線，則可以將標籤做在金屬平板上或將標籤嵌在金屬平板的縫隙之中。
發明內容本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種基於縫隙天線的超高頻射頻 識別標籤天線。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的一種基於縫隙天線的超高頻射 頻識別標籤天線，包括基片、金屬面、第一縫隙、第二縫隙、射頻識別晶片；金屬面位於基片 上表面，第一縫隙、第二縫隙位於金屬面上，第一縫隙為直線，第二縫隙為U形，第二縫隙的 兩端與第一縫隙相交並形成一個縫隙環路，射頻識別晶片位於第一縫隙中間部位，連接金 屬面在第一縫隙中間部位的上下兩側。進一步地，所述基於縫隙天線的超高頻射頻識別標籤天線，其特徵在於，所述的金 屬面、第一縫隙、第二縫隙、射頻識別晶片同處於基板的上表面，第一縫隙與第二縫隙由金 屬面蝕刻而成。所述的第二隙縫為U形縫隙，包括一個中間的肩和連接在兩端的臂，第二隙 縫的肩與第一縫隙平行，第二隙縫的臂與第一縫隙垂直，臂與肩成直角，第二隙縫與第一縫 隙的部分形成一個閉環。所述的第一縫隙與第二縫隙左右對稱，且中軸線重合。所述的射 頻識別晶片位於第一縫隙的正中間，射頻識別晶片的一端連接金屬面在第一縫隙中間部位的一側，射頻識別晶片的另一端連接金屬面在第一縫隙中間部位的另一側。本實用新型的有益效果是本實用新型的超高頻射頻識別標籤可以應用於金屬平 面之上或金屬平面的縫隙之中。
圖1是基於縫隙天線的超高頻射頻識別標籤天線結構示意圖；圖2是基於縫隙天線的超高頻射頻識別標籤天線俯視圖；圖3是基於縫隙天線的超高頻射頻識別標籤天線側視圖；圖4是基於縫隙天線的超高頻射頻識別標籤金屬平面縫隙中的應用示意圖；圖中基片1、金屬面2、射頻識別晶片3、第一縫隙4、第二縫隙5、金屬平面6、金屬 平面上的縫隙7、基於縫隙天線的超高頻射頻識別標籤8。
具體實施方式
超高頻射頻識別標籤為無源標籤，一般由標籤天線與標籤晶片組成。標籤天線與 標籤晶片都為復阻抗。標籤從閱讀器天線發射的詢問信號中獲取能量及詢問指令。當標籤 獲得足夠的能量時，標籤晶片被激活。標籤晶片被激活後，其根據閱讀器的詢問指令進行相 應動作，並通過反向散射調製來發射數據。對超高頻射頻識別標籤而言，在如何設計標籤天 線以獲得足夠的能量激活標籤晶片最為重要。對於標籤天線，一方面需要天線具有較好的 輻射性能，另一方面則需要標籤天線與標籤晶片阻抗匹配，以讓實現最大能量傳輸。本實用新型通過採用縫隙天線實現金屬平面嵌入型超高頻射頻識別標籤天線的 設計。以下以能夠應用於金屬平面縫隙內的基於縫隙天線的超高頻射頻識別標籤天線為實 施方案並結合附圖對本實用新型做詳細的說明。本實施例為應用於汽車擋風玻璃後表面防爆膜(基於金屬塗層或金屬夾層)上縫 隙內的超高頻射頻識別標籤天線，金屬防爆膜相當於金屬平面。如圖1、2、3所示，本實用新型基於縫隙天線的超高頻射頻識別標籤天線包括基 片1、金屬面2、第一縫隙4、第二縫隙5、射頻識別晶片3 ；其中，金屬面2位於基片1上表面， 第一縫隙4、第二縫隙5位於金屬面2上，第一縫隙4為直線，第二縫隙5為U形，第二縫隙 5的兩端與第一縫隙4相交並形成一個縫隙環路，射頻識別晶片3位於第一縫隙5中間部 位，連接金屬面2在第一縫隙4中間部位的上下兩側。金屬面2、第一縫隙4、第二縫隙5、射 頻識別晶片3同處於基板1的上表面，第一縫隙4與第二縫隙5由金屬面2蝕刻而成。第 一隙縫(4)的兩端為直線。第二隙縫5為U形縫隙，包括一個中間的肩和連接在兩端的臂， 第二隙縫5的肩與第一縫隙4平行，第二隙縫5的臂與第一縫隙4垂直，臂與肩成直角，第 二隙縫5與第一縫隙4的部分形成一個閉環。第一縫隙4與第二縫隙5左右對稱，且中軸 線重合。射頻識別晶片3位於第一縫隙4的正中間，射頻識別晶片3的一端連接金屬面2 在第一縫隙4中間部位的一側，射頻識別晶片3的另一端連接金屬面2在第一縫隙4中間 部位的另一側。對於超高頻射頻識別標籤，其射頻識別晶片3 —般是復阻抗。為了實現天線與芯 片的最大能量傳輸，則需要天線的輸入阻抗與晶片阻抗共軛匹配，這就要求天線輸入阻抗 的實部和虛部都具有靈活的調節的能力。對於本實用新型的標籤天線，通過調節第一縫隙 4的長度可以改變諧振頻率，從而改變固定頻率處的電阻值，通過調節第二縫隙5的長度可 以調節電抗值。因此，通過合理改變天線的第一縫隙4和第二縫隙5的尺寸，則可以較好的
