CN101036171B - 改进的rfid标签 - Google Patents
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Abstract
一种系统和方法供超高频RFID标签与金属衬底以及用来容纳液体的衬底一起使用。简言之，将包括具有复磁导率的材料的RFID绝缘体，或单独使用或与介电绝缘体材料组合使用，插入到RFID标签和衬底之间。备选的是，将拥有至少两个截然不同介电常数的材料插入到RFID标签和衬底之间，以使在与衬底的界面处有高介电常数，而在与RFID标签的界面处有低介电常数。这种材料可以是具有介电常数梯度的单一材料，或备选的是，两层或更多的分离层夹在一起，每层具有均匀但不同的介电常数。
Description
本申请要求2004年10月4日提交的美国临时申请No.60/615,826以及2005年9月2日提交的美国临时申请No.60/713,861的优先权，它们的内容通过引用结合在本文中。
技术领域
本发明涉及改进的RFID标签。
背景技术
射频识别符(RFID)标签被使用在各种应用中，例如库存控制和安全。和条码跟踪系统不同，这些更智能的RFID系统的优点在于，RFID系统可存储有关物品的具体信息，并可读出标签上的该信息而无需瞄准线或特定定向。这意味着RFID系统可大部分自动化，减少了对人工扫描的需要。
这些RFID标签通常放置在物品或容器如纸板箱之内或之上。RFID标签与RFID基站协同工作。基站提供电磁波输出，其起载频作用。然后使用数据来调制载频以发射具体信息。RFID系统通常在低频范围(一般低于100MHz)或在较高频率范围(大于100MHz)工作。在许多应用中，一种这样较高的频率范围在800和1000MHz之间(定义为UHF频带)，915MHz是在美国目前利用的最常见的高频。大多数RFID系统利用以该频率为中心的跳频，所以整个频率范围大致为902到928MHz。在美国RFID标签所用的第二高频是2450MHz。目前，欧洲标准利用869MHz，而日本标准是953MHz。
许多RFID标签含有集成电路，它们能够存储信息。根据RFID标签的具体实现方案，集成电路能够在以后的时间用新信息来更换所存储的信息。当基站请求数据时，集成电路对该请求作出响应而提供它所存储的信息。在那些允许重新写入信息的RFID标签中，集成电路在从基站接收到新数据时重写其现有信息。
除了集成电路，RFID标签含有天线。需要有天线来接收基站所产生的电磁波，并通过同一频率发射数据。天线的配置可各不相同，包括扁平线圈、接线天线、微带天线、带状天线和偶极天线。
这些RFID标签中有些是自供电的，就是说它们含有内部电源如电池。其它RFID标签是场供电的。后一类标签使用基站发射的入射RF能量来提供它们所需的电压。RF能量被标签天线作为AC信号接收，然后被整流形成DC电压，该DC电压即用来向集成电路供电。
这些集成电路具有一个最小电压要求，低于该要求则集成电路不能工作，且标签不能被读出。整流的DC电压是所接收电磁波信号强度的函数。例如，靠近基站的RFID标签会接收更多的能量，所以能对其集成电路提供足够的电压，这就和物理上距基站较远的RFID标签形成了对比。RFID标签仍能被读出的基站和RFID标签之间的最大距离称为读出距离。显然，较大的读出距离对几乎所有RFID应用都是有益的。
在高频范围工作的RFID标签的一个益处是，具有比在低频工作的标签大得多的读出距离的潜力。利用915MHz频率范围的RFID标签在自由空气中通常拥有超过10英尺的读出距离。相反，较低频率(例如13.56MHz，这是HF频带的一部分)的标签很少能达到大于2英尺的读出距离。
这个差别的一个原因是由于在HF和UHF频率时能量传递机制的不同。如上所述，在UHF频率，是传播信号的电场引起天线上的电位差。相反，在13.56MHz的HF频带工作的无源RFID标签系统采用磁感应来耦接应答器标签和阅读器。激励和激活HF标签微片所需的功率是从阅读器创建的振荡磁场中提取的。
不幸的是，当标签非常靠近金属衬底或具有高含水量的衬底时，高频RFID标签就不能被读出。因此，附到金属容器上或容纳软饮料的瓶子上的RFID标签从任何距离都不能被读出。
业界的实验已表明：如果有相当大的气隙插入在标签和物品衬底之间，则这种RFID标签又再次可读。这个所需要的气隙通常至少为四分之一英寸或更大。已开发了各种设计，以允许标签“远离”物品衬底以便创建该间隙。但有托脚的(standoff)标签在多数商业应用中是不切实际的。标签和物品之间的距离增加了在正常使用中标签被移位或被破坏的可能性。
