一種超高頻抗金屬電子標簽的制作方法
【專利摘要】一種超高頻抗金屬電子標簽，包括基板，第一天線、第二天線、第三天線及標簽芯片。所述第一天線、第二天線和標簽芯片設置于所述基板的上表面，所述標簽芯片位于所述第一天線和所述第二天線之間，第一天線和第二天線相對設置，且開設開口以形成“十”字型縫隙；所述第三天線設置于所述基板的下表面，所述第三天線兩端分別與所述第一天線、所述第二天線導電連接。標簽天線采用平衡雙饋電結(jié)構(gòu)，增大標簽頻帶寬度，提高標簽的靈敏度，實現(xiàn)超高頻抗金屬標簽小尺寸設計下具有卓越性能。采用芯片表面貼片技術(shù)，提高標簽性能一致性，提高標簽生產(chǎn)自動化，降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種超高頻抗金屬電子標簽

【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及射頻識別技術(shù)，具體涉及一種超高頻抗金屬電子標簽。

【背景技術(shù)】
[0002]電子標簽是RFID (射頻識別系統(tǒng))的主要組成單元，是物聯(lián)網(wǎng)的信息載體。隨著射頻識別技術(shù)的發(fā)展，工作于UHF頻段(840MHz-960MHz)的各類型電子標簽被越來越多地運用于物流管理、倉儲管理、資產(chǎn)管理等領域。
[0003]UHF RFID標簽由兩部分組成:一部分為標簽芯片；另外一部分為標簽天線。如圖1所不，電路10為標簽天線的等效電路，電路20為標簽芯片的等效電路；當標簽天線與標簽芯片各自阻抗共軛對應時，UHF RFID標簽實現(xiàn)最好的阻抗匹配?？梢匀⌒酒珹lien-Technology-Higgs-3的并聯(lián)電阻Ri的值等于為1500W,并聯(lián)電容Ci的值等于0.85pF。采用ADS軟件對標簽芯片阻抗進行計算。如圖2，計算所得芯片阻抗實部隨頻率分布圖，根據(jù)阻抗共軛的要求，天線阻抗實部應與芯片阻抗實部相等，才為最佳的阻抗匹配。如圖3，計算所得芯片阻抗虛部隨頻率分布圖，根據(jù)阻抗共軛的要求，天線阻抗虛部應與芯片阻抗虛部互為相反數(shù)(共軛)，才為最佳的阻抗匹配。
[0004]因一些產(chǎn)品外殼是金屬材料做成，傳統(tǒng)超高頻電子標簽在金屬表面無法正常工作。
實用新型內(nèi)容
[0005]基于此，有必要提供一種可解決傳統(tǒng)超高頻電子標簽在金屬表面無法正常工作的超聞頻抗金屬電子標簽。
[0006]一種超高頻抗金屬電子標簽，包括基板，該基板包括上表面和與該上表面相對的下表面，所述超高頻抗金屬電子標簽還包括第一天線、第二天線、第三天線及標簽芯片，其中:
[0007]所述第一天線、第二天線和標簽芯片設置于所述基板的上表面，所述標簽芯片位于所述第一天線和所述第二天線之間，且分別與所述第一天線和所述第二天線導電連接，所述第一天線和所述第二天線相對設置，且開設開口以形成“十”字型縫隙；所述第三天線設置于所述基板的下表面，所述第三天線兩端分別與所述第一天線、所述第二天線導電連接。
[0008]進一步地，所述第一天線與所述第二天線以一縫隙相隔，且所述第一天線與所述第二天線相對所述縫隙的軸線相互對稱，所述第一天線與所述第二天線分別開設有相對所述縫隙的軸線對稱的第一開口和第二開口，所述第一開口和所述第二開口相對，所述縫隙、第一開口和第二開口形成所述“十”字型縫隙。
[0009]進一步地，所述第一天線與所述第二天線于長邊方向上以所述縫隙相隔，所述第一開口和第二開口的中心線、所述第一天線的長邊方向的中心線與所述第二天線的長邊方向的中心線在同一直線上，且該直線與所述縫隙的軸線垂直。
[0010]進一步地，所述第一天線開設有相對其長邊方向的中心線相互對稱的第一缺口和第二缺口。
[0011 ] 進一步地，所述第二天線開設有相對其長邊方向的中心線相互對稱的第三缺口和第四缺口，所述第三缺口與所述第一缺口相對所述縫隙的軸線相互對稱，所述第四缺口與所述第二缺口相對所述縫隙的軸線相互對稱。
[0012]進一步地，所述第一缺口、第二缺口、第三缺口和第四缺口為與所述縫隙的軸線垂直的條形。
[0013]進一步地，所述基板設有第一導電過孔和第二導電過孔，所述第一天線相對所述縫隙一側(cè)和所述第三天線通過所述第一導電過孔導電連接，將所述第二天線相對所述縫隙一側(cè)和所述第三天線通過所述第二導電過孔導電連接。
