專利名稱：利用單極天線的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種辨識系統(tǒng)標(biāo)簽，特定來說，涉及一種利用單極天線的無線射頻辨 識系統(tǒng)(Radio Frequency Identification System, RFID)標(biāo)簽。
背景技術(shù)：
圖1顯示美國專利第6， 914， 562號的無線射頻辨識系統(tǒng)(RFID)標(biāo)簽的示意圖。 所述常規(guī)RFID標(biāo)簽1包括墻板11、兩個(gè)導(dǎo)電標(biāo)簽12、 RFID裝置13和無線頻率反射結(jié)構(gòu) 14。所述導(dǎo)電標(biāo)簽12與所述RFID裝置13設(shè)置于所述墻板11的一表面，且所述RFID裝置 13電性連接所述導(dǎo)電標(biāo)簽12，其中，所述RFID裝置13與所述導(dǎo)電標(biāo)簽12之間具有兩個(gè)饋 入點(diǎn)15U6。所述無線頻率反射結(jié)構(gòu)14設(shè)置于所述墻板11的另一表面。在所述常規(guī)RFID 標(biāo)簽1中，所述無線頻率反射結(jié)構(gòu)14是金屬板。 所述常規(guī)RFID標(biāo)簽1通過所述導(dǎo)電標(biāo)簽12和所述饋入點(diǎn)15、 16位置的調(diào)整，來 改變其阻抗值。其中，所述常規(guī)RFID標(biāo)簽1用以設(shè)置于不同封裝結(jié)構(gòu)或容器上，但所述常 規(guī)RFID標(biāo)簽1的可讀取距離并未改善。 所述常規(guī)RFID標(biāo)簽1適用于金屬待測物的標(biāo)簽且平設(shè)于待測物的表面。在一般 實(shí)踐上可知，為了避免所述常規(guī)RFID標(biāo)簽1太靠近金屬而降低輻射效率，所述墻板11 (介 電材料)必須達(dá)到一定的厚度，借以減低所述金屬待測物的干擾，否則Smith Chart圖 (復(fù)數(shù)坐標(biāo)的阻抗數(shù)值圖)中的實(shí)部阻抗太小，電磁波無法有效發(fā)射。此外，美國專利第 6， 914， 562號的說明書中也有明確描述，在UHF頻段860_950MHz下，所述墻板11的厚度必 須厚達(dá)3至6厘米，因此具有較大的整體厚度和較高的生產(chǎn)成本(即所需材料較多)，且其 可讀取距離并未改善。 因此，有必要提供一種創(chuàng)新且富有進(jìn)步性的利用單極天線的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo) 簽，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供 一 種利用單極天線的無線射頻辨識系統(tǒng)(Radio Frequency IdentificationSystem，RFID)標(biāo)簽，其包括金屬板、天線結(jié)構(gòu)和無線射頻辨識芯片。所述 天線結(jié)構(gòu)連接所述金屬板。所述無線射頻辨識芯片的兩端電性連接所述天線結(jié)構(gòu)，所述無 線射頻辨識芯片、所述天線結(jié)構(gòu)和所述金屬板形成回路結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽可設(shè)置于待測物體(金屬或非金屬)的表面，也 可設(shè)置于待測物體的內(nèi)部容納空間，因此應(yīng)用較為廣泛。另外，本發(fā)明的無線射頻辨識系統(tǒng) 標(biāo)簽制造簡單，因此可降低生產(chǎn)成本。再者，本發(fā)明的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽具有較大的可 讀取距離，且通過所述金屬板與所述天線結(jié)構(gòu)的不同夾角，可調(diào)整所述無線射頻辨識系統(tǒng) 標(biāo)簽的電磁波發(fā)射方向，因此具有信號讀取容易和辨識能力較佳的功效。


圖1顯示美國專利第6， 914， 562號的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽的示意圖；
圖2顯示一偶極天線(dipole)的示意圖； [OOW] 圖3顯示一單極天線(monopole)的示意圖； 圖4顯示本發(fā)明第一實(shí)施例利用單極天線的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽的示意圖；
圖5顯示本發(fā)明第一實(shí)施例另一方面的利用單極天線的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽 的示意圖； 圖6顯示本發(fā)明第一實(shí)施例的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽設(shè)置于一鋼巻內(nèi)側(cè)的示意圖；
圖7顯示本發(fā)明第一實(shí)施例的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽設(shè)置于一H型鋼的兩鋼板間 的示意圖； 圖8顯示本發(fā)明第二實(shí)施例利用單極天線的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽的示意圖；
圖9顯示本發(fā)明第二實(shí)施例另一方面的利用單極天線的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽 的示意圖；以及 圖10顯示本發(fā)明第一實(shí)施例的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽應(yīng)用于非金屬物體的實(shí)際 阻抗值表示于復(fù)數(shù)坐標(biāo)系中的示意圖(Smith Chart圖)。
具體實(shí)施例方式
