專利名稱：具有改進型偶極子天線的rfid標簽的制作方法
技術領域：
本公開涉及用于物品管理的射頻識別(RFID)系統(tǒng)，更具體地講，涉及RFID標簽。
背景技術：
射頻識別(RFID)技術事實上已廣泛用于包括運輸、制造、廢物管理、郵件跟蹤、航 空行李核對和高速公路收費管理在內的每個行業(yè)。RFID系統(tǒng)常用于防止從保護區(qū)域(例如 圖書館或零售店)未經(jīng)授權地帶走物品。RFID系統(tǒng)常常包括位于保護區(qū)域出口處附近的詢問區(qū)或詢問走廊，以檢測附接到 受保護物品上的RFID標簽。每個標簽通常都包含唯一標識附接有該標簽的物品的信息。該 物品可以為圖書、制品、車輛、動物或個人、或者事實上任何其他有形物體。還可以提供特定 應用所需的關于該物品的附加數(shù)據(jù)。為了檢測標簽，RF讀取器經(jīng)天線輸出RF信號，以在詢問走廊內產(chǎn)生電磁場。該電 磁場會激發(fā)走廊內的標簽。繼而，標簽會生成特征響應。具體地講，標簽在被激活之后，會 采用預定義的協(xié)議進行通信，使得RFID讀取器可以接收來自走廊內的一個或多個標簽的 識別信息。如果通信結果顯示物品未經(jīng)授權就被帶走，則RFID系統(tǒng)會啟動某些適當?shù)陌踩?措施，例如響起聲音警報、鎖住出口大門等。

發(fā)明內容
本公開整體上描述了 RFID標簽，其被設計成使得該標簽既隱蔽又不易被人手或 其他身體部位阻擋以致無法接收詢問信號。具體地講，該RFID標簽被設計成具有狹長的 外觀，使得可以將該標簽放置在圖書表面或內部對于不留意的觀察者來說不顯眼的位置， 而且當人手握在書的幾何中心線上或附近的書脊處時，標簽延伸到手部以外的位置。根據(jù) 本公開的技術，UHFRFID標簽的寬度可以小于約10mm(約0.4英寸)、并且長度可以大于約 100mm(約4英寸)。更優(yōu)選地，根據(jù)本公開設計的UHF RFID標簽的寬度可以小于約7mm(約 0. 3英寸)，長度可以介于約125mm和140mm之間(約5至5. 5英寸)，甚至更優(yōu)選地介于約 130mm和135mm之間。這樣，本文所述的UHF RFID標簽的寬度使得標簽可以被設置在對于 不留意的觀察者來說不顯眼的位置(例如書的訂口或書脊內)，同時UHF RFID標簽的長度 使得標簽即使部分地被人手覆蓋，也可以接收詢問信號。在一個實施例中，用于射頻識別(RFID)標簽的偶極子天線包括直偶極段和環(huán)段， 其中直偶極段由第一導線形成，環(huán)段由第二導線形成并且電連接到直偶極段。偶極子天線 的寬度小于或等于第一導線和第二導線中較小者的寬度的四倍。在另一個實施例中，射頻識別(RFID)標簽包括改進型偶極子天線和電連接到該 改進型偶極子天線的集成電路。改進型偶極子天線包括直偶極段和環(huán)段，其中直偶極段由 第一導線形成，環(huán)段由第二導線形成并且電連接到直偶極段。改進型偶極子天線的寬度小 于約6毫米(mm)，長度大于約100mm ；并且在附圖和下文的說明中將示出一個或多個實施例的細節(jié)?？梢詮恼f明、附圖及權
4利要求中清楚地了解實施例的其他特征、目的和優(yōu)點。


圖1為示出用于管理多個物品的射頻識別(RFID)系統(tǒng)的框圖。圖2A和2B為示出附接到物品上的RFID標簽的示意圖。圖3A和3B為示出附接到物品上的RFID標簽的示意圖。圖4為示出具有改進型偶極子天線的示例性RFID標簽的示意圖。圖5為示出具有改進型偶極子天線的另一個示例性RFID標簽的示意圖。圖6為示出具有改進型偶極子天線的另一個示例性RFID標簽的示意圖。圖7A為示出具有改進型偶極子天線的另一個示例性RFID標簽的示意圖，其中天 線包括實例折疊偶極段。圖7B為示出具有改進型偶極子天線的另一個示例性RFID標簽的示意圖，其中天 線包括另一個實例折疊偶極段。圖8為示出具有改進型偶極子天線的另一個示例性RFID標簽的示意圖。圖9為示出根據(jù)本公開的技術設計的RFID標簽的示例性RFID信號強度的曲線 圖。圖10為示出根據(jù)本公開的技術設計的RFID標簽的另一種示例性RFID信號強度 的另一個曲線圖。圖11為示出根據(jù)本公開的技術設計的RFID標簽的示例性RFID信號強度的曲線圖。圖12為示出根據(jù)本公開的技術設計的RFID標簽的另一種示例性RFID信號強度 的另一個曲線圖。圖13為信號強度比較圖，圖中比較了具有常規(guī)偶極子天線的RFID標簽與兩個具 有根據(jù)本公開的技術設計的改進型偶極子天線的RFID標簽的經(jīng)實驗測得的信號強度。圖14A和14B示出示例性阻抗作為變化的天線長度的函數(shù)而改變。圖15A和15B為示例性阻抗作為變化的環(huán)段長度的函數(shù)而改變的曲線圖。圖16A和16B為示例性阻抗作為環(huán)寬度的函數(shù)而改變的曲線圖。圖17A和17B為示例性阻抗作為環(huán)段偏離改進型偶極子天線直段的幾何中心線的 距離的函數(shù)而改變的曲線圖。圖18示出作為環(huán)偏移量的函數(shù)的輻射圖案。圖19A和19B為史密斯圓圖，示出了常規(guī)偶極子天線和根據(jù)本公開的技術設計的 天線的總阻抗。
具體實施例方式被配置成在射頻頻譜的超高頻(UHF)頻段(如300MHz和3GHz之間)工作的RFID 系統(tǒng)可以提供若干優(yōu)點，包括增大讀取范圍、提高讀取速度、降低標簽成本、減小標簽尺寸 等。然而，UHF頻段的信號可能會因位于詢問設備和RFID標簽之間的物體而衰減。特別地， 位于詢問設備和RFID標簽之間的物體引起的衰減可以導致信號強度降低到不足以進行詢 問的程度。例如，人的手或其他身體部位可以阻擋詢問信號，使其無法到達RFID標簽，或無