认识到气隙起介电绝缘体的作用，标签制造商就试图通过在标签和物品衬底之间插入介电常数为k的一薄层介电绝缘材料来解决有托脚的问题。美国专利6,329,915公开了使用高介电常数的均质材料来解决这个问题。但是，已试过了具有各种k值的均质材料，很少或不成功。
所以，允许在这些衬底上使用RFID标签的系统和方法会代表高频RFID标签使用的显著进步。
发明内容
本发明克服了现有技术的缺点。具体地说，本发明提供了一种系统和方法，供高频RFID标签和衬底，特别是金属衬底，以及用来容纳液体的衬底一起使用。简言之，将包括具有复磁导率的材料的RFID绝缘体，或单独使用或与介电绝缘体材料组合使用，插入到RFID标签和衬底之间。备选的是，将拥有至少两个截然不同介电常数的材料插入到RFID标签和衬底之间，以使在与衬底的界面处有高介电常数，而在与RFID标签的界面处有低介电常数。这种材料可以是具有介电常数梯度的单一材料，或备选的是，两层或更多的分离层夹在一起，每层具有均匀但不同的介电常数。这种材料克服了用现有技术介电绝缘体时许多标签在金属衬底上不能被读出的问题。在其它情况下，这种材料改进了标签的读出距离，用现有技术介电绝缘体时，这些标签具有有限的读出距离。
按照本发明的第一方面，提供了一种识别系统，适于通过射频发射有关物品的识别信息，包含：RFID标签，适于在被激励时通过以800MHz至1000MHz的射频发射所述识别信息；第一层，具有第一和第二相对表面以及第一介电常数，其中所述层插在所述RFID标签和所述物品之间；第二层，具有第一和第二相对表面以及第二介电常数，插在所述RFID标签和所述第一层的所述第二表面之间，其中所述第一介电常数大于所述第二介电常数。
优选地是，第一介电常数为8到35，第二介电常数为2到10。
按照本发明的第二方面，提供了一种识别系统，适于通过射频发射有关物品的识别信息，包含：RFID标签，适于在被激励时通过以800MHz至1000MHz的射频发射所述识别信息；以及第一层，具有第一和第二相对表面、介电常数以及大于1的磁导率，其中所述第一层插在所述物品和所述RFID标签之间。
优选地是，磁导率为1.5到7，介电常数为4到32。
按照本发明的第三方面，提供了一种识别系统，适于通过射频发射有关物品的识别信息，包含：RFID标签，适于在被激励时通过以800MHz至1000MHz的射频发射所述识别信息；以及一层，插在所述物品和所述RFID标签之间，具有第一表面以及第二相对表面，其中所述层在所述第一表面和所述第二表面之间具有介电常数梯度，使得最接近所述物品的表面处的所述介电常数大于最接近所述RFID标签的表面处的所述介电常数。
按照本发明的第四方面，提供了一种射频识别系统，适于以800MHz至1000MHz的频率发射有关物品的识别信息，包含：衬底，包括含有所述识别信息的集成电路以及适于发射所述识别信息的天线；第一层，具有第一和第二相对表面以及第一介电常数，其中所述层插在所述衬底和所述物品之间；以及第二层，具有第一和第二相对表面以及第二介电常数，其中所述第二层插在所述衬底和所述第一层的所述第二表面之间，且所述第一介电常数大于所述第二介电常数。
优选地是，第一介电常数为8到35，第二介电常数为2到10。
按照本发明的第五方面，提供了一种射频识别系统，适于发射有关物品的识别信息，包含：衬底，包括含有所述识别信息的集成电路以及适于以800MHz至1000MHz的频率发射所述识别信息的天线；以及第一层，具有第一和第二相对表面、介电常数以及大于1的磁导率，其中所述第一层插在所述物品和所述衬底之间。
优选地是，磁导率为1.5到7，介电常数为4到32。
按照本发明的第六方面，提供了一种射频识别系统，适于以800MHz至1000MHz的频率发射有关物品的识别信息，包含：衬底，包括含有所述识别信息的集成电路以及适于发射所述识别信息的天线；以及一层，插在所述衬底和所述物品之间，具有第一表面和第二相对表面，其中所述层在所述第一表面和所述第二表面之间具有介电常数梯度，使得最接近所述物品的表面处的所述介电常数大于最接近所述衬底的表面处的所述介电常数。
按照本发明的第七方面，提供了一种装置，包含：物品，具有表面；电路，适于在被激励时通过以800MHz至1000MHz的射频发射有关所述物品的识别信息；第一层，插在所述物品和所述电路之间，具有第一和第二相对表面，并具有第一介电常数；以及第二层，插在所述电路和所述第一层的所述第二表面之间，具有第一和第二相对表面，并具有第二介电常数，其中所述第一介电常数大于所述第二介电常数。