[0014]進一步地，所述第三天線為矩形，所述第三天線于遠離所述縫隙的兩端分別開設有第一開孔和第二開孔，所述第一天線于遠離所述縫隙的一端開設有第三開孔，所述第二天線于遠離所述縫隙的一端開設有第四開孔，所述第一開孔和所述第三開孔與所述第一導電過孔相對并導電連接，所述第二開孔和所述第四開孔與所述第二導電過孔相對并導電連接。
[0015]進一步地，所述第一開孔、所述第二開孔、所述第三開孔、所述第四開孔所述、第一導電過孔和所述第二導電過孔均為兩個。
[0016]進一步地，所述第一天線、第二天線及第三天線表面覆蓋有保護涂層；所述第一天線或第二天線上的保護涂層于所述縫隙一側(cè)設置有定位標記，所述標簽芯片焊接于所述第一天線和第二天線上時其第一引腳與所述定位標記于所述第一天線的長邊方向上相對。
[0017]本實用新型的有益效果是:超高頻抗金屬電子標簽的天線的饋電口的中心設計“十”字型縫隙結(jié)構(gòu)，有效地延伸了標簽天線的電流分布，降低了標簽諧振頻率，使得標簽天線阻抗與芯片阻抗達到更好的共軛阻抗匹配；同時也提高的標簽天線增益。如此，采用平衡雙饋電結(jié)構(gòu)，增大標簽頻帶寬度，提高標簽的靈敏度，實現(xiàn)超高頻抗金屬標簽小尺寸設計下具有卓越性能。另外，采用芯片表面貼片技術(shù)，提高標簽性能一致性，提高標簽生產(chǎn)自動化，減少標簽生產(chǎn)所需時間，降低生產(chǎn)成本。
[0018]進一步地，標簽表面兩側(cè)設計四條缺口結(jié)構(gòu)，使得標簽頂層與地形成更長的耦合段，形成更好的密耦合，從而使得該標簽既可以在金屬背景下工作，也可以單獨地沒有金屬背景的情況下被有效的讀取。
[0019]進一步地，標簽天線采用過孔回流設計，超高頻抗金屬標簽粘貼金屬物品時標簽天線與金屬物品共地，可增加反射能量，標簽粘貼金屬時識別距離可以達到6米以上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為UHF RFID標簽中標簽芯片的等效電路及標簽天線的等效電路；
[0021]圖2為UHF RFID標簽中最佳的阻抗匹配的標簽芯片阻抗實部隨頻率分布圖；
[0022]圖3為UHF RFID標簽中最佳的阻抗匹配的標簽芯片阻抗虛部隨頻率分布圖；
[0023]圖4為本實用新型較佳實施例中超高頻抗金屬電子標簽的透視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5為圖4所不超聞頻抗金屬電子標簽的俯視結(jié)構(gòu)不意圖；
[0025]圖6為圖4所示超高頻抗金屬電子標簽的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖7為圖4所示超高頻抗金屬電子標簽中天線的天線阻抗圖；
[0027]圖8為圖4所示超高頻抗金屬電子標簽中天線的輻射方向圖。

【具體實施方式】
[0028]為了使本實用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0029]請參閱圖4和圖5，本實用新型較佳實施例中一種超高頻抗金屬電子標簽，包括基板10、第一天線20、第二天線30、第三天線40及標簽芯片50，該基板10包括上表面和與該上表面相對的下表面?；?0的材料可以選擇PVC、塑料、FR4PCB板等，通常選用FR4PCB板，保證產(chǎn)品具有極好的阻燃和耐高溫特性，可以滿足200攝氏度的高溫下產(chǎn)品性能不衰減的要求。基板10厚度可以為2.5mm至3.0mm。優(yōu)選地,基板10的長度為70至90mm,寬度為12至22_，標簽基板10長度、寬度和厚度可調(diào)。
[0030]第一天線20、第二天線30和第三天線40的材料可選用銅箔、鋁箔等金屬材料，可以采用蝕刻或印刷的方式粘貼在基板10的上下表面。
[0031]第一天線20、第二天線30和標簽芯片50設置于基板10的上表面，標簽芯片50位于第一天線20和第二天線30之間，且分別與第一天線20和第二天線30導電連接。第一天線20和第二天線30相對設置，且分別于相對的一側(cè)開設開口以形成“十”字型縫隙。超高頻抗金屬電子標簽的天線的饋電口的中心設計“十”字型縫隙結(jié)構(gòu)，有效地延伸了標簽天線的電流分布，降低了標簽諧振頻率，使得標簽天線阻抗與芯片阻抗達到更好的共軛阻抗匹配；同時也提高的標簽天線增益。另外，采用芯片表面貼片技術(shù)，提高標簽性能一致性，提高標簽生產(chǎn)自動化,減少標簽生產(chǎn)所需時間，降低生產(chǎn)成本。
