本實用新型涉及RFID技術(shù)領(lǐng)域的智能標(biāo)簽技術(shù),特別涉及一種雙頻智能標(biāo)簽。
背景技術(shù):
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,作為其基礎(chǔ)的RFID產(chǎn)業(yè)也將迎來新一輪的機遇與挑戰(zhàn)。就目前的產(chǎn)業(yè)形勢來看,RFID的相關(guān)市場將進一步擴大,越來越多的傳統(tǒng)行業(yè)將對RFID產(chǎn)品產(chǎn)生需求。
目前,RFID領(lǐng)域的智能標(biāo)簽不管是無源智能標(biāo)簽或者是有源智能標(biāo)簽,基本上都是單頻標(biāo)簽。從智能標(biāo)簽的通信頻率上進行區(qū)分,主要有低頻智能標(biāo)簽、高頻智能標(biāo)簽和超高頻智能標(biāo)簽。單頻智能標(biāo)簽在功能上可實現(xiàn)單一的功能,在進行某些簡單的操作上,起到了非常大的作用,如公交一卡通,其實質(zhì)是一張13.56MHz單頻電子標(biāo)簽,僅實現(xiàn)交通運輸環(huán)節(jié)的交通費用支付功能,方便快捷,使用簡單,被廣大用戶所接受,也是目前RFID領(lǐng)域使用最為廣泛的應(yīng)用。又如物流倉儲領(lǐng)域的超高頻RFID物流標(biāo)簽,它是一張915MHz單頻智能標(biāo)簽,實現(xiàn)中距離的物品流通的識別和數(shù)據(jù)管理,在物流倉儲領(lǐng)域被廣泛使用,大大提高了物流倉儲的工作效率。
不同頻率特性的智能標(biāo)簽,其本身的物理特性差異很大,如超高頻智能標(biāo)簽,其通信距離一般較遠,有效距離在幾米到十幾米之間,而且它具備快速數(shù)據(jù)交換的通信協(xié)議和性能優(yōu)異的防沖撞特性,適合遠距離多標(biāo)簽應(yīng)用。而高頻智能標(biāo)簽的通信距離一般在幾厘米到幾十厘米,而且防沖撞性能較差,因此適合近距離少標(biāo)簽的應(yīng)用。但是高頻標(biāo)簽的芯片一般具備較好的安全性,因此適合在金融領(lǐng)域的應(yīng)用。
為了讓不同智能標(biāo)簽的優(yōu)點在同一張智能標(biāo)簽或者卡片上實現(xiàn),多年來行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了將兩種智能標(biāo)簽機械地拼裝在一張卡上,實現(xiàn)兩種功能。雖然從功能的角度確實實現(xiàn)了,但是出現(xiàn)了諸多隱患,比如產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝復(fù)雜;產(chǎn)品可靠性差,容易損壞;產(chǎn)品生產(chǎn)成本高,不利于推廣;高頻和超高頻天線的相互干擾問題;無法實現(xiàn)小型化標(biāo)簽等。特別重要的,芯片分離式的雙頻智能標(biāo)簽具有兩顆獨立的芯片,芯片之間無法實現(xiàn)信息傳輸和共享,這在應(yīng)用上造成了極大地不便。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本實用新型針對現(xiàn)有雙頻智能標(biāo)簽中存在超高頻天線性能與高頻標(biāo)簽天線性能相互干擾、無法實現(xiàn)小型化的問題,提供一種性能可靠,無干擾的單芯片小型化的雙頻智能標(biāo)簽。
為了達到上述目的,本實用新型采用如下的技術(shù)方案:
一種雙頻智能標(biāo)簽,包括單顆芯片、一組集成高頻天線和超高頻天線的雙頻智能標(biāo)簽天線,所述單顆芯片固定在天線表面上,其上的焊盤與天線的焊盤電連接。
進一步的,所述的單顆芯片通過膠固定在天線表面上。