5法以足夠的強度到達RFID標簽。常規(guī)UHF RFID標簽設計通常分為兩類標簽通過簡單檢查難以(若非不可能)找 到的隱蔽小標簽，以及易于找到的大標簽。常規(guī)隱蔽標簽通常長度小于約100mm(約4英 寸)，并且寬度至少約13mm(約1/2英寸)。這樣的尺寸使得常規(guī)UHF RFID標簽特別容易 被阻擋(例如被人手阻擋)。對于設置在訂口(書脊附近的區(qū)域，書本每一頁的一側邊緣 在該處裝訂到書的裝訂線內)或書脊內的標簽，用一只手握住書脊就可以阻擋標簽，使其 無法被詢問。因此，人們可以不小心或故意用手遮住RFID標簽，導致無法接收詢問信號，從 而能夠未經(jīng)授權地將物品帶出保護區(qū)。另一方面，對于較大的常規(guī)RFID標簽來說，詢問信 號不容易被遮擋。然而，較大的RFID標簽被設置在圖書內部或表面容易找到的位置處。因 此，較大的常規(guī)RFID標簽容易被從附接有該標簽的物品上物理移除。根據(jù)本文所述技術設計的RFID標簽包括改進型偶極子天線，其由連接到導電環(huán) 段的偶極子天線段形成。如下文所詳細描述的，該改進型偶極子天線的導電環(huán)段使這種天 線的信號強度比常規(guī)偶極子天線的信號強度更大。此外，導電環(huán)段還提供了改善的阻抗匹 配能力，使得改進型偶極子天線可以匹配RFID標簽的集成電路(IC)芯片的阻抗。根據(jù)本文所述技術設計的RFID標簽和改進型偶極子天線使得標簽既隱蔽，又不 容易被人的手或其他身體部位阻擋以致無法接收詢問信號。具體地講，該RFID標簽具有狹 長的外觀，使得可以將該標簽放置在圖書表面或內部對于不留意的觀察者來說不顯眼的位 置，而且當人手握在書的幾何中心線上或附近的書脊處時，標簽延伸到手部所握位置以外 的位置。根據(jù)本公開的技術，UHF RFID標簽的寬度可以小于約10mm(約0.4英寸)，并且 大于約100mm(約4英寸)。更優(yōu)選地，根據(jù)本公開設計的UHF RFID標簽的寬度可以小于 約7mm (約0. 3英寸)，甚至更優(yōu)選地小于約4mm (約0. 15英寸)。該UHF RFID標簽的長度 更優(yōu)選地介于約125mm和140mm之間(約5至5. 5英寸)，甚至更優(yōu)選地介于約130mm和 135mm之間。這樣，本文所述的UHF RFID標簽的寬度使得標簽可以被設置在對于不留意的 觀察者來說不顯眼的位置處(如書的訂口或書脊內)，同時該UHF RFID標簽的長度使得標 簽即使部分地被人手覆蓋，也可以接收詢問信號。圖1為示出用于管理多個物品的射頻識別(RFID)系統(tǒng)2的框圖。在圖1所示的 實例中，RFID系統(tǒng)2管理位于保護區(qū)域4內的多個物品。為了本文描述方便，假設該保護 區(qū)域為圖書館，而物品則為要借出的圖書或其他物品。雖然本文所述系統(tǒng)將是關于檢測已 登記的RFID標簽以防止物品被未經(jīng)授權地帶出某場所，但應當理解，本公開的技術不僅限 于這個方面。例如，在不脫離本公開范圍的情況下，RFID系統(tǒng)2也可以用來確定其他種類 的狀態(tài)或類型信息。此外，本文所述技術不依賴于使用RFID系統(tǒng)2的具體應用。RFID系 統(tǒng)2可用來管理處于多個其他類型的被保護環(huán)境內的物品。RFID系統(tǒng)2可以(例如)用 來防止物品被未經(jīng)授權地帶出公司、律師事務所、政府機構、醫(yī)院、銀行、零售商店或其他場 所，或者僅僅用來在上述場所內跟蹤物品。保護區(qū)域4內的每件物品(例如圖書6)可以包括附接到對應物品上的RFID標簽 (圖1未示出)。RFID標簽可通過壓敏粘合劑、條帶或任何其他合適的附接方式附接到物品 上。將RFID標簽設置在對應物品上，使得RFID系統(tǒng)2可以通過射頻(RF)信號將有關物品 的說明與對應的RFID標簽關聯(lián)起來。例如，將RFID標簽設置在物品上，使得RFID系統(tǒng)2 中的一個或多個詢問設備可以將與物品有關的說明或其他信息相關聯(lián)。在圖1的實例中，RFID系統(tǒng)2的詢問設備包括手持RFID讀出器8、臺式讀出器10、架式讀出器12和出口控制 系統(tǒng)14。通過產(chǎn)生RF詢問信號并將信號經(jīng)天線發(fā)射到對應標簽，手持RFID讀出器8、臺式 讀出器10、架式讀出器12和出口控制系統(tǒng)14(本文統(tǒng)稱“詢問設備”)可以詢問附接到物 品上的一個或多個RFID標簽。RFID標簽通過天線(設置在RFID標簽內部或以其他方式連接到RFID標簽上)接 收來自詢問設備中的一個的詢問信號。如果詢問信號的場強超過讀出閾值，RFID標簽將被 激活，并通過發(fā)射RF響應信號做出相應。也就是說，RFID標簽的天線使標簽可以吸收充足 的能量來為連接到該天線的IC芯片供電。通常，根據(jù)詢問信號中所含的一個或多個命令， IC芯片會驅動RFID標簽的天線，以輸出會被對應的詢問設備檢測到的響應信號。響應信號 可以包含關于RFID標簽及其相關物品的信息。這樣，詢問設備會詢問RFID標簽，以獲得與 物品相關的信息，例如物品說明、物品狀態(tài)、物品位置等。臺式讀出器10可以(例如)連接到計算設備18，以便通過詢問物品收集流通信 息。用戶(如圖書管理員)可以將物品(如圖書6)置于臺式讀出器10上或其附近，以便 登記顧客借閱圖書6或顧客歸還圖書6。臺式讀出器10詢問圖書6的RFID標簽，并向計算 設備18提供從圖書6的RFID標簽的響應信號中獲取的信息。該信息可以(例如)包括圖 書6的識別信息(如書名、作者或圖書ID號)、圖書6的還書日期或借出日期、以及借閱該 圖書的顧客的姓名。在一些情況下，顧客可以具有與該顧客相關聯(lián)的RFID標簽(如徽章或 卡)，在顧客借得物品之前或之后也要對該標簽進行掃描。又如，圖書管理員可以使用手持讀出器8詢問圖書館內的遠程物品(例如擱架上 的物品)，以獲取與物品相關的位置信息。具體地講，圖書管理員可以在圖書館內走動，并使 用手持讀出器8詢問擱架上的圖書，以確定在擱架上的是什么書。擱架也可以包括RFID標 簽，該標簽可以被詢問，以顯示具體的書在哪個擱架上。在一些情況下，手持讀出器8也可 以用于收集流通信息。換句話講，圖書管理員可以使用手持讀出器8為顧客辦理還書和借 書手續(xù)。架式讀出器12也可以詢問位于擱架上的圖書以生成位置信息。具體地講，架式讀 出器12可以包括沿擱架底部設置或設置在擱架側面上的天線，該天線可以詢問位于架式 讀出器12的擱架上的圖書，以確定該擱架上的圖書的種類。在架式讀出器12上的詢問可 以(例如)每周、每日或每小時進行一次。詢問設備可以連接到物品管理系統(tǒng)16，以將詢問過程收集到的信息傳送到物品管 理系統(tǒng)16。這樣，物品管理系統(tǒng)16就充當場所內每件物品的相關信息形成的中央數(shù)據(jù)庫。 詢問設備可以經(jīng)一個或多個有線接口、無線接口、或通過一個或多個有線或無線網(wǎng)絡連接 到物品管理系統(tǒng)16。例如，計算設備18和/或架式讀出器12可以經(jīng)有線或無線網(wǎng)絡(如 局域網(wǎng)(LAN))連接到物品管理系統(tǒng)16。又如，手持讀出器8可以經(jīng)有線接口(如USB電 纜)或無線接口(例如紅外(IR)接口或藍牙(BluetoothTM)接口 )連接到物品管理系統(tǒng) 16。物品管理系統(tǒng)14也可以通過網(wǎng)絡或以其他方式連接到位于多個位置的一個或多 個計算設備，以便用戶(例如圖書管理員或顧客)能夠訪問物品的相關數(shù)據(jù)。例如，用戶可 以請求得知具體物品(如圖書)的位置和狀態(tài)。