优选地是，第一介电常数为8到35，第二介电常数为2到10。
按照本发明的第八方面，提供了一种装置，包含：物品，具有表面；电路，适于在被激励时通过以800MHz至1000MHz的射频发射有关所述物品的识别信息；以及第一层，具有第一和第二相对表面、介电常数以及大于1的磁导率，其中所述第一层插在所述物品和所述电路之间。
优选地是，磁导率为1.5到7，介电常数为4到32。
按照本发明的第九方面，提供了一种装置，包含：物品；电路，适于在被激励时通过以800MHz至1000MHz的射频发射有关所述物品的识别信息；第一层，插在所述物品和所述电路之间，具有第一和第二相对表面；其中所述层具有介电梯度，以使最接近所述物品的表面处的所述介电常数大于最接近所述电路的表面处的所述介电常数。
附图说明
图1a是与本发明一起测试的第一天线视图；
图1b示出第一天线的读出范围特征；
图2a是与本发明一起测试的第二天线视图；
图2b示出第二天线的读出范围特征；
图3a是与本发明一起测试的第三天线视图；
图3b示出第三天线的读出范围特征；
图4a是与本发明一起测试的第四天线视图；
图4b示出第四天线的读出范围特征；
图5a是与本发明一起测试的第五天线视图；
图6示出本发明的第一实施例；
图7示出本发明的第二实施例；以及
图8示出本发明的第三实施例。
具体实施方式
对无源UHF RFID标签天线进行优化，供在自由空间或低介电材料如瓦楞纸板、货架木板等上使用。当UHF RFID标签靠近金属衬底时，标签天线的阻抗改变。为使RFID阅读器向标签的IC电路所发射的波能进行有效的功率传输，天线必须提供从自由空间到IC电路阻抗的平滑阻抗变换。天线设计通常假定天线会非常靠近的衬底具有等于1的磁导率。在磁导率不等于1的衬底中，绝缘体材料中的寄生电感可用来抵销金属衬底的寄生电容，从而利于标签隔离。备选的是，至少两种截然不同介电常数的材料可用来更好地将标签与金属衬底隔离。
图6示出本发明的第一实施例。RFID标签100可专门设计或从许多公司中的任一家购买，例如Intermec Technologies Corporation、Symbol Technologies(以前的Matrics Inc.)、Alien Technology、PhilipsSemiconductor以及Texas Instruments。在优选实施例中，RFID标签在800和1000MHz之间的频率范围内工作，最优选的中心频率为869MHz、915MHz和953MHz。这种RFID标签可以包括有电源如电池而自己供电。备选的是，它可以时场供电，这样它通过捕获由基站发射的电磁波能量并将该能量转换为DC电压而产生其内部功率。
物品110是要贴标签的对象。如上所述，包含金属衬底、或配置成容纳液体的物品在读出距离方面是有问题的。在各种测试中，当标签被附到金属衬底上时就不能被读出。认识到在RFID标签100和金属衬底之间有交互作用，几种设计已组合有托脚，以便在两个组件之间引入空气层。虽然这改进了RFID标签的读出距离，但由于RFID标签有被移位或被破坏的可能性，因此在商业上是不切实际的。为模拟气隙的效果，几个制造商已插入了一薄层具有高介电常数的材料120。不幸的是，内含具有高介电常数的材料以使标签与金属绝缘已显示很少或没有成功。
不料，当本发明用拥有介电常数梯度的材料120使物品110和RFID标签100分离，以使材料和物品110之间界面处的介电常数高于材料和RFID标签100之间界面处的介电常数时，获得有利的结果。但当高介电常数面对RFID标签100时，这个梯度无效。材料120可有一个或两个表面与粘合剂接触，例如3M公司的硅树脂/丙烯酸双涂层胶带9731，以便于将材料120粘到RFID标签100和物品110。
一般来说，所用的材料120可以是合成橡胶、塑料或陶瓷。材料包括低损耗介电填料，例如二氧化钛、氮化硼、二氧化硅、硅酸铝、氧化镁或氧化铝，以获得所需的介电常数。在优选实施例中，材料120是硅树脂合成橡胶聚合物。二氧化钛用来改变聚合物的介电常数。通过以非均匀方式混入二氧化钛，就有可能创建出一种材料，其一个表面上具有高介电常数而在其相对表面上具有低介电常数。可用来产生介电梯度的另一方法是使混合物振动。通常，二氧化钛具有比基料更大的密度。所以，通过振动混合物，二氧化钛趋向于向混合物底部沉淀，从而创建了介电填料的非均匀分布。在该实例中，接近底部的介电常数将高于顶部的介电常数。在单层中产生的梯度不限于该实施例。梯度可以是线性的、对数的、指数的、或其它非线性函数。
