專利名稱：基于縫隙天線的超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可方便應(yīng)用于金屬平面之上或金屬 平面縫隙之中的基于縫隙天線的超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽天線。
背景技術(shù)：
超高步頁(yè)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(biāo)簽的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。一般由閱讀器(Reader)和標(biāo)簽 (Tag)組成，閱讀器通過(guò)射頻遠(yuǎn)距離讀取標(biāo)簽上的信息。與傳統(tǒng)條形碼相比，其具有讀取距 離遠(yuǎn)、讀取速度快、非可視識(shí)別、支持快速讀寫(xiě)等優(yōu)點(diǎn)。超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽一般指的是無(wú) 源標(biāo)簽，即標(biāo)簽內(nèi)部不攜帶電池等供電器件。超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽通過(guò)天線接收射頻獲取 能量以激活標(biāo)簽芯片，并將芯片的信息通過(guò)反向散射調(diào)制發(fā)射給閱讀器。由于超高頻射頻 識(shí)別無(wú)源標(biāo)簽不需要電池且具有較遠(yuǎn)的讀取距離，在物流供應(yīng)鏈、生產(chǎn)自動(dòng)化、交通管理與 安防等眾多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用空間。在相當(dāng)一部分超高頻射頻識(shí)別應(yīng)用中，需要將標(biāo)簽粘貼于金屬平板或金屬平面之 上，譬如汽車防爆膜、汽車牌照、香煙錫箔等。由于普通標(biāo)簽無(wú)法應(yīng)用于金屬表面，需要采 用特殊設(shè)計(jì)的標(biāo)簽，稱為抗金屬標(biāo)簽或金屬標(biāo)簽。一般的抗金屬標(biāo)簽采用微帶貼片天線或 平面倒F天線作為標(biāo)簽天線，可以將金屬表面作為天線的地平面。但是，普通抗金屬標(biāo)簽天 線都需要貼在金屬表面，天線的部分體積突出于金屬表面，體積特征比較明顯。如果將金屬 平板或金屬平面挖出一個(gè)孔或縫隙來(lái)粘貼普通薄膜標(biāo)簽，在孔或縫隙不是很大的情況下， 標(biāo)簽的性能仍然受金屬環(huán)境影響很大，性能衰減嚴(yán)重。采用基于縫隙天線的超高頻射頻識(shí) 別標(biāo)簽天線，則可以將標(biāo)簽做在金屬平板上或?qū)?biāo)簽嵌在金屬平板的縫隙之中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于縫隙天線的超高頻射頻識(shí)別 標(biāo)簽天線。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種基于縫隙天線的超高頻射頻識(shí) 別標(biāo)簽天線，包括基片、金屬面、第一縫隙、第二縫隙、射頻識(shí)別芯片；金屬面位于基片上表 面，第一縫隙、第二縫隙位于金屬面上，第一縫隙為直線及其變形，第二縫隙為U形，第二縫 隙的兩端與第一縫隙相交并形成一個(gè)縫隙環(huán)路，射頻識(shí)別芯片位于第一縫隙中間部位，連 接金屬面在第一縫隙中間部位的上下兩側(cè)。進(jìn)一步地，所述基于縫隙天線的超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽天線，其特征在于，所述的金 屬面、第一縫隙、第二縫隙、射頻識(shí)別芯片同處于基板的上表面，第一縫隙與第二縫隙由金 屬面蝕刻而成。所述的第一隙縫的兩端可以為直線、彎折線或折疊線。所述的第二隙縫為U 形縫隙，包括一個(gè)中間的肩和連接在兩端的臂，第二隙縫的肩與第一縫隙的平行，第二隙縫 的臂與第一縫隙的垂直，臂與肩成直角，第二隙縫與第一縫隙的部分形成一個(gè)閉環(huán)。所述的 第一縫隙與第二縫隙左右對(duì)稱，且中軸線重合。所述的射頻識(shí)別芯片位于第一縫隙的正中間，射頻識(shí)別芯片的一端連接金屬面在第一縫隙中間部位的一側(cè)，射頻識(shí)別芯片的另一端 連接金屬面在第一縫隙中間部位的另一側(cè)。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽可以應(yīng)用于金屬平面之上或 金屬平面的縫隙之中。


圖1是基于縫隙天線的超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽天線結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是基于縫隙天線的超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽天線俯視圖；圖3是基于縫隙天線的超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽天線側(cè)視圖；圖4是基于縫隙天線的超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽金屬平面縫隙中的應(yīng)用示意圖；圖5是縫隙天線兩端為彎折線的超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽天線結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是縫隙天線兩端為折疊線的超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽天線結(jié)構(gòu)示意圖；圖中基片1、金屬面2、射頻識(shí)別芯片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、基于縫隙天線的超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽8、第一縫隙4為彎折線時(shí)中間直線 長(zhǎng)度41、第一縫隙4為彎折線時(shí)彎折線之間寬度42、第一縫隙4為彎折線時(shí)彎折線高度43、 第一縫隙4為折疊線時(shí)中間直線長(zhǎng)度44、第一縫隙4為折疊線時(shí)折疊線高度45、第一縫隙 4為折疊線時(shí)折疊線回折長(zhǎng)度46。