物品管理系統(tǒng)14可以從數(shù)據(jù)庫中檢索物品 信息，并且告訴用戶物品最后放置的位置或有關物品是否已經(jīng)借出的狀態(tài)信息。這樣，RFID系統(tǒng)2可以用于收集保護區(qū)域4內的物品的分類和流通信息。在一些實施例中，詢問設備(例如出口控制系統(tǒng)14)可以不用來詢問RFID標簽以 收集信息，而是用來檢測物品是否被未經(jīng)授權地帶出保護區(qū)域4。出口控制系統(tǒng)14可以包 括格子19A和19B(統(tǒng)稱“格子19”)，這些格子限定了位于保護區(qū)域4出口附近的詢問區(qū)或 詢問走廊。格子19包括一個或多個天線，用于在RFID標簽通過走廊時對標簽進行詢問，以 確定將附接該RFID標簽的物品帶走是否經(jīng)過授權。如果物品被未經(jīng)授權地帶走(例如以 不當方式將圖書帶走)，則出口控制系統(tǒng)14會啟動適當?shù)陌踩胧珥懫鹇曇艟瘓?、鎖 住出口大門等。RFID系統(tǒng)2可以被配置成在RF頻譜的超高頻(UHF)頻段(如300MHz與3GHz之 間)工作。在一個示例性實施例中，RFID系統(tǒng)2可以被配置成在從約902MHz至928MHz 的UHF頻段工作。不過，RFID系統(tǒng)2也可以被配置成在UHF頻段的其他部分工作，例如在 868MHz (即歐洲UHF頻段)或955MHz (即日本UHF頻段)附近工作。在RF頻譜的UHF頻段 內工作可以提供若干優(yōu)點，其中包括擴大讀取范圍、提高讀取速度、降低標簽成本、減小標 簽尺寸等。然而，UHF頻段的信號可能會因位于詢問設備和RFID標簽之間的物體而衰減。 特別地，位于詢問設備和RFID標簽之間的物體引起的衰減可以導致信號強度降低到不足 以進行詢問的程度。人的手或其他身體部位可以阻擋詢問信號，使其無法到達RFID標簽， 或無法以足夠的強度到達RFID標簽。常規(guī)UHF RFID標簽設計通常分為兩類標簽通過簡單檢查難以(若非不可能)找 到的小標簽，以及易于找到的大標簽。常規(guī)隱蔽標簽通常長度小于約100mm(約4英寸)，并 且寬度至少約13mm(約1/2英寸)。這樣的尺寸使得常規(guī)UHF RFID標簽特別容易被阻擋 (例如被人手阻擋)。對于設置在訂口(書脊附近的區(qū)域，書本每一頁的一側邊緣在該處裝 訂到書的裝訂線內)或書脊內的標簽，用一只手握住書脊就可以阻擋標簽，使其無法接收 詢問信號。因此，人們可以不小心或故意用手遮住RFID標簽，使該標簽無法接收詢問信號， 從而能夠未經(jīng)授權地將物品帶出保護區(qū)域4。另一方面，對于較大的常規(guī)RFID標簽來說， 詢問信號不容易被遮擋。然而，較大的RFID標簽被設置在圖書內部或表面容易找到的位置 處。因此，較大的常規(guī)RFID標簽容易被從附接有該標簽的物品上物理移除。根據(jù)本文所述技術設計的RFID標簽使得標簽既隱蔽，又不容易被人的手或其他 身體部位阻擋以致無法接收詢問信號。具體地講，該RFID標簽具有狹長的外觀，使得可 以將該標簽放置在圖書表面或內部對于不留意的觀察者來說不顯眼的位置，而且當人手握 在書的幾何中心線上或附近的書脊處時，標簽延伸到手部所握位置以外的位置。根據(jù)本 公開的技術，UHFRFID標簽的寬度可以小于約10mm(約0. 4英寸)、并且長度可以大于約 100mm(約4英寸)。更優(yōu)選地，根據(jù)本公開設計的UHF RFID標簽的寬度可以小于約7mm(約 0. 3英寸)，甚至更優(yōu)選地小于約4mm (約0. 15英寸)。該UHF RFID標簽的長度更優(yōu)選地介 于約125mm和140mm之間(約5至5. 5英寸)，甚至更優(yōu)選地介于約130mm和135mm之間。 這樣，本文所述UHF RFID標簽的寬度使得標簽可以被設置在對于不留意的觀察者來說不顯 眼的位置處(如書的訂口或書脊內)，同時UHF RFID標簽的長度使得標簽即使部分地被人 手覆蓋，也可以接收詢問信號。圖2A和2B為示出附接到物品上的RFID標簽20的示意圖。在圖2A和2B的實例 中，物品為圖書6。圖書6包括封面22、書脊24和多個書頁26。封面22可以為硬封面或軟封面。書脊24通常由與封面22相同的材料構造而成。在圖2所示的實例中，RFID標簽20 設置在圖書6內的書脊24的內部部分上。RFID標簽20可以用壓敏粘合劑、條帶或任何其 他合適的附接方式附接到書脊24的內部部分。例如，RFID標簽20可以包括位于一側或兩 側上的可以附接到書脊24上的粘合劑層。RFID標簽20可以在圖書生產(chǎn)過程中或生產(chǎn)之后 (例如購買后)設置在書脊24的內部部分上。RFID標簽20可以具有適當?shù)某叽?，使其既隱蔽，又不易被人手或其他身體部位阻 擋以致無法接收詢問信號。RFID標簽20的寬度可以讓RFID標簽20沿大多數(shù)圖書(甚至 頁數(shù)相對少的圖書)的書脊24的內部部分設置。如上所述，RFID標簽20在X方向的寬度 可以小于10mm(小于約0. 4英寸)、更優(yōu)選地小于7mm、甚至更優(yōu)選地小于約4mm。RFID標簽 20在Y方向的長度使得即使在有人將手放在圖書6的書脊24上時，也可以詢問RFID標簽 20。換句話講，RFID標簽20的長度被構造成使得當中等個頭的人在圖書6的幾何中心線 上或附近的書脊處握住該圖書時，RFID標簽20的天線伸出其手部之外，從而可以防止RFID 標簽20的詢問信號被阻擋。這樣，當以不當方式將圖書帶走時，出口控制系統(tǒng)14可以激活 RFID標簽20，從而起到防盜作用。如上所述，RFID標簽20的長度可以大于100mm(約4英 寸)，更優(yōu)選地介于125mm和140mm之間(約5至5. 5英寸)，甚至更優(yōu)選地介于130mm和 135mm之間。RFID標簽20還可以作為電子標簽起到識別作用，例如用于收集圖書6的分類和 流通(借出和歸還)信息、圖書6的位置信息或與圖書6相關的其他識別和/或狀態(tài)信息。 換句話講，RFID標簽20還可以被其他詢問讀出器(例如手持讀出器8、臺式讀出器10和架 式讀出器12)詢問，以收集附加的信息。雖然圖2A和2B所示的RFID標簽20附接到圖書 6上，但RFID標簽20也可以附接到其他可能位于圖書館內的物品上，例如雜志、檔案、膝上 型計算機、⑶和DVD。此外，RFID標簽20也可以用來檢測不同場所(例如公司、律師事務 所、政府機構、醫(yī)院、銀行、零售店或其他場所)內的其他物品是否被未經(jīng)授權地帶走。圖3A和3B為示出附接到物品上的RFID標簽20的示意圖。與圖2A和2B類似， 圖3A和3B所示的物品也為圖書6。然而，RFID標簽20可以附接到多個不同物品上，例如 CD、DVD、衣服、圖片、檔案、膝上型計算機等。