图7示出本发明的备选实施例。通过将两个不同厚度的层夹在一起，一层是低介电常数且一层是高介电常数，来制造介电梯度材料。上层220和下层230互相接触放置，并插在RFID标签100和物品110之间，这样上层220的上表面与RFID标签100接触，而上层220的相对表面与下层230接触。类似地，下层230的上表面与层220接触，而下层230的相对表面与物品110接触。上层220的介电常数相对较低，优选小于或等于4.0，而下层230的介电常数相对较高，优选在8到35的范围内。在优选实施例中，这两层材料被压在一起。在备选实施例中，可使用粘合剂，如3M公司的硅树脂/丙烯酸双涂层胶带9731，将两层固定在一起。本发明不限于仅使用两层材料。可以使用多于两层来创建所需的介电常数梯度，如以下表17中所示。在这种情况下，梯度是分立步进式的。
两种类型的梯度，即连续式的(如图6所示)或步进式的(如图7所示)，都在本发明的范围之内。
在确定上层220和下层230的正确配置中还要关心的是每层的厚度。下表代表将Matrics，Inc制造的型号X1020标签与金属衬底结合使用所获得的经验数据。标签/金属衬底有或没有绝缘体都与MatricsRDR-001阅读器成一条线悬挂，并移动该组合使其远离阅读器，直到不能再读出标签为止。该距离记录为读出距离。列代表下层230的厚度，单位为英寸，而行代表上层220的厚度，单位为英寸。表1中所包括的值是在以下特定配置所记录的读出距离(单位为英寸)：上层220的介电常数(k1)为1.7，且下层230的介电常数(k2)为18。例如，在表1中，0.026英寸的上层220和0.023英寸的下层230得出的读出距离为30英寸。表2代表类似的经验数据，其中层220的介电常数(k1)是2.0，而层230的介电常数(k2)是31.0。最后，表3代表当层220的介电常数(k1)是1.2而层230的介电常数(k2)是31.0时的经验数据。
表1. k1＝1.7且k2＝18
表2. k1＝2且k2＝31
表3. k1＝1.2且k2＝31
绝缘体的功效至少受两个参数的影响，即：绝缘体的总厚度以及每层的厚度。用这些参数重作表1-3中的数据，就可更清楚地看出这一点，分别如表4-6所示。在这些表中，行代表绝缘体的总厚度，单位为英寸，这就是表1-3中上层和下层的和。列代表较低介电常数(标签侧)的绝缘体比例，以百分比表示，这就是标签侧介电体对总绝缘体厚度的比例。
K＝1.7层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度(英寸) | 0％ | 1-9.9％ | 10-19.9％ | 20-29.9％ | 30-39.9％ | 40-49.9％ | 50-59.9％ | 60-69.9％ | 70-79.9％ | 80-89.9％ | 90-99.9％ | 100％ |
| 0.020-0.0399 | 13 | 0，0 | 13，20 | 13 | ||||||||
| 0.040-0.0599 | 12 | 12，12，20 | 19，20，20 | 20，13，30 | 27，30，33 | 21，26，29 | ||||||
| 0.060-0.0799 | 20 | 19，20，21 | 20，28，21，36，33 | 28，28，34，28，38 | 36，38，39 | 29，32，36 | 20 | |||||
| 0.080-0.0999 | 28 | 28，28，24，25 | 25 |
表4.k1＝1.7且k2＝18
K＝2层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.9％ | 10-19.9％ | 20-29.9％ | 30-39.9％ | 40-49.9％ | 50-59.9％ | 60-69.9％ | 70-79.9％ | 80-89.9％ | 90-99.9％ | 100％ |
| 0.020-0.0399 | ||||||||||||
| 0.040-0.0599 | 13，19 | 12，17 | 22 | |||||||||
| 0.060-0.0799 | 20，21 | 19，20，35 | 36，35 | |||||||||
| 0.080-0.0999 | 24 | 27，28 |
表5.k1＝2且k2＝31