4實現天線諧振頻率的控制及天線與晶片的阻抗共軛匹配。 取汽車擋風玻璃的厚度為5mm，介電常數為5. 5，損耗角正切為0，基板1採用PET 材料，金屬面2為覆銅，射頻識別晶片3採用TI (Texas Instruments)公司的RI UHF 00001 01型號超高頻RFID標籤晶片。取基片1相對介電常數為3. 9，損耗角正切為0. 002,厚度 為0. 05mm,金屬面2的長度為200mm，金屬面2的寬度為40mm，金屬面2上的第一縫隙4的 長度為98mm、寬度為1mm，第二縫隙5為U形縫隙，U形隙縫的肩長為24mm，U性縫隙的臂長 為6mm，射頻識別晶片3的阻抗為10_j60 Ω。在該參數下，標籤可工作在超高頻920MHz 925MHz的頻帶範圍內，閱讀器2W(ERP)讀取功率下的有效距離約為4米。 在實際應用中，如圖4所示，可以將該基於縫隙天線的超高頻射頻識別標籤8嵌入 在金屬平面6 (內嵌金屬網格的汽車防爆膜)之中的縫隙7內，標籤8的金屬面2可以與被 嵌入金屬平面6相連接。採用符合IS018000-6C的射頻識別閱讀器即可以讀寫該標籤的信 肩、ο 上述方案只是本實用新型的一種具體實施方式
，在符合本實用新型的特徵下可以 有多種不同應用方案，但這些應用方案只要符合本實用新型的特徵，都應屬於本實用新型 的權利保護範圍。
權利要求一種基於縫隙天線的超高頻射頻識別標籤天線，其特徵在於，包括基片(1)、金屬面(2)、第一縫隙(4)、第二縫隙(5)、射頻識別晶片(3)；其中，金屬面(2)位於基片(1)上表面，第一縫隙(4)、第二縫隙(5)位於金屬面(2)上，第一縫隙(4)為直線，第二縫隙(5)為U形，第二縫隙(5)的兩端與第一縫隙(4)相交並形成一個縫隙環路，射頻識別晶片(3)位於第一縫隙(4)中間部位，連接金屬面(2)在第一縫隙(4)中間部位的上下兩側。
2.根據權利要求1所述的一種基於縫隙天線的超高頻射頻識別標籤天線，其特徵在於 所述的金屬面(2)、第一縫隙(4)、第二縫隙(5)、射頻識別晶片(3)同處於基板⑴的上表 面，第一縫隙⑷與第二縫隙(5)由金屬面(2)蝕刻而成。
3.根據權利要求1所述的一種基於縫隙天線的超高頻射頻識別標籤天線，其特徵在於 所述的第二隙縫(5)為U形縫隙，包括一個中間的肩和連接在兩端的臂，第二隙縫(5)的肩 與第一縫隙(4)平行，第二隙縫(5)的臂與第一縫隙(4)垂直，臂與肩成直角，第二隙縫(5) 與第一縫隙(4)的部分形成一個閉環。
4.根據權利要求1所述基於縫隙天線的超高頻射頻識別標籤天線，其特徵在於，所述 的第一縫隙(4)與第二縫隙(5)左右對稱，且中軸線重合。
5.根據權利要求1所述基於縫隙天線的超高頻射頻識別標籤天線，其特徵在於，所述 的射頻識別晶片(3)位於第一縫隙(4)的正中間，射頻識別晶片(3)的一端連接金屬面(2) 在第一縫隙(4)中間部位的一側，射頻識別晶片(3)的另一端連接金屬面(2)在第一縫隙 (4)中間部位的另一側。
專利摘要本實用新型公開了一種基於縫隙天線的超高頻射頻識別標籤天線，其特徵在於，包括基片、金屬面、第一縫隙、第二縫隙、射頻識別晶片；其中，金屬面位於基片上表面，第一縫隙、第二縫隙位於金屬面上，第一縫隙為直線，第二縫隙為U形，第二縫隙的兩端與第一縫隙相交並形成一個縫隙環路，射頻識別晶片位於第一縫隙中間部位，連接金屬面在第一縫隙中間部位的上下兩側。本實用新型製作的超高頻射頻識別標籤可以應用於金屬平面之上或金屬平面的縫隙之中。
文檔編號H01Q1/24GK201741797SQ20092019318
公開日2011年2月9日 申請日期2009年8月27日 優先權日2009年8月27日
發明者莫凌飛 申請人:杭州物網科技有限公司