圖3A和3B的示意圖與圖2A和2B的示意圖基 本上一致，所不同的是圖3A和3B的RFID標簽20位于圖書6的訂口 30內。訂口 30是指圖 書6的書脊24附近的某個區(qū)域，在該區(qū)域，圖書6的多個書頁26中每一個的一側邊緣被裝 訂到圖書6的裝訂線內。RFID標簽20被設置在圖書6的書脊24附近的訂口 30內。RFID 標簽20可以(例如)設置在兩頁之間的訂口 30內，并且在訂口 30底部附接到其中一頁或 兩頁上。如上所述，RFID標簽20可以通過壓敏粘合劑、條帶或任何其他合適的附接方式附 接到訂口 30內的書頁上。例如，RFID標簽20可以包括位于一側或兩側、可以附接到書脊 24的粘合劑層。如上所述，RFID標簽20具有合適的尺寸，使得RFID標簽20可以⑴隱 蔽而且(2)不易被人的手或其他身體部位阻擋以致無法接收詢問信號。圖4為示出具有改進型偶極子天線42的示例性UHF RFID標簽40的示意圖。改 進型偶極子天線42連接到基底45上的IC芯片44。改進型偶極子天線42可以通過饋電點 46A和46B(統(tǒng)稱“饋電點46”)電連接到IC芯片44。在一個實施例中，改進型偶極子天線 42可以位于基底45的第一側面上，并且IC芯片44可以位于基底45的第二側面上。在這 種情況下，饋電點46可以使用一個或多個延伸穿過基底45的通路或渡線將改進型偶極子天線42電連接到IC芯片44。在另一個實施例中，改進型偶極子天線42的第一部分可以位 于基底45的第一側面上，并且改進型偶極子天線42的第二部分可以與IC芯片44 一起位 于基底45的第二側面上。或者改進型偶極子天線42和IC芯片44可以位于基底45的同 一側面上。IC芯片44可以嵌入RFID標簽40或安裝為表面貼裝器件(SMD)。IC芯片44可 以包括固件和/或電路以將唯一標識和其他所需信息保存在RFID標簽40內、解釋和處 理接收自詢問硬件的命令、對詢問設備發(fā)起的信息請求作出響應以及解決多個標簽同時 對詢問作出響應時的沖突?？扇芜x地是，IC芯片44可以響應命令(如讀取/寫入命令) 以更新保存在內部存儲器內的信息，而不僅僅是讀取信息(只讀)。適合在RFID標簽40 的IC芯片44內使用的集成電路包括得自(例如)Texas Instruments (Dallas, Texas)、 Philips Semiconductors(Eindhoven, Netherlands)禾口 STMicroelectronics(Geneva, Switzerland)的集成電路。改進型偶極子天線42包括直天線段48，其連接到設置在基底45上的導電環(huán)段 50。換句話講，改進型偶極子天線可以被看作添加了環(huán)段50的直偶極子天線。直段48和 環(huán)段50可以為設置在基底45上的導線。例如，直天線段48可以由第一導線形成，環(huán)段50 可以由第二導線形成并連接到形成直天線段48的第一導線。直段48和環(huán)段50可以使用 多種制造技術(包括化學氣相沉積、濺鍍、蝕刻、光刻、掩模等)中的任何技術設置在基底45 上。圖4所示的環(huán)段50成形為矩形。不過，環(huán)段50可以具有不同形狀。例如，環(huán)段50 可以成形為半圓形、半橢圓形、三角形、梯形或其他的對稱或不對稱形狀。此外，雖然圖4的 環(huán)段50被示為一根連續(xù)的導線，但環(huán)段50可以成形為在形成環(huán)的導線內具有不連續(xù)體或 “斷點”。由于不連續(xù)段之間的電容耦合效應，具有不連續(xù)體的環(huán)段的導線仍然可以以與連 續(xù)導線環(huán)段相似的方式發(fā)揮作用。對于直段48也是這樣。換句話講，直段48可以在形成 直段48的導線內包括一個或多個不連續(xù)體。在圖4所示的實例中，環(huán)段50相對于直段48對稱布置。換句話講，直段48在Y 方向延伸出環(huán)段50相同的距離。不過，在其他實施例中，環(huán)段50可以相對于直段48不對 稱布置。在圖4所示的實例中，IC芯片44在環(huán)段50內電連接到改進型偶極子天線42。不 過如下所述，IC芯片44可以在直段48內電連接到改進型偶極子天線42。改進型偶極子天線42被設計成使得當RFID標簽40設置在物品表面或內部時， RFID標簽40可以很容易被隱藏(即，使之變得隱蔽)，但又不容易被人的手或其他身體部 位阻擋以致無法接收詢問信號。為了實現(xiàn)這些特征，改進型偶極子天線42被設計為具有 由長度和寬度表征的狹長外觀。改進型偶極子天線42的寬度被設計為使得 RFID標簽40隱蔽，而改進型偶極子天線42的長度被設計為即使在被人的手或其他身 體部位覆蓋時，也可以接收詢問信號。在一個實施例中，寬度1^^可以小于約6mm(約0.25 英寸)，更優(yōu)選地約4mm(約0. 15英寸)。在另一個實施例中，改進型偶極子天線42的寬度
小于或等于形成改進型偶極子天線42的導線中較小者的寬度的大約四倍。在圖4所 示的實例實施例中，形成直天線段48和導電環(huán)段50的導線的寬度可以等于IX，并且形成 環(huán)段50的導線的內緣與形成直段48的導線的內緣之間的間距可以等于大約IX，其中X等 于導線的寬度。因此，改進型偶極子天線42的寬度可以為導線寬度的大約三倍。在一個實施例中，形成改進型偶極子天線42的導線可以具有所選制造工藝的最小導線寬度，例如約 1mm。改進型偶極子天線42如此窄的寬度可以使RFID標簽40隱藏，即，使其在物品上或內 部變得隱蔽。例如，RFID標簽40可以設置在圖書的訂口內或書脊的內部部分上，以使RFID 標簽40對于觀察者隱蔽起來。如上所述，改進型偶極子天線42的長度被設計成即使在被人的手或其他身體 部位覆蓋時也可以接收詢問信號。長度L^^可以大于約100mm(約4英寸)，更優(yōu)選地介于 約125mm和140mm之間(大約在5和5. 5英寸之間)，甚至更優(yōu)選地介于約130mm和135mm 之間(略大于5英寸)。按照這些長度，當RFID標簽40被設置在圖書的訂口內或書脊的 內部部分上時，改進型偶極子天線42延伸出握在圖書的幾何中心線52上或附近的書脊處 的人手之外。此外，還可以在上述范圍內調整長度L$a，使得改進型偶極子天線42的偶極 子響應與自由空間或周圍的電介質相匹配。例如，可以調節(jié)長度L^^以(例如)匹配附接 RFID標簽40的圖書內的紙張和粘結材料的偶極子響應。環(huán)段50的多個方面也可以被改進，以改善改進型偶極子天線42的工作。例如，可 以通過調節(jié)長度來影響改進型偶極子天線42對各個方面的靈敏度。較長的長度可 以提高改進型偶極子天線對信號干擾、電介質材料(如書頁和其他粘結材料)的存在所導 致的損耗以及偶極子長度變化的靈敏度。