[0032]本實施例中，第一天線20與第二天線30為在邊緣上開設有若干個開口的矩形。第一天線20與第二天線30以一縫隙60相隔，且第一天線20與第二天線30相對縫隙60的軸線y_y’相互對稱，標簽芯片50設置于縫隙60上。第一天線20與第二天線30分別開設有相對縫隙60的軸線y-y’對稱的第一開口 21和第二開口 31，且第一開口 21和第二開口31的開口是正向相對，縫隙60、第一開口 21和第二開口 31形成所述“十”字型縫隙。
[0033]在進一步的實施例中，第一天線20與第二天線30于長邊方向上以縫隙60相隔，第一開口 21和第二開口 31的中心線、第一天線20的長邊方向的中心線與第二天線30的長邊方向的中心線在同一直線χ-χ’上，且該直線χ-χ’與縫隙的軸線y-y’相互垂直。本實施例中，縫隙60、第一開口 21和第二開口 31的寬度為0.2mm至2mm ;縫隙60的長度與第一天線20和第二天線30的寬度相同，為12mm至22mm，第一開口 21和第二開口 31的深度相加的尺寸范圍為:10mm至40mm。
[0034]在優(yōu)選的實施例中，第一天線20開設有相對其長邊方向的中心線(即上述直線)X-X’對稱的第一缺口 22和第二缺口 23。且，第二天線20開設有相對其長邊方向的中心線x-x’相互對稱的第三缺口 32和第四缺口 33。進一步地，第三缺口 32與第一缺口 21相對縫隙60的軸線y-y’相互對稱，第四缺口 33與第二缺口 23相對縫隙60的軸線y-y’相互對稱。本實施例中，第一缺口 22、第二缺口 23、第三缺口 32和第四缺口 33為與縫隙60的軸線y-y’垂直的條形。其可以是梯形、矩形，弧形等。條形的缺口深度為0.2mm至2mm，寬度為10mm至30mm。
[0035]標簽天線的兩側(cè)設計四條缺口結(jié)構(gòu)，使得第一天線20和第二天線30與地形成更長的耦合段，形成更好的密耦合，從而使得該標簽既可以在金屬背景下工作，也可以單獨地沒有金屬背景的情況下被有效的讀取。如此，采用平衡雙饋電結(jié)構(gòu)，增大標簽頻帶寬度，提高標簽的靈敏度，實現(xiàn)超高頻抗金屬標簽小尺寸設計下具有卓越性能。
[0036]本實施例中，基板10設有第一導電過孔14和第二導電過孔15,第一導電過孔14和第二導電過孔15沿直線x-x’方向排列，第一導電過孔14和第二導電過孔15分別與第三天線40相對的兩端相對，第一天線20遠離縫隙60 —側(cè)和第三天線40通過第一導電過孔14電連接，將第二天線30相對縫隙60 —側(cè)和第三天線40通過第二導電過孔15電連接。
[0037]本實施例中，第三天線40為矩形。在其他實施方式中，第三天線40可以為橢圓形、梯形等。第三天線40于遠離縫隙60的兩端分別開設有第一開孔44和第二開孔45，第一天線20于遠離縫隙60的一端開設有第三開孔24，第二天線30于遠離縫隙60的一端開設有第四開孔35。第一開孔44和第三開孔24與第一導電過孔14相對并導電連接;第二開孔45和第四開孔35與第二導電過孔15相對并導電連接。
[0038]第一開孔44與第二開孔45相對縫隙60的軸線y_y’相互對稱，第三開孔24和第四開孔35相對縫隙60的軸線y-y’相互對稱，第一導電過孔14和第二導電過孔15相對縫隙60的軸線y-y’相互對稱。導電過孔14、15內(nèi)部的電鍍導電介質(zhì)使得第一天線20、第二天線30分別與第三天線40相互構(gòu)成電氣連接。天線采用過孔回流設計，超高頻抗金屬標簽粘貼金屬物品時標簽天線與金屬物品共地，可增加反射能量，標簽粘貼金屬時識別距離可以達到6米以上。
[0039]優(yōu)選地，標簽芯片50位于基板10的上表面中間位置。
[0040]本實施例中，第一開孔44、第二開孔45、第三開孔24、第四開孔35、第一導電過孔14和第二導電過孔15均為相對上述直線x-x’相互對稱的兩個。
[0041]進一步地，請參閱圖6，第一天線20、第二天線30與第三天線40分別覆蓋有保護涂層70、80?；?0下表面與第三天線40的接觸部位可選擇背膠固定。
[0042]進一步地，結(jié)合圖4、5和6，第一天線20或第二天線30上的保護涂層70于縫隙60 一側(cè)設置有定位標記26，標簽芯片50焊接于第一天線20和第二天線30上時，標簽芯片50的第一引腳與定位標記26于第一天線20的長邊方向上相對。本實施例中，定位標記26設置于第一天線20的保護涂層70上，在其他實施例中，定位標記26設置于第二天線30的保護涂層70上
[0043]超高頻抗金屬電子標簽使用2.5mm至3.0mm超薄設計,減輕標簽重量,擴大對超高頻抗金屬標簽安裝高度使用苛刻的應用領域。