再進一步的,所述的膠為環(huán)氧樹脂膠。
再進一步的,所述的環(huán)氧樹脂膠為具有單向異性導(dǎo)電性能的環(huán)氧樹脂膠或者為具有導(dǎo)電顆粒的單向同性導(dǎo)電膠。
進一步的,所述的單顆芯片具有一組唯一的芯片ID編碼,該芯片ID編碼在芯片工作時可被讀取。
進一步的,所述的雙頻智能標(biāo)簽天線包括絕緣基材、一個超高頻天線和一個高頻天線,所述的超高頻天線和高頻天線分別包括相應(yīng)的導(dǎo)電圖形和兩個信號輸入端子,所述的超高頻天線和高頻天線上導(dǎo)電圖形設(shè)置在絕緣基材的一個表面上,而對應(yīng)的信號輸入端子也設(shè)置在該表面上。
再進一步的,所述的高頻天線中的導(dǎo)電圖形為不少于一圈的繞線式線圈,高頻天線中的第一信號輸入端子設(shè)置在最外層線圈以外,繞線式線圈逐層向內(nèi)平行繞線延伸,至最內(nèi)層線圈結(jié)束形成一個端點,并通過一個導(dǎo)電跳線將端點引出到最外層線圈以外,通過外部過渡引線靠近第一信號輸入端子設(shè)置第二信號輸入端子。
再進一步的,所述的繞線式線圈為環(huán)形電感型線圈。
再進一步的,所述的繞線式線圈為經(jīng)過蝕刻的導(dǎo)電線路由外向內(nèi)平行環(huán)繞形成,所述的導(dǎo)電線路為銅箔或者鋁箔經(jīng)過蝕刻的導(dǎo)電線路。
再進一步,所述的跳線為一條導(dǎo)電線路,跳線的兩端尺寸較大,跳線兩端分別連接線圈內(nèi)部端點和線圈外部過渡引線的端點,跳線和線圈間設(shè)置可印刷絕緣層。
再進一步,所述的跳線為印刷銀漿跳線,跳線和線圈間設(shè)置可印刷絕緣層。
再進一步,所述的跳線為蝕刻導(dǎo)電圖形跳線,跳線設(shè)置在絕緣基材的另一面,通過導(dǎo)通孔將跳線的兩端和線圈的內(nèi)部端點及外部過渡引線的端點連接起來。
再進一步的,所述的超高頻天線中的兩個信號輸入端子通過一個環(huán)形導(dǎo)電圖形連接形成半封閉結(jié)構(gòu)的諧振環(huán),該諧振環(huán)通過兩個信號輸入端子與單顆芯片連接,形成諧振回路。
再進一步的,所述的超高頻天線中還包含兩個延伸的電極,電極的一端各和諧振環(huán)的一側(cè)相連接,電極的另一端呈發(fā)散狀設(shè)置。
再進一步的,所述的超高頻天線中還設(shè)置了一個平面型的電容匹配器,由一片導(dǎo)電圖形和介質(zhì)絕緣層配合組成,所述導(dǎo)電圖形的投影面和諧振環(huán)的部分圖形重疊。
再進一步,所述標(biāo)簽的表層設(shè)置了印刷層,在標(biāo)簽的底層設(shè)置了不干膠層。
利用本實用新型提供的方案所形成的雙頻智能標(biāo)簽,其最小尺寸可做到20X20mm,解決了行業(yè)內(nèi)小型雙頻智能標(biāo)簽的尺寸極限。并且本實用新型提供的方案將以確保向后兼容現(xiàn)有智能標(biāo)簽的制作工藝,并獲得與目前使用的產(chǎn)品相同的功能。
同時本實用新型提供的標(biāo)簽的制作工藝高效穩(wěn)定,具有小型化、集成化等特點,極大地推動全球智能標(biāo)簽行業(yè)發(fā)展,具有較好的應(yīng)用前景。
另外在具體實現(xiàn)時,利用本實用新型提供的方案能夠提供一種性能穩(wěn)定可靠且尺寸很小的900MHz超高頻頻段和13.56MHz高頻頻段的雙頻智能標(biāo)簽
附圖說明
以下結(jié)合附圖和具體實施方式來進一步說明本實用新型。
圖1為本實用新型實例1中雙頻智能標(biāo)簽的導(dǎo)電圖形示意圖;
圖2為本實用新型實例1中雙頻智能標(biāo)簽的絕緣層及輔助層導(dǎo)電圖形示意圖;