作為另外一種選擇或除此之外，也可以對環(huán)段50 的形狀進行調整，以影響改進型偶極子天線42的靈敏度。另外，形成具有不連續(xù)體的環(huán)段 50或直段48也可以影響改進型偶極子天線42的靈敏度。又如，可以調整環(huán)段50相對于直偶極段48的位置，以影響改進型偶極子天線42 對各個方面變化的靈敏度。在圖4所示的實例中，環(huán)段50相對于直段48對稱布置。換句 話講，直段48在正負Y方向延伸超出環(huán)段50相等的距離。不過在其他實施例中，環(huán)段50 可以相對于直段48不對稱。將環(huán)段50偏移以使其相對于直段48不對稱放置，會導致改進 型偶極子天線42對周圍介質(即就圖書、書頁及其他粘結材料而言)的介電常數(shù)的精確值 較不敏感。此外，改進型偶極子天線42對偶極子長度的調整較不敏感。為了增大功率傳輸，可以將改進型偶極子天線42的阻抗與IC芯片44的阻抗共軛 匹配。一般來講，硅IC芯片具有低電阻和負電抗。因此，為了實現(xiàn)共軛匹配，改進型偶極子 天線42可以設計為具有與芯片相等的電阻以及相等且相反的正電抗。如下文將詳細描述 的那樣，在改進型偶極子天線42的設計中包括環(huán)段50可以使改進型偶極子天線42具有改 善的阻抗匹配能力。環(huán)段50使改進型偶極子天線42具有多個尺寸，通過調節(jié)這些尺寸可 以將天線42的阻抗與IC芯片44的阻抗相匹配。具體地講，除了尺寸和用于形成多個 段的導線的寬度(或直段導線寬度與環(huán)段導線寬度之比)之外，可以調節(jié)尺寸和以 將天線42的阻抗與IC芯片44的阻抗相匹配。天線42與IC芯片44的阻抗匹配可以稱為 天線42的“調諧”。在一些實施例中，改進型偶極子天線42可以具有一個或多個調諧短截 線(未示出)、調諧電容器(未示出)或可用于調諧天線42的其他單獨的調諧元件。RFID標簽40本身被設計成具有適合改進型偶極子天線42的尺寸的狹長外觀。因 此，RFID標簽40的寬度被設計成使物品具有隱蔽性，而RFID標簽40的長度則設 計成使得改進型偶極子天線42即使在被人的手或其他身體部位覆蓋時也可以接收詢問信 號。寬度W標簽可以小于約10mm(約0. 4英寸)，并且更優(yōu)選地小于約7mm(約0. 3英寸)。 在一些情況下，可以將RFID標簽40修整成具有改進型偶極子天線42的寬度。換句話講，RFID標簽40的寬度可以大約等于天線42的寬度⑶天線)?？梢愿鶕?jù)改進型偶極子 天線42的長度確定長度L_。長度L標簽可以(例如)比改進型偶極子天線42的長度(即 長2-5mm。在一些實施例中，可以約等于L$a。這樣，RFID標簽40的寬度使得 RFID標簽40可以設置在使RFID標簽40對于不留意的觀察者來說不顯眼的位置，例如，在 書的訂口(書脊附近的某個區(qū)域，書本每一頁的一側邊緣在該區(qū)域裝訂到書的裝訂線內) 或書脊內，同時RFID標簽40的長度使得改進型偶極子天線即使在部分地被人的手或其他 身體部位覆蓋時也可以接收詢問信號。以上結合RFID標簽40所述的尺寸是便于RFID標簽40在從約900MHz至930MHz 的UHF頻段內工作的優(yōu)化尺寸?？梢詫@些尺寸進行微調，使得RFID標簽40可以被優(yōu)化， 以適合在UHF頻段的其他部分內工作，例如在868MHz (歐洲UHF頻段)或955MHz (日本UHF 頻段)附近工作。例如，可以將改進型偶極子天線42L天線的長度以與工作頻率成反比進行 改進。當在歐洲以較低的中心頻率(868MHz)工作時，偶極子天線長度可以按915/868 的系數(shù)增大。當在日本以較高中心頻率(955MHz)工作時，天線長度可以按915/955的 系數(shù)減小?？梢赃x擇RFID標簽40的高度或厚度，使得RFID標簽40不明顯突出于附接該標 簽的物品的表面。如果RFID標簽40明顯突出于物品表面，則RFID標簽40可以易于發(fā)現(xiàn)， 并且容易損壞或被移除。例如，RFID標簽40的高度可以在約0. 06mm至0. 59mm的范圍內。 在一個實施例中，RFID標簽40的厚度可以為約0. 275mm。應當理解，其他高度也是可能的。如上所述，RFID標簽40可以包括一個或多個粘合劑層或其他合適的連接部件，以 用于將標簽附接到物品(如圖書)上。例如，在一個實施例中，RFID標簽40可以包括位于 RFID標簽40的頂面或底面上的粘合劑層。事實上，在一些情況下，RFID標簽40可以包括 位于標簽40的頂面和底面二者上的粘合劑層。然而，粘合劑層并不是必需的。在這些情況 下，可以不使用粘合劑層而將RFID標簽40設置在物品表面或內部。例如，可以將RFID標 簽40設置在圖書的訂口內，并且利用訂口的書頁與RFID標簽之間的摩擦來使標簽固定。圖5為示出具有改進型偶極子天線62的另一個示例性RFID標簽60的示意圖。改 進型偶極子天線62與圖4的改進型偶極子天線42大致相同，不同之處在于，改進型偶極子 天線62的環(huán)段50相對于改進型偶極子天線62的幾何中心線52不對稱布置，而不是相對 于幾何中心線52對稱布置。具體地講，改進型偶極子天線62的直偶極段48在兩個Y方向 延伸超出環(huán)段50的距離并不相同。相反，改進型偶極子天線62的直偶極段48沿Y軸在一 個方向比另一個方向伸出更多。如上所述，將環(huán)段50偏移以使其相對于直段48不對稱布 置，會導致改進型偶極子天線62對多個參數(shù)比改進型偶極子天線42更不敏感。例如，改進 型偶極子天線62可以對周圍介質(即就圖書、書頁及其他粘結材料而言)的介電常數(shù)的變 化較不敏感。又如，改進型偶極子天線62可以對多個偶極長度較不敏感。圖6為示出具有改進型偶極子天線72的另一個示例性RFID標簽70的示意圖。 RFID標簽70與圖4的RFID標簽40大致一致，不同之處在于，改進型偶極子天線72為改進 型折疊偶極子天線，而不是圖4所示的改進型直偶極子天線。換句話講，改進型偶極子天線 72包括位于直段48的各自末端的折疊段74A和74B (統(tǒng)稱為“折疊段74” )。折疊段74A 和74B均包括朝環(huán)段50的方向彎曲的彎曲部，以及在平行于直段48的方向朝環(huán)段50延伸 的直部。雖然圖6所示的折疊段74為半圓形或半橢圓形折疊段，但折疊段可以具有不同的形狀。例如，折疊段74可以成形為具有半矩形、三角形的一部分等等的形狀。在任何情況 下，折疊段74的直部均大致平行于直段48伸。此外，折疊段的尺寸可以被增大或減小。改進型折疊偶極子天線72有助于增強可讀性，從而有助于改善標簽性能。當RFID 標簽70位于包括一個或多個其他標簽的物品表面或內部時，尤其如此。換句話講，當把改 進型折疊偶極子天線72設置在多標簽物品上時，這種天線可以改善性能。