K＝1.2层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.9％ | 10-19.9％ | 20-29.9％ | 30-39.9％ | 40-49.9％ | 50-59.9％ | 60-69.9％ | 70-79.9％ | 80-89.9％ | 90-99.9％ | 100％ |
| 0.020-0.0399 | ||||||||||||
| 0.040-0.0599 | 22 | |||||||||||
| 0.060-0.0799 | 28 | |||||||||||
| 0.080-0.0999 | 39 |
表6.k1＝1.2且k2＝31
如这些表所示，随着总绝缘体厚度的增加，绝缘体功效一般也增加，但这种益处的大小取决于这两层的相对比例。例如，在表4中，当介电常数等于1.7，层厚为总厚度的10-20％时，0.040-0.0599英寸厚的绝缘体得出12英寸的读出距离。当介电常数等于1.7，层厚为总厚度的50-60％时，就增加到30英寸的读出距离。
对于性能测试，标签安装在金属衬底上，标签和金属之间插有或没有绝缘体材料，当标签被悬挂在距阅读器天线有相当大距离时，标签可能会经受多路径或来自周围环境的其它RF干扰问题。为克服此问题，对于随后的测试，使用了众所周知的概念，即：在消声室执行测试以消除RF干扰和功率衰减来模拟改变的读出距离。
构建一个测试室，由3/4″胶合板做成的48″×48″×49 1/2″的盒子组成，其长尺寸作为垂直定向。在盒子的上表面，切割一个位于中心的24″×24″的窗口。在此窗口中安装一片1″的RF透明聚苯乙烯泡沫，所有其余内表面覆盖有Emerson&Cuming Microwave Products，Inc.的用于消声室的锥状吸收剂
VHP-4。所有测试都用ThingMagic Mercury4TM阅读器、天线和电缆执行。在盒子内，与上窗口成一条线，ThingMagic Mercury4天线安装在距聚苯乙烯泡沫窗口341/8″的距离处。要读出的测试样品放在聚苯乙烯泡沫的上表面，以使测试样品与阅读器垂直对准，相隔351/8″。测试样品包含三元件“夹层”。这个夹层包含：与聚苯乙烯泡沫上表面接触的所选RFID标签、放在RFID标签上表面的测试绝缘体、以及放在绝缘体上表面的金属板。天线配置是具有圆形极化的4个组合UHF发射/接收天线。利用给阅读器指令的Rush Tracking System，Inc.提供的软件来实现功率衰减。衰减是相对于32.5dBm发射功率(天线处为30.0dBm功率)。阅读器被指示读出标签20次，并记录百分比读出率，即成功读出次数除以读出尝试次数。
为测试目的，将最小75％的读出率设为判断在任何给定功率衰减时标签成功读出的临界值。对于给定绝缘体-标签测试，阅读器确定在32.5dBm发射功率的读出率。如果读出率是0％-74.99％，则测试条件记录为无读出(n)。如果读出率是75％或更大，则发射功率以0.50dB的增量逐步递减，直到达到小于75％阈值的读出率并记录相应的dB衰减为止。如前述，在测试设备中天线-标签的分隔大致为35英寸。因此，在32.5dBm发射功率时0.0的衰减值，换句话说，即成功读出，表示大致为3英尺的读出距离。在增加衰减时成功读出标签模拟了增加的读出距离。但衰减到读出距离(以英尺为单位)的变换未予确定。衰减值用来比较测试条件之间的绝缘体性能。
重要的是注意值n表示在3英尺距离标签不能以75％的读出率读出。这并不意味该组合不可操作；只是它不能满足特定测试的这些准则。预期所有组合的读出距离应优于同一厚度气隙的读出距离。
为进一步证明本发明的改进，随机选择两个制造商的标签作测试。一种市售的偶极型标签是Alien Technology Corporation“I2”天线设计，型号ALL-9250折叠偶极子。它是1级电子产品代码RFID标签。为验证本发明的改进，随机选择一个标签作测试。对于靠近金属衬底的标签，对于自由空间(没有靠近的金属)以及不同的气隙隔离片，读出率作为衰减即模拟读出距离的函数示于图1。在自由空间具有最小75％读出率时该测试标签的读出距离大致为10.5dB衰减。靠近金属衬底时，需要有0.3-0.4英寸之间的气隙以达到最小75％的读出率。甚至有了这个气隙，在大约3dB衰减读出距离时也可得到最小75％的读出率；即从自由空间读出距离下降了7dB。
一种略为复杂的天线设计是交叉偶极设计，Symbol Technologies(以前的Matrics Inc.)标签，型号X1060，这是个EPC 0级标签。该天线设计以及对于自由空间和金属衬底上不同的气隙隔离片的读出率示于图2a和2b。在自由空间中具有最小75％读出率时该标签的读出距离大致为9.5dB衰减。要在金属衬底上读出，所需的气隙在0.3-0.4英寸之间。甚至在这个气隙，在仅大致1dB的读出距离时就得到了最小75％的读出率；与自由空间读出距离相比下降了8.5dB。