圖3為本實用新型實例1中單面輔助層剖面結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖4為本實用新型實例1中面紙及離型紙的剖面結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖5為本實用新型實例2中雙面輔助層剖面結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解,下面結(jié)合具體圖示,進一步闡述本實用新型。
本實例通過優(yōu)化天線設(shè)計,使天線性能獲得大幅度的提高,實現(xiàn)小型化的雙頻智能標(biāo)簽。
實例一
參見圖1和圖2,其所示為本實例中提供的雙頻智能標(biāo)簽天線的導(dǎo)電圖形示意圖。由圖可知,本實例提供的雙頻智能標(biāo)簽900主要包括絕緣基材100、超高頻天線200、高頻天線300以及單顆芯片800三部分。
其中,超高頻天線200、高頻天線300相對的設(shè)置在絕緣基材100上構(gòu)成集成高頻天線和超高頻天線的小型化雙頻智能標(biāo)簽天線,而單顆芯片800則固定在天線表面上,且其上的焊盤與標(biāo)簽天線上相應(yīng)的焊盤進行電連接,由此構(gòu)成集成高頻和超高頻的微型雙頻智能標(biāo)簽的主體結(jié)構(gòu)。
標(biāo)簽中的單顆芯片800為整個標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)處理中心,該芯片具體采用可同時實現(xiàn)超高頻智能標(biāo)簽和高頻智能標(biāo)簽功能的芯片,其上具備兩個高頻天線輸入焊盤和兩個超高頻天線輸入焊盤。
同時,該芯片具有一組唯一的芯片ID編碼,該芯片ID編碼在芯片工作時可被讀取,不管芯片處在高頻智能標(biāo)簽或超高頻智能標(biāo)簽的應(yīng)用模式下,都能獲得相同的芯片ID編碼。
該單顆芯片800在安裝時,采用相應(yīng)的膠實現(xiàn)與天線的可靠連接,該膠采用環(huán)氧樹脂膠,通過環(huán)氧樹脂膠實現(xiàn)芯片焊盤和天線焊盤的可靠連接并將芯片可靠地固定在天線表面。
對于該環(huán)氧樹脂膠具體可采用具有單向異性導(dǎo)電性能的環(huán)氧樹脂膠。
作為替換的,該環(huán)氧樹脂膠還可采用具有導(dǎo)電顆粒的單向同性導(dǎo)電膠。
標(biāo)簽中的絕緣基材100用于承載超高頻天線200和高頻天線300,具體可采用易碎紙質(zhì)、PET(聚對苯二甲酸類塑料)基材、PI(聚酰亞胺)基材、環(huán)氧樹脂基材中的一種,以保證標(biāo)簽天線的性能可靠。
超高頻天線200和高頻天線300相對于的設(shè)置在絕緣基材100一個表面101上,由此來構(gòu)成雙頻智能標(biāo)簽天線的主體結(jié)構(gòu)。
具體實現(xiàn)時,超高頻天線200為偶極子超高頻天線,主要包括一個環(huán)形導(dǎo)電圖形201和兩個信號輸入端子202和203,兩個信號輸入端子202和203分別連接環(huán)形導(dǎo)電圖形201形成一個半封閉結(jié)構(gòu)的諧振環(huán),諧振環(huán)的兩個端子通過環(huán)氧樹脂膠和芯片的超高頻天線輸入端連接,形成諧振回路。
其中,環(huán)形導(dǎo)電圖形201以絕緣基材100的橫向中心線(圖示方向)為對稱軸線,分布在絕緣基材100表面的一側(cè),而兩個信號輸入端子202和203對稱的位于環(huán)形導(dǎo)電圖形201內(nèi)側(cè)的中部位置。
在此基礎(chǔ)上上,本超高頻天線200中還包括兩個延伸的電極204和205,電極的一端各和諧振環(huán)的一側(cè)相連接,電極的另一端呈發(fā)散狀設(shè)置。
電極204和205具體為設(shè)置在環(huán)形導(dǎo)電圖形201上下兩側(cè)(圖示方向)的兩個發(fā)散型的導(dǎo)電圖形204和205,實現(xiàn)阻抗匹配功能。