圖2顯示一偶極天線(dipole)的示意圖。所述偶極天線2具有兩個(gè)支臂(arm)21、 22，其中所述支臂21、22分別連接至電源23，電流I流經(jīng)所述支臂21、22而建立電場^ ，以 進(jìn)行電磁波的輻射。 圖3顯示一單極天線(monopole)的示意圖。為了縮小天線體積和架設(shè)方便，偶極 天線的一個(gè)支臂可以金屬板取代，以簡化成單極天線3。所述單極天線3具有支臂31和金 屬板32，其中，所述支臂31垂直于所述金屬板32。所述支臂31和所述金屬板32分別連接 至電源33，電流I流經(jīng)所述支臂31而建立電場^ ，以進(jìn)行電磁波的輻射。
其中，所述單極天線3的長度減少為偶極天線的一半長度，然而，由于所述單極天 線3的所述金屬板32可產(chǎn)生虛擬的鏡像電流(image current)作用，因此使得所述單極天 線3的輻射效率與偶極天線的輻射效率相當(dāng)。 本發(fā)明應(yīng)用單極天線的原理，并應(yīng)用在無線射頻辨識系統(tǒng)(Radio Frequencyldentification System, RFID)標(biāo)簽上，且本發(fā)明的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽可應(yīng) 用于金屬和非金屬的待測物上。 參考圖4，其顯示本發(fā)明第一實(shí)施例利用單極天線的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽的示 意圖。所述無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽4包括金屬板41 、天線結(jié)構(gòu)42和無線射頻辨識芯片43。 其中，所述金屬板41可為銅材料或鋁材料。 所述天線結(jié)構(gòu)42電性連接所述金屬板41，所述天線結(jié)構(gòu)42優(yōu)選為平面式天線結(jié) 構(gòu)。在本實(shí)施例中，所述金屬板41具有第一側(cè)邊411和第二側(cè)邊412，所述第二側(cè)邊412相 對于所述第一側(cè)邊411，所述天線結(jié)構(gòu)42設(shè)置于所述金屬板41的所述第一側(cè)邊411。所述 天線結(jié)構(gòu)42電性連接所述金屬板41，例如所述天線結(jié)構(gòu)42以焊料電性連接所述金屬板 41。在本實(shí)施例中，所述金屬板41和所述天線結(jié)構(gòu)42為相同材料，且為一體成型的結(jié)構(gòu)。 其中， 一體成型的所述無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽4可以常規(guī)薄板沖壓技術(shù)進(jìn)行量產(chǎn)，因此可
4降低生產(chǎn)成本。 所述無線射頻辨識芯片43的兩端電性連接所述天線結(jié)構(gòu)42，使得所述無線射頻辨識芯片43、所述天線結(jié)構(gòu)42和所述金屬板41形成回路結(jié)構(gòu)421，且在所述無線射頻辨識芯片43的兩端饋入一電源(圖未示出)。在本實(shí)施例中，所述天線結(jié)構(gòu)42所在的參考平面44(如虛線所示)與延伸平面45(如虛線所示)形成一夾角ei()其中，所述延伸平面45為從所述第一側(cè)邊411沿第一方向延伸的平面，所述第一方向是所述第二側(cè)邊412朝所述第一側(cè)邊411的方向。要注意的是，在其他應(yīng)用中，所述參考平面44可為一承載板，所述天線結(jié)構(gòu)42和所述無線射頻辨識芯片43可設(shè)置于所述承載板，而所述承載板設(shè)置于所述金屬板41的一表面。 所述夾角e工可為45度至135度，其中所述夾角e^尤選為90度。另外，所述無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽4具有一 電磁波發(fā)射方向，所述電磁波發(fā)射方向根據(jù)所述夾角9 i而改變。其中，當(dāng)所述第一實(shí)施例的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽4應(yīng)用用于非金屬物體時(shí)，所述夾
角e工的改變(所述電磁波發(fā)射方向的改變)并不會造成阻抗太大的變化，其并不會對所
述無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽4的特性產(chǎn)生太大影響。然而，當(dāng)所述第一實(shí)施例的無線射頻辨
識系統(tǒng)標(biāo)簽4應(yīng)用用于金屬物體時(shí)，所述夾角e工的改變則可以調(diào)整最大電磁波功率的發(fā)射方向，其中又以所述夾角e i為90度時(shí)具有最佳的可辨識功效。 在本實(shí)施例中，所述天線結(jié)構(gòu)42另外包括延伸金屬片422，電性連接所述回路結(jié)構(gòu)421，所述延伸金屬片422具有阻抗匹配和天線增益的功效。要注意的是，所述延伸金屬片422的形狀可為如圖4中的匸字形，在其他應(yīng)用中所述延伸金屬片422的形狀也可為倒L形，如圖5所示。 配合參考圖6和圖7，本發(fā)明第一實(shí)施例的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽4可設(shè)置于待測物體的表面，也可設(shè)置于待測物體的內(nèi)部容納空間(例如設(shè)置于鋼巻46的內(nèi)側(cè)，如圖6所示；或設(shè)置于H型鋼47的兩鋼板471、472之間，如圖7所示)，再由信號讀取裝置48讀取所述無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽4所發(fā)射的信號，因此應(yīng)用較為廣泛。借此，人員可在距離待測物體較遠(yuǎn)處進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，而不需將所述信號讀取裝置48伸入至待測物體的內(nèi)部容納空間中，因此可確保人員的安全。再者，本發(fā)明第一實(shí)施例的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽4較容易以閘門式讀取器實(shí)現(xiàn)自動化的出貨管理。 