折疊段74還會 增加標簽70的有效長度，使得調諧標簽參數(shù)時更加靈活。另外，折疊段74可以使RFID標 簽70對偏軸信號更加敏感。此外，當RFID標簽70設置在具有不同介電常數(shù)的圖書(或其 他物品內)時，折疊段可以使該標簽具有更穩(wěn)定的輸入阻抗。在圖6所示的實例中，形成直天線段48和導電環(huán)段50的導線的寬度可以等于IX， 并且形成平行于直段48的環(huán)段50的導線的內緣與形成直段48的導線的內緣之間的間距 可以等于約2X，其中X等于導線的寬度。因此，圖6的改進型偶極子天線72的寬度可以為 導線寬度的大約四倍。在一個實施例中，形成改進型偶極子天線72的導線可以具有所選制 造工藝的最小導線寬度，例如約1mm。因此，改進型偶極子天線72的尺寸與上文結合圖4所 述的大致相似。圖7A為示出具有改進型偶極子天線82的另一個示例性RFID標簽80的示意圖。 改進型偶極子天線82與圖6的改進型偶極子天線72大致相同，不同之處在于，改進型偶極 子天線82的折疊段中至少一個朝與環(huán)段50的位置相反的方向折疊。在圖7A的實例所示 的實施例中，改進型偶極子天線82的折疊段中只有一個朝與環(huán)段50的位置相反的方向折 疊。然而，在其他實施例中，兩個折疊段都可以朝與環(huán)段50的位置相反的方向折疊。不過 在任一種情況下，天線的寬度都可以略大于上述尺寸。例如，改進型偶極子天線的寬度可以 更接近于8-10mm的范圍。圖7B為示出具有改進型偶極子天線86的另一個示例性RFID標簽84的示意圖。 與圖7A的天線82類似，圖7B的天線84包括至少一個朝與環(huán)段50的位置相反的方向折疊 的折疊段(即圖7B的74A)。然而，圖7B的天線86被成形為使得天線86的寬度基本上等 于圖4-6所示天線的寬度。換句話講，折疊段74A不會使天線86的寬度變大。特別地，彎曲 段83從直段48傾斜至折疊段74A的起點處，折疊段74A在X方向的距離與平行于直段48 的環(huán)段50的導線段大致相等。也可以對直偶極段進行其他類似修改，以減小天線的寬度。圖8為示出具有改進型偶極子天線92的另一個示例性RFID標簽90的示意圖。 改進型偶極子天線92與圖4的改進型偶極子天線42大致相同，不同之處在于，IC芯片44 在改進型偶極子天線92的直偶極段48內、而不是在環(huán)段50內電連接到改進型偶極子天線 42。圖9-12為示出根據(jù)本公開的技術設計的RFID標簽的示例性RFID信號強度的曲 線圖。如圖9-12所示，改進型偶極子天線的信號強度在較寬的“最大值”范圍內較強。改 進型偶極子天線較寬的最大信號強度的優(yōu)點是，當在幾乎所有的保護區(qū)域內的物品中時， 天線在寬泛的波動范圍內本身具有良好的性能。例如對于圖書館來說，藏書中包括了具有 顯著不同介電常數(shù)的圖書，這些不同的介電常數(shù)是由各種圖書性質導致的，例如尺寸(如 厚或薄)、紙張類型(如填充光澤粘土的紙或低密度紙)、不同類型的油墨、不同數(shù)量的油墨 (例如，尤其是在圖書封面/封套上)、用于將書頁附接到書脊上的不同粘合劑、或其他干擾 因素，例如一本書上具有一個以上標簽的多標簽環(huán)境。改進型偶極子天線較寬的最大信號
13強度使得單RFID標簽設計就可以在任何類型的圖書中以令人滿意的性能工作。圖9為示出根據(jù)本公開的技術設計的RFID標簽的示例性RFID信號強度的曲線 圖。圖9所示的示例性RFID向應結果適用于包括圖4所示類型的改進型偶極子天線的RFID 標簽。在該測試中，RFID天線的環(huán)段50的長度(即為25mm。環(huán)段50起初相對于直偶 極段48對稱布置。直偶極段48的初始長度為165mm。每次從該改進型偶極子天線上切除 5mm的段，并獲得了測量結果。例如，首先從直偶極段的第一末端切除第一個5mm段，使得直 偶極段略微不對稱。獲得了測量結果。接著從直偶極段48的相反一端切除第二個5mm段， 從而使標簽再次對稱，并進行另一次測量。依次從相反的兩端切除5mm的段，直到直偶極段 48的總長度變?yōu)?00mm。通過這種方式，測量了直偶極段長度從100mm至165mm的RFID的 響應。測試了 RFID標簽在自由空間內的RFID響應(用線條102表示)以及插入圖書訂口 內時的RFID響應(用線條100表示)，以證明RFID響應與偶極子長度的相關性。如圖9的曲線圖所示，RFID標簽的改進型偶極子天線對160mm的偶極子長度表現(xiàn) 出自由空間峰值響應，而在置于圖書內時，則對140mm以上的偶極子長度表現(xiàn)出峰值響應。 可對偶極子天線的長度進行選擇，使得改進型偶極子可以補償因電介質材料(紙)的存在 所導致的信號干擾和損耗。圖10為示出根據(jù)本公開的技術設計的另一個示例性RFID標簽的RFID信號強度 的另一個曲線圖。在該測試中，用于產(chǎn)生圖10所示結果的RFID標簽與用于產(chǎn)生圖9所示 結果的RFID標簽具有相同設計。如上所述，標簽的初始構型包括了 165mm長的直偶極段和 開始相對于直偶極段48對稱布置的25mm長的環(huán)段。因此，165mm標簽的初始讀數(shù)沒有偏 移。然而，與上文結合圖9所述的不同，該測試僅從直偶極段48的一側移除5mm的段，從而 增大了環(huán)段50相對于直偶極段48的中心線的偏移量。對長度從165mm至100mm每隔5mm 進行一次測量。圖書內的改進型偶極子天線的響應顯示出從140mm至120mm的較寬的最大值范 圍。不對稱的改進型偶極子在較大的偶極子天線長度范圍內的響應強度表明，當環(huán)段不對 稱布置時，改進型偶極子將對周圍介質的介電常數(shù)的準確值相對不敏感。此外，該天線對直 偶極段48的長度調整也較不敏感。圖11為示出根據(jù)本公開的技術設計的又一個示例性RFID標簽的示例性RFID響 應信號強度的曲線圖。在該測試中，用于產(chǎn)生圖11所示結果的RFID標簽與用于產(chǎn)生圖9 所示結果的RFID標簽具有相同設計，但對稱布置的環(huán)段50的長度(即)為37mm，而不 是25mm。不過，以上文結合圖9所述方式將該RFID標簽每次截短5mm。具有37mm長環(huán)段 的對稱改進型偶極子天線的響應表明，改進型偶極子天線的環(huán)段50的長度會影響因電介 質材料(紙)的存在而導致的信號干擾和損耗。圖12為示出根據(jù)本公開的技術設計的另一個示例性RFID標簽的另一種示例性 RFID信號強度的另一個曲線圖。用于產(chǎn)生圖12所示結果的RFID標簽與圖11所示結果具有 相同設計，但按照上文結合圖10所述方式將改進型偶極子天線的環(huán)段50依次截短，以測試 相對于直偶極段48中心線的不對稱偏移量的增大所產(chǎn)生的影響。環(huán)段的長度保持為37mm。 在圖書內的改進型偶極子天線的響應(即線條114)顯示了從140mm至120mm的較寬的最 大值范圍。不對稱的改進型偶極子在較大的偶極子天線長度范圍內的響應強度表明，當環(huán) 段不對稱布置時，改進型偶極子將對周圍介質的介電常數(shù)的準確值相對不敏感。此外，該天線對直偶極段48的長度調整也較不敏感。圖13為信號強度對比圖，圖中比較了具有常規(guī)偶極子的RFID標簽與兩個具有根 據(jù)本公開的技術設計的改進型偶極子天線的RFID標簽的信號強度的實驗測量值。這兩種 類型的RFID標簽設計在形式上類似于圖8所示RFID標簽，區(qū)別在于改進型偶極子天線的 環(huán)段50的長度(L環(huán))。該實例的第一種設計的環(huán)段50的長度為25mm。該實例的第二 種設計的環(huán)段50的長度為37mm。這兩種設計的偶極子段48均具有相同長度，