制备了多片各种厚度的低损耗介电绝缘体材料，包含的介电常数k为2、4、9-10、16、20和30，方法是：将二氧化钛与适合的硅树脂合成橡胶预聚合物混合料和固化剂混合、铸造成片材、并在室温或高温下固化铸造片材，固化温度根据配方而定。这种充填的硅树脂合成橡胶的生产在业界已众所周知。由于该配方的介电常数与比重有关，因此介电常数小于大约4的配方可用诸如空气和气体、低沸点有机液体、化学发泡剂、或空心微球体等试剂使其起泡沫，以降低比重。表7-16示出本发明用于代表以下组合的两层梯度绝缘体：
| 表号 | 较低介电值 | 较高介电值 | 天线 |
| 7 | 2 | 30 | Alien I2 |
| 8 | 2 | 20 | Alien I2 |
| 9 | 2 | 16 | Alien I2 |
| 10 | 4 | 30 | Alien I2 |
| 11 | 9-10 | 30 | Alien I2 |
| 表号 | 较低介电值 | 较高介电值 | 天线 |
| 12 | 2 | 30 | Symbol X1060 |
| 13 | 2 | 16 | Symbol X1060 |
| 14 | 2 | 9-10 | Symbol X1060 |
| 15 | 4 | 30 | Symbol X1060 |
| 16 | 9-10 | 30 | Symbol X1060 |
和表4-6中的情况一样，在表7-16中，行代表绝缘体总厚度，以英寸为单位，列代表较低介电常数的绝缘体(标签侧)的比例，以百分比表示。每个单元中的值记录读出距离，以dB为单位，其中n表示未达到最小75％的读出率。单元中列有多于一个值时，这些值并不代表同一绝缘体样品的重复运行。而是每个值代表稍有不同的各层组合，其总绝缘体厚度和介电常数组合与该单元一致。绝缘体材料表示为k＝X/k＝Y，其中k＝X指明面对标签的那一层的介电常数，k＝Y指明与金属衬底对接的那一层的介电常数。例如，k＝2/k＝30表示两层绝缘体，其中标签侧为介电常数k＝2的介电材料，而金属侧为k＝30的介电材料。
在这些表中示出，对于Alien I2标签，除了表10中k＝4，单一介电常数绝缘体不允许标签读出，如0％和100％列所示。但两层梯度标签提供了标签可读性。表7-9示出改变绝缘体的高介电常数金属侧但维持绝缘体的低介电常数标签侧为k＝2的效果。假定高介电常数标签侧大于k＝16，标签即可读。这些表还进一步证明，在选择最佳绝缘体组成时，除了绝缘体的介电常数之外，绝缘体的总厚度以及低和高介电常数厚度之比例也必须加以考虑。
绝缘体：k＝2/k＝30
k＝2层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.99％ | 10-19.99％ | 20-29.99％ | 30-39.99％ | 40-49.99％ | 50-59.99％ | 60-69.99％ | 70-79.99％ | 80-89.99％ | 90-99.99％ | 100％ |
| 0.040-0.0599 | n，n | n，n，n | n，n，n | n，n | n，n，n | n | n | n | ||||
| 0.060-0.0799 | n | n | n，n | n，n，n | n，n，n | n | n | n，n | n | |||
| 0.080-0.0999 | n | n | n，n | n | n | n | n，n | n，n | n，n | |||
| 0.100-0.1199 | n | n | n，n，1.0 | n | n | n | n | n | n，n | n | ||
| 0.120-0.1399 | n | n | 2.0 | n | n | n，n | n，n | n | n | n | ||
| 0.140-0.1599 | n | n，n，n | 0.0，2.5 | n | n | n | n | n | n | |||
| 0.160-0.1799 | n | n，n | n，2.5 | 3.5 | n，n | n | n | n | n | n | ||
| 0.180-0.1999 | n | n，n，n，n | n，2.5，4.5 | 3.5，7.5 | n | n，n | n，n，n，n | |||||