具體實(shí)施例方式超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽為無(wú)源標(biāo)簽，一般由標(biāo)簽天線與標(biāo)簽芯片組成。標(biāo)簽天線與 標(biāo)簽芯片都為復(fù)阻抗。標(biāo)簽從閱讀器天線發(fā)射的詢問(wèn)信號(hào)中獲取能量及詢問(wèn)指令。當(dāng)標(biāo)簽 獲得足夠的能量時(shí)，標(biāo)簽芯片被激活。標(biāo)簽芯片被激活后，其根據(jù)閱讀器的詢問(wèn)指令進(jìn)行相 應(yīng)動(dòng)作，并通過(guò)反向散射調(diào)制來(lái)發(fā)射數(shù)據(jù)。對(duì)超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽而言，在如何設(shè)計(jì)標(biāo)簽天 線以獲得足夠的能量激活標(biāo)簽芯片最為重要。對(duì)于標(biāo)簽天線，一方面需要天線具有較好的 輻射性能，另一方面則需要標(biāo)簽天線與標(biāo)簽芯片阻抗匹配，以讓實(shí)現(xiàn)最大能量傳輸。本發(fā)明通過(guò)采用縫隙天線實(shí)現(xiàn)金屬平面嵌入型超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)。 以下以能夠應(yīng)用于金屬平面縫隙內(nèi)的基于縫隙天線的超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽天線為實(shí)施方 案并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例1本實(shí)施例為應(yīng)用于汽車擋風(fēng)玻璃后表面防爆膜(基于金屬涂層或金屬夾層)上縫 隙內(nèi)的超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽天線，金屬防爆膜相當(dāng)于金屬平面。其中第一縫隙4的兩端為 直線。如圖1、2、3所示，本發(fā)明基于縫隙天線的超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽天線包括基片1、 金屬面2、第一縫隙4、第二縫隙5、射頻識(shí)別芯片3 ；其中，金屬面2位于基片1上表面，第一 縫隙4、第二縫隙5位于金屬面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相交并形成一個(gè)縫隙環(huán)路，射頻識(shí)別芯片3位于第一縫隙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(cè)。金屬面2、第一縫隙4、第二縫隙5、射頻識(shí) 別芯片3同處于基板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(gè)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的平行，第二隙縫5的臂與第一縫隙4的垂直，臂與肩成直角，第 二隙縫5與第一縫隙4的部分形成一個(gè)閉環(huán)。第一縫隙4與第二縫隙5左右對(duì)稱，且中軸 線重合。射頻識(shí)別芯片3位于第一縫隙4的正中間，射頻識(shí)別芯片3的一端連接金屬面2 在第一縫隙4中間部位的一側(cè)，射頻識(shí)別芯片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(cè)。對(duì)于超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽，其射頻識(shí)別芯片3 —般是復(fù)阻抗。為了實(shí)現(xiàn)天線與芯 片的最大能量傳輸，則需要天線的輸入阻抗與芯片阻抗共軛匹配，這就要求天線輸入阻抗 的實(shí)部和虛部都具有靈活的調(diào)節(jié)的能力。對(duì)于本發(fā)明的標(biāo)簽天線，通過(guò)調(diào)節(jié)第一縫隙4的 長(zhǎng)度可以改變諧振頻率，從而改變固定頻率處的電阻值，通過(guò)調(diào)節(jié)第二縫隙5的長(zhǎng)度可以 調(diào)節(jié)電抗值。因此，通過(guò)合理改變天線的第一縫隙4和第二縫隙5的尺寸，則可以較好的實(shí) 現(xiàn)天線諧振頻率的控制及天線與芯片的阻抗共軛匹配。取汽車擋風(fēng)玻璃的厚度為5mm，介電常數(shù)為5. 5，損耗角正切為0，基板1采用 PET材料，金屬面2為覆銅，射頻識(shí)別芯片3采用TI (Texas Instruments)公司的RI_ UHF_00001_01型號(hào)超高頻RFID標(biāo)簽芯片。取基片1相對(duì)介電常數(shù)為3. 9，損耗角正切為 0. 002，厚度為0. 05mm,金屬面2的長(zhǎng)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(zhǎng)度為98mm、寬度為1mm，第二縫隙5為U形縫隙，U形隙縫的肩長(zhǎng)為24mm，U性 縫隙的臂長(zhǎng)為6mm，射頻識(shí)別芯片3的阻抗為10_j60 Ω。在該參數(shù)下，標(biāo)簽可工作在超高頻 920MHz 925MHz的頻帶范圍內(nèi)，閱讀器2W(ERP)讀取功率下的有效距離約為4米。在實(shí)際應(yīng)用中，如圖4所示，可以將該基于縫隙天線的超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽8嵌入 在金屬平面6 (內(nèi)嵌金屬網(wǎng)格的汽車防爆膜)之中的縫隙7內(nèi)，標(biāo)簽8的金屬面2可以與被 嵌入金屬平面6相連接。