該發(fā)散型的導(dǎo)電圖形根據(jù)實際需要,可以設(shè)計成彎曲的形狀或其他任何形狀,一端和環(huán)形導(dǎo)電圖形201連接,另一端沿絕緣基材100的延伸方向設(shè)置并懸空。由上、下兩發(fā)散型的導(dǎo)電圖形之間構(gòu)成的區(qū)域102用于設(shè)置高頻天線300。
另外,在小型化的雙頻智能標(biāo)簽天線設(shè)計中,超高頻天線的尺寸受到限制,按照常規(guī)設(shè)計就無法使天線達到900MHz頻段的諧振要求。由此,本實例在環(huán)形導(dǎo)電圖形201靠近信號輸入端子的附近設(shè)置了一個平面型的電容匹配器600,該平面型的電容匹配器600實質(zhì)上是一個導(dǎo)電圖形601,通過絕緣層602和環(huán)形導(dǎo)電圖形201的部分圖形的投影面重疊形成平面型的電容匹配器。
如圖3所示,平面型的電容匹配器600的一個導(dǎo)電圖形601和環(huán)形導(dǎo)電圖形201通過絕緣層602進行隔離。
本實例中的高頻天線300,其以絕緣基材100的橫向中心線(圖示方向)為對稱軸線,分布在絕緣基材100表面的另一側(cè),并位于上、下兩發(fā)散型的導(dǎo)電圖形204、205之間的區(qū)域中。
該高頻天線300包含了一組繞線式線圈301和兩個信號輸入端子302和306,該繞線式線圈301的線圈的圈數(shù)根據(jù)匹配的芯片和天線的尺寸來決定,而形狀也根據(jù)實際需求而定,本實例中為保證天線的性能,采用方形線圈設(shè)計,最終將諧振在13.56MHz的頻點。
該繞線式線圈301為一環(huán)形電感型線圈,經(jīng)過蝕刻的導(dǎo)電線路由外向內(nèi)平行環(huán)繞形成,而導(dǎo)電線路為銅箔或者鋁箔經(jīng)過蝕刻的導(dǎo)電線路。
具體實現(xiàn)時,高頻天線300的一個信號輸入端子302相對于超高頻天線200中的信號輸入端子202,設(shè)置在環(huán)形電感型線圈301的最外層線圈以外,并與環(huán)形電感型線圈301連接,而環(huán)形電感型線圈301逐層向內(nèi)平行繞線延伸(呈方形繞線),至最內(nèi)層線圈結(jié)束形成一個端點303,并通過一個導(dǎo)電跳線400將端點引出到最外層線圈以外的端點304,通過外部過渡引線305靠近第一個信號輸入端子302設(shè)置另外一個信號輸入端子306,且該信號輸入端子306與超高頻天線200中的信號輸入端子203相對。
其中導(dǎo)電跳線400為一條導(dǎo)電線路,跳線的兩端尺寸較大,跳線兩端各連接線圈內(nèi)部端點303和線圈外部過渡引線的端點304,跳線和線圈間設(shè)置絕緣層500(如圖2所示)。
作為替換方案,該導(dǎo)電跳線400還可為印刷銀漿跳線,由此該跳線400和線圈間設(shè)置可印刷絕緣層500(如圖2所示)。
如圖3所示,高頻天線的導(dǎo)電跳線400跨過環(huán)形電感型線圈301,通過絕緣層500進行隔離,并將線圈內(nèi)部端點303和外部過渡引線的端點304連接起來。
由此設(shè)置的高頻天線300和超高頻天線200,使得四個信號輸入端子202和203、302和306規(guī)則排列在絕緣基材的表面上,并位于高頻天線300和超高頻天線200之間。具體的,超高頻天線200上的信號輸入端子202和203與高頻天線300的信號輸入端子302和306對稱設(shè)置,呈矩形分布,相鄰兩個端子間的間隙為0.1~0.5mm。
對于如此結(jié)構(gòu)的雙頻智能標(biāo)簽天線,單顆芯片800上兩個高頻天線輸入焊盤和兩個超高頻天線輸入焊盤分別與高頻天線300的信號輸入端子302和306和超高頻天線200上的信號輸入端子202和203對應(yīng),通過環(huán)氧樹脂膠實現(xiàn)焊盤和天線焊盤的可靠連接并將芯片可靠地固定在天線表面,構(gòu)成雙頻智能標(biāo)簽的主體結(jié)構(gòu)。