| 0.200-0.2199 | n | n，n，n，n | 3.0，1.0，5.0 | 0.5，3.5，3.5 | n | n | n，n | n，n，n，n | n |
表7.Alien I2标签读出距离，dB衰减
绝缘体：k＝2/k＝20
k＝2层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.99％ | 10-19.99％ | 20-29.99％ | 30-39.99％ | 40-49.99％ | 50-59.99％ | 60-69.99％ | 70-79.99％ | 80-89.99％ | 90-99.99％ | 100％ |
| 0.040-0.0599 | n，n | n，n，n | n，n，n | n，n | n，n，n，n | n | n | n | ||||
| 0.060-0.0799 | n | n，n | n，n | n | n，n，n | n，n | n，n | n | ||||
| 0.080-0.0999 | n | n | n，n，n，n | n，n | n | n | n，n | n，n | n，n | |||
| 0.100-0.1199 | n | n，n | n，2.0 | n，3.5 | n | n | n | n，n，n | n | |||
| 0.120-0.1399 | n | n，n | n，0.5，2.5 | n，0.5 | n，n | n | n，n | n | ||||
| 0.140-0.1599 | n | n，n | n，2.5 | 2.5 | 2.5 | n，1.5 | n | n，n | n，n | n | ||
| 0.160-0.1799 | n | n，n | n，2.5 | 3.5，4.5 | 2.5 | 1.5 | n | n，n | n | |||
| 0.180-0.1999 | n | n，n，n，n，n，n | n，3.5 | 3.5 | 4.5 | 2.5 | 1.5，3.5 | n | n，n，n，0.5 | n | ||
| 0.200-0.2199 | n | n，n | 0.0，3.5，4.5，4.5 | 1.5，4.5 | 3.5 | n，1.5 | 0.5，1.5，3.5 | 0.5，0.5，0.5，1.5 | n |
表8.Alien I2标签读出距离，dB衰减
绝缘体：k＝2/k＝16
k＝2层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.99％ | 10-19.99％ | 20-29.99％ | 30-39.99％ | 40-49.99％ | 50-59.99％ | 60-69.99％ | 70-79.99％ | 80-89.99％ | 90-99.99％ | 100％ |
| 0.040-0.0599 | n | n | ||||||||||
| 0.060-0.0799 | n | |||||||||||
| 0.080-0.0999 | n | n | n | n | n | n，n | ||||||
| 0.100-0.1199 | n，n | n，n，n | n | n | n | n | ||||||
| 0.120-0.1399 | n | n | n，n | n | n | |||||||
| 0.140-0.1599 | n | n | n | n | ||||||||
| 0.160-0.1799 | n | n，n | n，n | n，n | n | n | n | |||||
| 0.180-0.1999 | n | n | n | n | n | |||||||
| 0.200-0.2199 | n | n，n，n | n | n | n | n，n | n |
表9.Alien I2标签读出距离，dB衰减
绝缘体：k＝4/k＝30
k＝4层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0 | 1-9.99 | 10-19.99 | 20-29.99 | 30-39.99 | 40-49.99 | 50-59.99 | 60-69.99 | 70-79.99 | 80-89.99 | 90-99.99 | 100 |
| 0.040-0.0599 | n，n | n，n | n | n | n，2.5，2.5 | n | n | |||||