等于130mm。在其他方面，這兩種類型的RFID標簽的尺寸與上述實例相同，其中包括天 線段和環(huán)段的線條寬度與導線厚度、基底類型和厚度以及IC芯片(附接在直偶極段48中 央)。該實例中測試的常規(guī)偶極子天線為包括兩個相等的導體段的簡單直偶極子天線，該天 線包括附接在中央的IC芯片44在內的總長度L^^為130mm。在所有其他方面，該偶極子 天線與本公開的改進型偶極子天線相同，只是沒有環(huán)段50。將每個RFID標簽置于三本不同的圖書內，測量每個標簽的信號強度。該實例中的 這三本書體現(xiàn)了常見圖書館圖書中可以遇到的各種介電屬性。下表1匯總了這三本書中每 一本的封面和書頁的介電常數(shù)的實部(￡ E)和損耗正切(tan 5)。表1中的一列顯示了每 本書中點處的書頁總厚度。對中點處的書頁(包括從書的前面到插入每個RFID標簽的中 間一頁的頁數(shù))總厚度進行測量，以測試圖書對標簽的影響。 表1圖書的介電屬性。將每個RFID標簽依次放入每本書內，以測定每個RFID標簽的響應信號。被測圖 書內只放置一個標簽，測試之后立即移除該標簽。測定了放置在每本書內的每個RFID標簽 在書中的響應信號。將三種RFID天線設計的信號強度與介電常數(shù)的關系曲線繪制在圖13 中。圖中添加了連接數(shù)據(jù)點的線條，以作為標簽響應的近似曲線。根據(jù)本公開設計的RFID標簽相比常規(guī)偶極子天線表現(xiàn)出相對較高的響應信號 值。在圖13中，曲線110表示具有環(huán)段長25mm的改進型天線的RFID標簽的信號強度，曲 線112表示具有環(huán)段長37mm的改進型偶極子天線的RFID標簽的信號強度，曲線114表示 具有常規(guī)偶極子天線的RFID標簽的信號強度。如圖13中的曲線圖所示，具有25mm環(huán)段的RFID標簽的信號強度曲線110對于該 實例的三本書的不同介電常數(shù)值基本上不變。具有25mm環(huán)段的RFID標簽相對不變的信號 強度可以改善系統(tǒng)的總體響應并簡化系統(tǒng)設計，因為對于具有本實例的圖書所代表的范圍 內的介電常數(shù)的任何圖書，信號強度可以大致相同。相比25mm環(huán)段在介電常數(shù)最大值處的響應信號，具有37mm環(huán)段的RFID標簽的信 號強度曲線112顯示具有降低的信號強度。然而，在介電常數(shù)的較小值范圍內，其信號強度
15比起常規(guī)偶極子段相對保持不變。具有常規(guī)偶極子天線(即無環(huán)段)的RFID標簽的信號強度曲線114表現(xiàn)出比根 據(jù)本公開設計的任一種RFID標簽都要低的信號強度。在圖13所示的實例中，信號強度比 根據(jù)本公開設計的改進型偶極子天線的信號強度弱大約1.5-2dB。常規(guī)偶極子天線的信號 強度在低介電常數(shù)和高介電常數(shù)處均尤其較弱。常規(guī)偶極子天線標簽總體較低的信號強度 114可能會使得RFID系統(tǒng)更難與圖書(尤其是介電常數(shù)較高或較低的圖書)中的該標簽進 行通信。圖14-17為基于根據(jù)本文所述原理的RFID標簽的建模數(shù)據(jù)繪制的曲線圖。圖中示 出了示例性阻抗與對根據(jù)本公開的技術的具有環(huán)段的改進型偶極子天線的調整之間的關 系。圖14A和14B示出示例性阻抗與不同天線長度(如的不同值)的關系。具體地講， 圖14A示出阻抗實部與從100mm至165mm的不同天線長度的關系。曲線122、124、126、128、 130、132 和 134 分別對應于天線長度為 100、109. 286、118. 571、127. 857、137. 143、146. 429、 155. 714和165 (單位mm)時的阻抗的實部(單位歐姆)。同樣，圖14B示出阻抗虛部與 不同天線長度的關系，其中曲線140、142、144、146、148、150、152和154分別對應于天線長 度為 100、109. 286、118. 571、127. 857、137. 143、146. 429、155. 714 和 165 (單位:mm)時的阻 抗的虛部。圖15A和15B為示例性阻抗與不同環(huán)段長度(即L0的關系圖。具體地講，圖15A 示出阻抗實部與從30mm至40mm的不同環(huán)段長度的關系。曲線160、162、164和166分別對 應于環(huán)段長度為40、38、36和30(單位mm)時的阻抗的實部(單位歐姆)。同樣，圖15B 示出阻抗虛部與不同環(huán)段長度的關系，其中曲線170、172、174和176分別對應于環(huán)段長度 為40、38、36和30(單位mm)時的阻抗的虛部。由圖15所示圖線可以看出，較長的環(huán)段長 度(L0導致阻抗的實部和虛部增大。圖16A和16B為示例性阻抗與形成環(huán)段50的導線內緣和形成直段48的導線內緣 之間的不同間隙(本文稱為環(huán)段寬度)的關系圖。具體地講，圖16A示出阻抗實部與2mm 和3mm的環(huán)段寬度的關系。曲線180和182分別對應于環(huán)段寬度為3mm和2mm時的阻抗的 實部(單位歐姆)。同樣，圖16B示出阻抗虛部與不同環(huán)段寬度的關系，其中曲線184和 186分別對應于環(huán)段寬度為3mm和2mm時的阻抗虛部。由圖16所示圖線可以看出，較大的 環(huán)段寬度(即，形成環(huán)段50的導線的內緣與形成直段48的導線的內緣之間的間距)導致 阻抗的實部和虛部增大。圖17A和17B為示例性阻抗與環(huán)段偏離改進型偶極子天線直段的幾何中心線的距 離(本文稱為“偏移”)的關系圖。特別地，標簽總長度和環(huán)段尺寸保持不變。