專利名稱：由多層天線組成的抗金屬超高頻電子標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超高頻電子標(biāo)簽，具體是涉及一種能直接使用于金屬表面的由多層天線組成的超高頻電子標(biāo)簽
背景技術(shù)：
RFID 是射頻識別技術(shù)的英文(Radio Frequency Identification,RFID)的縮寫， 又稱電子標(biāo)簽，射頻識別技術(shù)是20世紀(jì)90年代開始興起的一種自動識別技術(shù)，射頻識別技術(shù)是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識別目的的技術(shù)。無線射頻識別技術(shù)(RFID)已經(jīng)成為一個很熱門的話題。據(jù)業(yè)內(nèi)人士預(yù)測，RFID技術(shù)市場將在未來五年內(nèi)在新的產(chǎn)品與服務(wù)上帶來30至100億美金的商機(jī)，隨之而來的還有服務(wù)器、資料儲存系統(tǒng)、資料庫程序、商業(yè)管理軟件、顧問服務(wù)，以及其他電腦基礎(chǔ)建設(shè)的龐大需求?；蛟S這些預(yù)測過于樂觀，但RFID將會成為未來的一個巨大市場是毫無疑問的。許多高科技公司正在加緊開發(fā)RFID專用的軟件和硬件，這些公司包括英特爾、微軟、甲骨文、 SAP和SUN，而全球最大的零售商沃爾瑪早在2006年就在單件商品上使用這項技術(shù)，因此可以說無線射頻識別技術(shù)(RFID)正在成為全球熱門新科技。RFID在中國的很多領(lǐng)域也都得到實際應(yīng)用，包括物流、煙草、醫(yī)藥、身份證、奧運(yùn)門票、世博門票，寵物管理等等，但就我們?nèi)粘Ｉ罡惺芏裕孟馬FID還是離我們很遠(yuǎn)。除了二代身份證，我們還很難經(jīng)常感受到RFID在我們生活中的存在。這到底是什么原因呢？ 其實道理很簡單，盡管RFID正快速在各個領(lǐng)域得到實際應(yīng)用，但相對于我們國家的經(jīng)濟(jì)規(guī)模，其應(yīng)用范圍還遠(yuǎn)未達(dá)到廣泛的程度，即便在RFID應(yīng)用比較多的交通物流產(chǎn)業(yè)，也還處于點(diǎn)分布的狀態(tài)，而沒能達(dá)到面的狀態(tài)。往往是產(chǎn)業(yè)中的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)為保持其競爭地位而率先嘗試采用這種新技術(shù)，而更多的企業(yè)還抱著觀望和猶豫的態(tài)度。還是以物流產(chǎn)業(yè)為例，應(yīng)用RFID技術(shù)可以大幅提高物流運(yùn)作效率，如加快貨物出入庫時間，減少現(xiàn)場操作人員，實現(xiàn)快速而精確的庫存盤點(diǎn)，實現(xiàn)貨物準(zhǔn)確定位跟蹤等。溫家寶總理在十一大國務(wù)院政府工作報告中明確提出了要把物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)作為未來新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，而物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)背景即為RFID技術(shù)盡管RFID技術(shù)目前在中國得到了長足的發(fā)展，但金屬對高頻電磁波的反射及屏蔽，導(dǎo)致超高頻在有金屬的特殊環(huán)境中的應(yīng)用受到了很多限制，頻率越高，受到的影響越明顯。為了克服金屬對電磁波的影響，行業(yè)內(nèi)最通常的做法是在金屬與標(biāo)簽之間放上隔離材料，使其屏蔽及反射影響減小。但由于應(yīng)用環(huán)境的多樣性，各種惡劣的環(huán)境下，該技術(shù)的應(yīng)用受到了制約，對RFID在這個行業(yè)的發(fā)展及推廣受到了新的挑戰(zhàn)。本項目的發(fā)明內(nèi)容使得該技術(shù)瓶頸有了新的發(fā)展方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的內(nèi)容，就是為了解決上面技術(shù)難題中的金屬干擾問題，為金屬環(huán)境的應(yīng)用提供一種高可靠性的小型的經(jīng)濟(jì)實用結(jié)構(gòu)簡單的無源超高頻電子標(biāo)簽。