[0044]請參閱7和圖8，超高頻抗金屬電子標簽電性能如下:圖7為標簽天線阻抗圖，其中,橫坐標為頻率(單位:MHz),縱坐標為阻抗值(單位:歐姆)，曲線LI為棕色為標簽天線阻抗實部，曲線L2為標簽天線阻抗虛部，可見，本實用新型提供的電子標簽的標簽天線基本實現(xiàn)了天線阻抗與標簽阻抗共軛匹配，UHF RFID標簽實現(xiàn)最好的阻抗匹配。圖8為標簽天線的輻射方向圖，最大增益為-0.89dBi。
[0045]以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種超高頻抗金屬電子標簽，包括基板，該基板包括上表面和與該上表面相對的下表面，其特征在于，所述超高頻抗金屬電子標簽還包括第一天線、第二天線、第三天線及標簽芯片，其中: 所述第一天線、第二天線和標簽芯片設置于所述基板的上表面，所述標簽芯片位于所述第一天線和所述第二天線之間，且分別與所述第一天線和所述第二天線導電連接，所述第一天線和所述第二天線相對設置，且開設開口以形成“十”字型縫隙；所述第三天線設置于所述基板的下表面，所述第三天線兩端分別與所述第一天線、所述第二天線導電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高頻抗金屬電子標簽，其特征在于，所述第一天線與所述第二天線以一縫隙相隔，且所述第一天線與所述第二天線相對所述縫隙的軸線相互對稱，所述第一天線與所述第二天線分別開設有相對所述縫隙的軸線對稱的第一開口和第二開口，所述第一開口和所述第二開口相對，所述縫隙、第一開口和第二開口形成所述“十”字型縫隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超高頻抗金屬電子標簽，其特征在于，所述第一天線與所述第二天線于長邊方向上以所述縫隙相隔，所述第一開口和第二開口的中心線、所述第一天線的長邊方向的中心線與所述第二天線的長邊方向的中心線在同一直線上，且該直線與所述縫隙的軸線垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超高頻抗金屬電子標簽，其特征在于，所述第一天線開設有相對其長邊方向的中心線相互對稱的第一缺口和第二缺口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超高頻抗金屬電子標簽，其特征在于，所述第二天線開設有相對其長邊方向的中心線相互對稱的第三缺口和第四缺口，所述第三缺口與所述第一缺口相對所述縫隙的軸線相互對稱，所述第四缺口與所述第二缺口相對所述縫隙的軸線相互對稱。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超高頻抗金屬電子標簽，其特征在于，所述第一缺口、第二缺口、第三缺口和第四缺口為與所述縫隙的軸線垂直的條形。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超高頻抗金屬電子標簽，其特征在于，所述基板設有第一導電過孔和第二導電過孔，所述第一天線遠離所述縫隙一側(cè)和所述第三天線通過所述第一導電過孔導電連接，將所述第二天線遠離所述縫隙一側(cè)和所述第三天線通過所述第二導電過孔導電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超高頻抗金屬電子標簽，其特征在于，所述第三天線為矩形，所述第三天線于遠離所述縫隙的兩端分別開設有第一開孔和第二開孔，所述第一天線于遠離所述縫隙的一端開設有第三開孔，所述第二天線于遠離所述縫隙的一端開設有第四開孔，所述第一開孔和所述第三開孔與所述第一導電過孔相對并導電連接，所述第二開孔和所述第四開孔與所述第二導電過孔相對并導電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超高頻抗金屬電子標簽，其特征在于，所述第一開孔、所述第二開孔、所述第三開孔、所述第四開孔所述、第一導電過孔和所述第二導電過孔均為兩個。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超高頻抗金屬電子標簽，其特征在于，所述第一天線、第二天線及第三天線表面覆蓋有保護涂層；所述第一天線或第二天線上的保護涂層于所述縫隙一側(cè)設置有定位標記，所述標簽芯片焊接于所述第一天線和第二天線上時其第一引腳與所述定位標記于所述第一天線的長邊方向上相對。
【文檔編號】G06K19/077GK204117183SQ201420603942
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】許愛軍 申請人:深圳市金瑞銘科技有限公司