環(huán)段偏離標 簽中心0、10、20、30、40、50和60讓。在寬頻率范圍內，圖線發(fā)生顯著變化(未示出)。然而 在圖17所示的UHFRFID頻段內，響應相當平坦，并且沒有隨不同偏移量而顯著偏離。阻抗 的實部相對沒有變化，而虛部則隨著偏移量增大而略有增大。將環(huán)段偏移會導致改進型偶極子天線的輻射圖案發(fā)生變化。圖18示出偏移量從 0(即對稱布置)到60mm的輻射圖案。曲線200、202、204、206、208、210和212分別表示偏 移量為0、10、20、30、40、50和60(單位讓)的天線的輻射圖案。如圖18所示，在天線的垂 射位置處形成了明顯的零信號。圖19A和19B為史密斯圓圖，它們示出兩種天線設計的實例總阻抗。具體地講，圖19A示出常規(guī)偶極子天線(即沒有環(huán)段)的總阻抗的史密斯圓圖。圖19B示出包括上文詳 述的環(huán)段的改進型天線的總阻抗的史密斯圓圖。在圖19A和19B中，點220示出為實現(xiàn)與 實例IC芯片最佳阻抗匹配的所需區(qū)域。如圖19A所示，常規(guī)偶極子天線達不到匹配實例IC 芯片所需的電感。然而，如圖19B所示，可以根據(jù)上述若干方法中的任何一種調整改進型偶 極子天線的阻抗，以達到實例IC芯片的阻抗。 已經(jīng)描述了多個實施例。這些和其它實施例均在以下權利要求書的范圍內。
權利要求
一種用于射頻識別(RFID)標簽的偶極子天線，包括直偶極段，其由第一導線形成；以及環(huán)段，其由第二導線形成并且電連接到所述直偶極段，其中所述偶極子天線的寬度小于或等于所述第一導線和第二導線中較小者寬度的四倍。
2.根據(jù)權利要求1所述的偶極子天線，其中所述環(huán)段沿所述直偶極段對稱布置，使得 所述直偶極段在兩個方向均延伸經(jīng)過所述環(huán)段相等的距離。
3.根據(jù)權利要求1所述的偶極子天線，其中所述環(huán)段沿所述直偶極段不對稱布置，使 得所述直偶極段的第一部分在第一方向延伸經(jīng)過所述環(huán)段的距離比所述直偶極子天線的 第二部分在相反方向延伸經(jīng)過所述環(huán)段的距離更長。
4.根據(jù)權利要求1所述的偶極子天線，其中所述直偶極段包括折疊段，所述折疊段折 疊以形成折疊偶極段。
5.根據(jù)權利要求1所述的偶極子天線，其中所述偶極子天線的寬度小于約6毫米 (mm)，并且所述偶極子天線的長度大于約100mm。
6.根據(jù)權利要求5所述的偶極子天線，其中所述偶極子天線的寬度小于或等于約4mm。
7.根據(jù)權利要求5所述的偶極子天線，其中所述偶極子天線的長度介于約125mm和 150mm之間。
8.根據(jù)權利要求7所述的偶極子天線，其中所述偶極子天線的長度介于約130mm和 135mm之間。
9.根據(jù)權利要求1所述的偶極子天線，其中所述偶極子天線被構造為在無線電頻譜的 超高頻(UHF)頻段工作。
10.根據(jù)權利要求1所述的偶極子天線，其中所述第一導線和第二導線中的至少一者 具有所選制造工藝的最小導線寬度。
11.一種射頻識別(RFID)標簽，包括改進型偶極子天線，其包括直偶極段，其由第一導線形成；以及環(huán)段，其由第二導線形成并且電連接到所述直段，其中所述改進型偶極子天線的寬度 小于約6毫米(mm)，并且所述改進型偶極子天線的長度大于約IOOmm ；以及集成電路，其電連接到所述改進型偶極子天線。
12.根據(jù)權利要求11所述的RFID標簽，其中所述偶極子天線的寬度小于或等于約4mm ο
13.根據(jù)權利要求11所述的RFID標簽，其中所述偶極子天線的寬度小于或等于所述第 一導線和第二導線中較小者寬度的四倍。
14.根據(jù)權利要求11所述的RFID標簽，其中所述環(huán)段沿所述直偶極段對稱布置，使得 所述直偶極段在兩個方向均延伸經(jīng)過所述環(huán)段相等的距離。
15.根據(jù)權利要求11所述的RFID標簽，其中所述環(huán)段沿所述直偶極段不對稱布置，使 得所述直偶極段的第一部分在第一方向延伸經(jīng)過所述環(huán)段的距離比所述直偶極子天線的 第二部分在相反方向延伸經(jīng)過所述環(huán)段的距離更長。
16.根據(jù)權利要求11所述的RFID標簽，其中所述直偶極段包括折疊段，所述折疊段折 疊以形成折疊偶極段。
17.根據(jù)權利要求11所述的RFID標簽，還包括位于所述RFID標簽的至少一個表面上 的至少一個粘合劑層。
18.根據(jù)權利要求11所述的RFID標簽，其中所述偶極子天線的長度介于約130mm和 135mm之間。
19.根據(jù)權利要求11所述的RFID標簽，其中所述集成電路在所述改進型偶極子天線的 環(huán)段內電連接到所述改進型偶極子天線。
20.根據(jù)權利要求11所述的RFID標簽，其中所述集成電路在所述改進型偶極子天線的 直段內電連接到所述改進型偶極子天線。
21.根據(jù)權利要求11所述的RFID標簽，其中所述RFID標簽的寬度小于約10mm。
22.根據(jù)權利要求21所述的RFID標簽，其中所述RFID標簽的寬度小于約7mm。
23.根據(jù)權利要求22所述的RFID標簽，其中所述RFID標簽的寬度約等于所述改進型 偶極子天線的寬度。
24.根據(jù)權利要求11所述的RFID標簽，其中所述偶極子天線被構造為在無線電頻譜的 超高頻(UHF)頻段工作。
25.根據(jù)權利要求11所述的RFID標簽，其中所述第一導線和第二導線中的至少一者具 有所選制造工藝的最小導線寬度。
全文摘要
本公開整體上描述了一種RFID標簽，所述RFID標簽被設計成使得所述標簽既隱蔽，又不易被人的手或其他身體部位阻擋以致無法接收詢問信號。具體地講，所述RFID標簽設計成具有狹長的外觀，使得可以將所述標簽放置在圖書表面或內部對于不留意的觀察者來說不顯眼的位置，而且當人手握在所述書的幾何中心線上或附近的書脊處時，所述標簽延伸到手部以外的位置。所述RFID標簽包括偶極段和連接到所述偶極段的環(huán)段。所述改進型偶極子天線的所述環(huán)段使得所述天線具有比所述常規(guī)偶極子天線更大的信號強度。此外，所述導電環(huán)段還提供了改善的阻抗匹配能力，使得所述改進型偶極子天線可以匹配所述RFID標簽的集成電路(IC)芯片的所述阻抗。
文檔編號H01Q9/16GK101855781SQ200880111150
公開日2010年10月6日 申請日期2008年9月30日 優(yōu)先權日2007年10月11日
發(fā)明者凱瑟琳·A·布朗, 威廉·A·米特爾施泰特, 威廉·C·埃格伯特, 斯瓦加塔·R·班納吉, 特倫斯·H·小喬伊絲, 羅伯特·A·薩伊納蒂, 金載源 申請人:3M創(chuàng)新有限公司