本發(fā)明為了達(dá)到上述目的，所采用的技術(shù)方案是提供一種用于金屬材料表面的由多層天線組成的無源超高頻電子標(biāo)簽，包括包括主基材8，天線接收/發(fā)射面4，接地面9，置于天線接收/發(fā)射面的超高頻電子芯片5，輔助基材3，輔助接收/發(fā)射面2。超高頻電子芯片正負(fù)極通過饋線6與天線接收 /發(fā)射面4連接；接收/發(fā)射面4通過一個或一排饋電孔7與由基材隔離的接地部分9相連接；輔助接收發(fā)射面2通過輔助基材3隔離。天線接地面在使用中，直接與金屬表面相連， 金屬表面即變成了實際使用中的天線接地面，達(dá)到抗金屬的目的；輔助接收/發(fā)射面2的作用是為了增加天線表面面積，以增強(qiáng)電磁波能量接收/發(fā)射的效果。這樣的立體式設(shè)計，在增大天線面積的情況下，可以縮小天線的體積。本發(fā)明的電子標(biāo)簽用于金屬材料表面效果顯著。本發(fā)明的RFID標(biāo)簽如上述的結(jié)構(gòu)，根據(jù)微帶天線的工作原理，因為標(biāo)簽的背面本身就是接地面，與金屬表面接觸，只是增大了接地面積，而不會影響微帶天線的作用和電子標(biāo)簽的性能。由于饋電孔和輔助接收/發(fā)射面的應(yīng)用的設(shè)計大大的縮小了整個微帶天線的面積，也就是使RFID標(biāo)簽的尺寸減小。例如對于起同樣作用的帶有輔助天線的RFID標(biāo)簽與沒帶輔助天線的RFID標(biāo)簽相比，根據(jù)電子標(biāo)簽的工作頻率915MHz的確定，微帶天線的接收發(fā)射面的長度被其波長所限定，這樣最后設(shè)計的天線接收發(fā)射面的面積為130mmX22mm。 而當(dāng)增加輔助天線后，天線接收發(fā)射面的面積縮小為40mmX 12mm，從而電子標(biāo)簽的尺寸也就大大縮小。從上述本發(fā)明的RFID標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)可以看出，其結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)工藝基本與目前成熟的多層印刷電路板(PCB)制作工藝相類似，這為后續(xù)的大批量生產(chǎn)帶來了便利。


圖1為本發(fā)明電子標(biāo)簽一實施例的電子標(biāo)簽輔助接收發(fā)射面及輔助基材的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明電子標(biāo)簽一實施例的電子標(biāo)簽主接收發(fā)射面及主基材的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明電子標(biāo)簽一實施例的電子標(biāo)簽接地面的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明電子標(biāo)簽一實施例的電子標(biāo)簽總體結(jié)構(gòu)示意圖具體實施下面結(jié)合附圖更進(jìn)一步說明本發(fā)明RFID標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)特征。如圖1，圖2，圖3所示，本發(fā)明的RFID標(biāo)簽包括基材8，置于基材上的電子標(biāo)簽芯片5，連接在芯片5上的饋線6，天線接收發(fā)射面4，天線接地面9，饋電孔7，輔助基材3和輔助接收發(fā)射面2構(gòu)成。天線接收發(fā)射面4置放在基材8上，芯片5通過饋線6置于天線接收發(fā)射面4上；天線接地面9置放于基材8的另一面，此基材面為電子標(biāo)簽的底面，通過饋電孔7與天線接收發(fā)射面4相連；天線的輔助接收發(fā)射面2置于輔助基材3上，此輔助基材面為電子標(biāo)簽的頂面。天線接地面直接接觸使用該電子標(biāo)簽材料的表面。在本實施例中，微帶天線的接收發(fā)射面4、天線接地面9、輔助天線接收發(fā)射面2和饋線6均由銅箔構(gòu)成，是導(dǎo)體薄片。它通過饋線饋電在導(dǎo)體薄片與導(dǎo)電接地面之間，激勵起射頻電磁場，并通過主天線接收發(fā)射面、輔助天線接收發(fā)射面的四周與導(dǎo)電接地面、天線接地面的縫隙向外輻射電磁波。本發(fā)明中的這款多層天線(如圖1，2，3)，根據(jù)實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，主基材8的厚度起碼要大于1mm，輔助基材3的厚度要小于主基材的厚度，這樣才能盡可能的減小天線輻射能量的損耗。在主基材8的兩面同時覆銅，一面為設(shè)計好的微帶天線的主天線接收發(fā)射面的 4的圖形；另一面將整面作為微帶天線的接地面。