參考圖8，其顯示本發(fā)明第二實(shí)施例利用單極天線的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽的示意圖。所述無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽5包括金屬板51、天線結(jié)構(gòu)52和無線射頻辨識芯片53。與上述圖4的第一實(shí)施例的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽4不同之處在于，所述第二實(shí)施例的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽5設(shè)置于所述金屬板51的一表面上(在本實(shí)施例中是在所述金屬板51中間部分)。其中，所述金屬板51具有第一部分511和第二部分512，所述第一部分511和所述第二部分512由所述天線結(jié)構(gòu)52所在的參考平面54(如虛線所示)所界定，所述參考平面54與所述第二部分512形成一夾角92。其中，所述夾角92可為45度至135度，且所述夾角92優(yōu)選為90度。 在本實(shí)施例中，所述天線結(jié)構(gòu)52另外包括延伸金屬片522，電性連接回路結(jié)構(gòu)521，所述延伸金屬片522具有阻抗匹配和天線增益的功效。要注意的是，所述延伸金屬片522的形狀可為如圖8中的匸字形，在其他應(yīng)用中所述延伸金屬片522也可為倒L形，如圖9所示。
圖10顯示本發(fā)明第一實(shí)施例的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽應(yīng)用于非金屬物體的實(shí)際 阻抗值表示于復(fù)數(shù)坐標(biāo)系中的示意圖(Smith Chart圖)。其中，曲線R1表示復(fù)數(shù)的實(shí)部為 一定值的阻抗曲線；曲線I1表示復(fù)數(shù)的虛部為一定值的阻抗曲線；PO表示目標(biāo)阻抗值的共
軛點(diǎn)；Pi表示在所述夾角e工為o度時(shí)，所述第一實(shí)施例無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽的實(shí)際阻抗
值；P2表示在所述夾角9工為45度時(shí)，所述第一實(shí)施例無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽的實(shí)際阻抗 值；P3表示在所述夾角9工為90度時(shí)，所述第一實(shí)施例無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽的實(shí)際阻抗 值；P4表示在所述夾角9工為135度時(shí)，所述第一實(shí)施例無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽的實(shí)際阻抗值。 配合參考圖4和圖IO，其顯示所述夾角e工的角度越小，實(shí)部與虛部的阻抗也就越 小，其中在所述夾角e工為0度至90度之間時(shí)，所述第一實(shí)施例無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽4的 實(shí)際阻抗值較接近所述目標(biāo)阻抗值的共軛點(diǎn)PO，其具有較大的可讀取距離，也就是具有最
佳的辨識功效。雖然，在所述夾角e工大于i35度時(shí)，所述第一實(shí)施例無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)
簽4的實(shí)際阻抗值較偏離所述目標(biāo)阻抗值的共軛點(diǎn)P0，但其偏差量也未造成阻抗太大的變 化，其并不會對所述無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽4的特性產(chǎn)生太大影B向，也就是所述無線射頻 辨識系統(tǒng)標(biāo)簽4同樣具有極佳的辨識功效。 其中，常規(guī)RFID標(biāo)簽設(shè)置于非金屬物表面時(shí)的增益(gain)值約為2. 14dB，而設(shè)置 于金屬物表面時(shí)的增益值則小于2. 14dB。而本發(fā)明的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽在設(shè)置于金屬 物表面時(shí)，其增益值可達(dá)2. 5dB，因此確實(shí)具有較佳的增益值。 經(jīng)由實(shí)際測量結(jié)果得出，本發(fā)明的所述無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽的可讀取距離達(dá)
3.5至4.5米(遠(yuǎn)大于回圈天線的可讀取距離)。另外，本發(fā)明的所述無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)
簽的結(jié)構(gòu)和工藝簡單(例如自動化的PCB工藝)，因此可減少制造時(shí)間和成本。 綜上所述，本發(fā)明的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽可設(shè)置于待測物體(金屬或非金屬)
的表面，也可設(shè)置于待測物體的內(nèi)部容納空間，因此應(yīng)用較為廣泛。另外，本發(fā)明的無線射
頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽制造簡單，因此可降低生產(chǎn)成本。再者，本發(fā)明的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽具
有較大的可讀取距離，且通過所述金屬板與所述天線結(jié)構(gòu)的不同夾角，可調(diào)整所述無線射
頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽的電磁波發(fā)射方向，因此具有信號讀取容易和辨識能力較佳的功效。 上述實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的原理和其功效，并非限制本發(fā)明。因此所屬領(lǐng)域的
技術(shù)人員對上述實(shí)施例進(jìn)行修改和變化仍不脫離本發(fā)明的精神。本發(fā)明的權(quán)利范圍應(yīng)如所
附的權(quán)利要求書所列出。
權(quán)利要求
一種利用單極天線的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽，其包括金屬板；天線結(jié)構(gòu)，其電性連接所述金屬板；以及無線射頻辨識芯片，其兩端電性連接所述天線結(jié)構(gòu)，所述無線射頻辨識芯片、所述天線結(jié)構(gòu)和所述金屬板形成回路結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽，其中所述天線結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述金屬 板的一表面的中間部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽，其中所述天線結(jié)構(gòu)為平面式天線結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽，其中所述天線結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述金屬 板的第一側(cè)邊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽，其中所述天線結(jié)構(gòu)為平面式天線結(jié)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽，其中所述金屬板和所述天線結(jié)構(gòu)為 相同材料，且為一體成型的結(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽，其中所述金屬板具有第一部分和第 二部分，所述第一部分和所述第二部分由所述天線結(jié)構(gòu)所在的參考平面所界定，所述參考 平面與所述第二部分形成夾角。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽，其中所述夾角為45度至135度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽，其中所述無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽具 有電磁波發(fā)射方向，所述電磁波發(fā)射方向根據(jù)所述夾角而改變。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽，其中所述金屬板另外包括第二側(cè) 邊，所述第二側(cè)邊相對于所述第一側(cè)邊，所述天線結(jié)構(gòu)所在的參考平面與一延伸平面形成 夾角，所述延伸平面為從所述第一側(cè)邊沿第一方向延伸的平面，所述第一方向是所述第二 側(cè)邊朝所述第一側(cè)邊的方向。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽，其中所述夾角為45度至135度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽，其中所述夾角為90度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽，其中所述無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽 具有電磁波發(fā)射方向，所述電磁波發(fā)射方向根據(jù)所述夾角而改變。
14. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽，其中所述天線結(jié)構(gòu)另外包括延伸 金屬片，其電性連接所述回路結(jié)構(gòu)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽，其中所述天線結(jié)構(gòu)另外包括延伸 金屬片，其電性連接所述回路結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明利用單極天線的無線射頻辨識系統(tǒng)(Radio Frequency Identification System，RFID)標(biāo)簽，其將天線結(jié)構(gòu)置于金屬板上，無線射頻辨識芯片的兩端電性連接所述天線結(jié)構(gòu)，且所述天線結(jié)構(gòu)和所述無線射頻辨識芯片形成回路結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽可設(shè)置于待測物體的表面，也可設(shè)置于待測物體的內(nèi)部容納空間，因此應(yīng)用較為廣泛。另外，本發(fā)明的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽制造簡單，因此可降低生產(chǎn)成本。再者，本發(fā)明的無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽具有較大的可讀取距離，且通過所述金屬板與所述天線結(jié)構(gòu)的不同夾角，可調(diào)整所述無線射頻辨識系統(tǒng)標(biāo)簽的電磁波發(fā)射方向，因此具有信號讀取容易和辨識能力較佳的功效。
文檔編號H01Q9/40GK101777137SQ200910000130
公開日2010年7月14日 申請日期2009年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
發(fā)明者廖龍基, 林長春, 郭士綱, 陳松琳 申請人:中國鋼鐵股份有限公司