采用符合IS018000-6C的射頻識(shí)別閱讀器即可以讀寫(xiě)該標(biāo)簽的信 肩、ο實(shí)施例2本實(shí)施例應(yīng)用環(huán)境與實(shí)施例1相似，其中第一縫隙4的兩端為彎折線。第一縫隙4采用彎折線可有效減小天線的長(zhǎng)度。如圖5所示。第一縫隙4的兩端 為彎折線。第一縫隙4中間直線41長(zhǎng)度為40mm、寬度為1mm，彎折線高度43為4mm，彎折線 之間寬度42為10mm，第二縫隙5為U形縫隙，U形隙縫的肩長(zhǎng)為20mm，U性縫隙的臂長(zhǎng)為 6mm，其他參數(shù)與實(shí)施例1相同。在該參數(shù)下，標(biāo)簽可工作在超高頻920MHz 925MHz的頻 帶范圍內(nèi)，閱讀器2W(ERP)讀取功率下的有效距離約為3. 4米。實(shí)施例3本實(shí)施例應(yīng)用環(huán)境與實(shí)施例1相似，其中第一縫隙4的兩端為折疊線。第一縫隙4采用折疊線也可有效減小天線的長(zhǎng)度。如圖6所示。第一縫隙4的兩 端為折疊線。第一縫隙4的中間直線44長(zhǎng)度為66mm、寬度為1mm，折疊線高度46為6mm，折 疊線回折的長(zhǎng)度45為10mm，第二縫隙5為U形縫隙，U形隙縫的肩長(zhǎng)為24mm，U性縫隙的臂 長(zhǎng)為6mm，其他參數(shù)與實(shí)施例1相同。在該參數(shù)下，標(biāo)簽可工作在超高頻920MHz 925MHz 的頻帶范圍內(nèi)，閱讀器2W(ERP)讀取功率下的有效距離約為3. 6米。上述方案只是本發(fā)明的三種具體實(shí)施方式
，在符合本發(fā)明的特征下可以有多種不 同應(yīng)用方案，但這些應(yīng)用方案只要符合本發(fā)明的特征，都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種基于縫隙天線的超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽天線，其特征在于，包括基片(1)、金屬面(2)、第一縫隙(4)、第二縫隙(5)、射頻識(shí)別芯片(3)；其中，金屬面(2)位于基片(1)上表面，第一縫隙(4)、第二縫隙(5)位于金屬面(2)上，第一縫隙(4)為直線及其變形，第二縫隙(5)為U形，第二縫隙(5)的兩端與第一縫隙(4)相交并形成一個(gè)縫隙環(huán)路，射頻識(shí)別芯片(3)位于第一縫隙(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(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于縫隙天線的超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽天線，其特征在于 所述的金屬面(2)、第一縫隙(4)、第二縫隙(5)、射頻識(shí)別芯片(3)同處于基板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(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于縫隙天線的超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽天線，其特征在于 所述的第一隙縫(4)的兩端可以為直線、彎折線或折疊線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于縫隙天線的超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽天線，其特征在于 所述的第二隙縫(5)為U形縫隙，包括一個(gè)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)的平行，第二隙縫(5)的臂與第一縫隙(4)的垂直，臂與肩成直角，第二隙 縫(5)與第一縫隙(4)的部分形成一個(gè)閉環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于縫隙天線的超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽天線，其特征在于，所述 的第一縫隙(4)與第二縫隙(5)左右對(duì)稱，且中軸線重合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于縫隙天線的超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽天線，其特征在于，所述 的射頻識(shí)別芯片(3)位于第一縫隙(4)的正中間，射頻識(shí)別芯片(3)的一端連接金屬面(2) 在第一縫隙(4)中間部位的一側(cè)，射頻識(shí)別芯片(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(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于縫隙天線的超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽天線，其特征在于，包括基片、金屬面、第一縫隙、第二縫隙、射頻識(shí)別芯片；其中，金屬面位于基片上表面，第一縫隙、第二縫隙位于金屬面上，第一縫隙為直線及其變形，第二縫隙為U形，第二縫隙的兩端與第一縫隙相交并形成一個(gè)縫隙環(huán)路，射頻識(shí)別芯片位于第一縫隙中間部位，連接金屬面在第一縫隙中間部位的上下兩側(cè)。本發(fā)明制作的超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽可以應(yīng)用于金屬平面之上或金屬平面的縫隙之中。
文檔編號(hào)H01Q1/24GK101997158SQ20091010204
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月27日
發(fā)明者莫凌飛 申請(qǐng)人:杭州物網(wǎng)科技有限公司