同時在輔助基材3的一面覆銅，所覆銅的圖形為設(shè)計好的微帶天線作為輔助天線接收發(fā)射面2，然后將芯片5通過輔助基材中間的圓形孔1置放在有主天線接收發(fā)射面的主基材8上面。最后再把輔助接收發(fā)射面2，輔助基材3與主接收發(fā)射面4壓合成一體，形成最終天線(如圖4)。在本實施例中，饋電孔7為一排通孔，通孔的位置，尺寸大小取決于主天線接收發(fā)射面4和輔助天線接收發(fā)射面2的圖形位置及尺寸，并與芯片5的輸入阻抗有直接的關(guān)聯(lián)。 當(dāng)饋線上的射頻信號頻率改變時，整個天線的阻抗值也隨之改變，因此，適當(dāng)?shù)男盘栶伻敕绞脚c阻抗匹配的考慮可以使整個天線在共振頻率時，所有的入射能量會盡可能多的輻射出去，整個天線設(shè)計通過Ansoft HFSS仿真軟件進(jìn)行仿真計算及模擬驗證。在本實施例中，RFID標(biāo)簽的表面上覆蓋絕緣油漆作為保護(hù)膜以防止UHF電子標(biāo)簽的主接收發(fā)射面，輔助接收發(fā)射面與外界環(huán)境接觸而發(fā)生氧化，腐蝕等現(xiàn)象，以保證RFID 電子標(biāo)簽在應(yīng)用環(huán)境中的長期穩(wěn)定的使用。在本實施例中，由多層天線組成的超高頻電子標(biāo)簽在緊貼金屬表面時將達(dá)到最佳應(yīng)用效果，可以通過螺絲釘，鉚釘，磁鐵或者超強(qiáng)性能粘合劑附著于金屬表面。
權(quán)利要求
1.一種由多層天線組成的抗金屬超高頻電子標(biāo)簽，其特征在于包括由主天線接收/發(fā)射面、天線接地面、輔助天線發(fā)射面、芯片和饋線組成。RFID芯片與主天線發(fā)射面相連接，置放在主要基材上面，輔助天線接收發(fā)射面置于主天線發(fā)射面之上， 并通過輔助基材與主天線接收發(fā)射面相隔離。天線接地面位于主基材的另一面，作為電子標(biāo)簽的背面，直接接觸使用電子標(biāo)簽的金屬材料的表面。饋電孔設(shè)置在主基材上，主天線接收發(fā)射面通過該饋電孔與天線接地面相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由多層天線組成的抗金屬超高頻電子標(biāo)簽，其特征在于輔助天線接收發(fā)射面的尺寸，小于主天線接收發(fā)射面的尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由多層天線組成的抗金屬超高頻電子標(biāo)簽，其特征在于主基材由酚醛樹脂、玻璃纖維/環(huán)氧樹脂、聚丙烯、聚氰酸酯樹脂等組成，其厚度大于一毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由多層天線組成的抗金屬超高頻電子標(biāo)簽，其特征在于主天線接收發(fā)射面、輔助天線接收發(fā)射面的材質(zhì)由金、銀、銅、鋁等金屬材料組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由多層天線組成的抗金屬超高頻電子標(biāo)簽，其特征在于饋電孔為一個或幾個通孔，或者是通過金、銀、銅、鋁等金屬帶直接連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由多層天線組成的抗金屬超高頻電子標(biāo)簽，其特征在于輔助接收發(fā)射面留有通孔，芯片通過該通孔與主接收發(fā)射面相連接。
全文摘要
一種由多層天線組成的抗金屬超高頻電子標(biāo)簽，包括基材，天線接收/發(fā)射面，接地面，置于天線接收/發(fā)射面的超高頻電子芯片，輔助基材，輔助接收/發(fā)射面。超高頻電子芯片正負(fù)極通過饋線與天線接收/發(fā)射面連接；接收/發(fā)射面通過一個或一排饋電孔與由基材隔離的接地部分相連接；輔助接收發(fā)射面通過輔助基材隔離。天線接地面在使用中，直接與金屬表面相連，金屬表面即變成了實際使用中的天線接地面，達(dá)到抗金屬的目的；輔助接收/發(fā)射面的作用是為了增加天線表面面積，以增強(qiáng)電磁波能量接收/發(fā)射的效果。這樣的立體式設(shè)計，在增大天線面積的情況下，可以縮小天線的體積。
文檔編號H01Q1/38GK102298720SQ20101021284
公開日2011年12月28日 申請日期2010年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者王 忠, 肖定海, 袁艷暉 申請人:上海鐵勛智能識別系統(tǒng)有限公司