參見圖4,為了進一步提高標(biāo)簽的可靠性和實用性,本實例還在雙頻智能標(biāo)簽900的表層設(shè)置了印刷層903,內(nèi)層為安裝好芯片的雙頻智能標(biāo)簽的主體結(jié)構(gòu)902,雙頻智能標(biāo)簽的主體結(jié)構(gòu)902的下表面依次設(shè)置了不干膠904和離型紙901,方便使用。
據(jù)此方案本實例可形成具有900MHz超高頻頻段和13.56MHz高頻頻段的雙頻智能標(biāo)簽,該標(biāo)簽不僅尺寸小,且能夠有效避免900MHz超高頻頻段和13.56MHz高頻頻段的相互干擾。
實例二
本實例在實例1方案的基礎(chǔ)上,提供另一種變形方案,同樣能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的。
參見圖3,其所示為實例1中雙頻智能標(biāo)簽的剖視圖,由圖可知,實例1提供的雙頻智能標(biāo)簽天線方案,將導(dǎo)電跳線400和平面型的電容匹配器的一個導(dǎo)電圖形601都設(shè)置在絕緣基材100的同一表面,為此采用相應(yīng)的絕緣層進行隔離,為一個單面輔助層的結(jié)構(gòu)。
針對該情況,本實例提供一種雙面輔助層的結(jié)構(gòu),其將超高頻天線中的平面型電容匹配器的一個導(dǎo)電圖形601相對于環(huán)形導(dǎo)電圖形201直接設(shè)置在絕緣基材100的另一個表面103上,使得平面型電容匹配器的一個導(dǎo)電圖形601和環(huán)形導(dǎo)電圖形201之間直接通過絕緣基材100進行隔離。
同時,將高頻天線的導(dǎo)電跳線400相對于環(huán)形電感型線圈301也直接設(shè)置在絕緣基材100的另一個表面103上,使得導(dǎo)電跳線400和環(huán)形電感型線圈301之間直接通過絕緣基材100進行隔離。為了實現(xiàn)導(dǎo)電跳線400與線圈內(nèi)部端點303和外部過渡引線的端點304連接,本實例在絕緣基材100上與線圈內(nèi)部端點303和外部過渡引線的端點304相對應(yīng)的位置開設(shè)有導(dǎo)通孔701和702。由此,高頻天線的導(dǎo)電跳線400跨過環(huán)形電感型線圈301,通過絕緣基材100進行隔離,并通過導(dǎo)通孔701和702將線圈內(nèi)部端點和外部過渡引線的端點連接起來。
另,本實例中的導(dǎo)電跳線400具體可采用蝕刻導(dǎo)電圖形跳線,該跳線設(shè)置在絕緣基材的另一面103上,通過導(dǎo)通孔將跳線的兩端和線圈的內(nèi)部端點及外部過渡引線的端點連接起來。
由此,形成雙面輔助層結(jié)構(gòu)的雙頻智能標(biāo)簽,其通過輔助層和天線回路形成了一組平面層疊結(jié)構(gòu)的串并聯(lián)的平板電容器,借助于天線和平板電容器的組合,可以在較小的空間內(nèi)實現(xiàn)超高頻和高頻天線回路的諧振和阻抗匹配,實現(xiàn)小型化的雙頻標(biāo)簽。
以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解,本實用新型不受上述實施例的限制,上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理,在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下,本實用新型還會有各種變化和改進,這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。