| 0.060-0.0799 | n | n | n，n，n，2.5 | 1.5 | n | n，n，n | n | n | n，n | |||
| 0.080-0.0999 | n | n | n | 0.5 | 0.5 | n，0.5，1.5 | n | n | n，n | n |
| 总厚度 | 0 | 1-9.99 | 10-19.99 | 20-29.99 | 30-39.99 | 40-49.99 | 50-59.99 | 60-69.99 | 70-79.99 | 80-89.99 | 90-99.99 | 100 |
| 0.100-0.1199 | n | n，n | n，0.5 | 0.0，0.5 | 2.5 | 1.0，2.5 | 1.5 | n，0.0 | 0.5 | |||
| 0.120-0.1399 | n | n，0.5 | 0.5，0.5 | 2.5，3.5 | 2.5，3.5 | 2.5 |
表10.Alien I2标签读出距离，dB衰减
绝缘体：k＝9-10/k＝30
k＝9-10层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.99％ | 10-19.99％ | 20-29.99％ | 30-39.99％ | 40-49.99％ | 50-59.99％ | 60-69.99％ | 70-79.99％ | 80-89.99％ | 90-99.99％ | 100％ |
| 0.040-0.0599 | n，n | n，n，n | n，n | n，n | n | n，n | n | |||||
| 0.060-0.0799 | n | n，n，n，n | n | n，n | n | n，n，n，n | n | |||||
| 0.080-0.0999 | n | n | n，n | n，n | n，n，n | n，n，n | n | n，n | n | |||
| 0.100-0.1199 | n | n，n | n，n | n，n | n | n | n，n | n，n，n | n | |||
| 0.120-0.1399 | n | n | n，n | n，n，n | n，n | n，n， | n，n，n | n | ||||
| 0.140-0.1599 | n | n，n | n | n，n | n，n，n | n，n | n | n | n，n，n，n | n | ||
| 0.160-0.1799 | n | n，n，n | n，n，n | n | n | n，n | n | n | n，n，n | n，n | n | |
| 0.180-0.1999 | n | n，n，n，n，n | n | n，n | n | n，n，n | n，n | n，n | n | |||
| 0.200-0.2199 | n | n | n，n，n，n，n | n | n，n，n | n | n | n | n，n | n |
表11.Alien I2标签读出距离，dB衰减
表7、10和11示出增加绝缘体低介电标签侧的介电常数但维持绝缘体的高介电常数金属侧为k＝30的效果。当绝缘体的低介电常数侧达到k＝9-10的值时，标签不再可读。同样，考虑总绝缘体厚度以及绝缘体中两个介电常数的比例在确定绝缘体最佳组成时都是重要因素。重要的是要注意：表10的最后两行示出：包含100％k＝4材料的绝缘体，当材料的厚度大于0.100英寸时，可以被读出。由该均质材料获得的读出率与同一厚度的梯度层绝缘体获得的读出率没有明显不同。但是，梯度绝缘体用显著更薄的绝缘体也提供了标签可读性，所以提供了对单一介电常数绝缘体的改进。
还发现，在表7-11中标注的定义极限对于给定天线设计是特定的。因此，对于不同的天线设计，绝缘体材料的最佳组成可不相同，如在表12-16中对Symbol Technologies型号X1060标签所示。
这种标签设计对介电梯度绝缘体的响应一般来说与Alien I2标签类似，即梯度介电绝缘体比均质绝缘体更有效。在所有情况下，总绝缘体厚度、低和高介电常数部分的厚度比、以及低和高介电部分的实际介电常数组合起来确定了绝缘体的有效性。但是，在最佳配置上有所区别，这表明如下事实：每个独特的天线设计可能要求不同的绝缘体材料参数。
绝缘体：k＝2/k＝30
k＝2层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.9％ | 10-19.9％ | 20-29.9％ | 30-39.9％ | 40-49.9％ | 50-59.9％ | 60-69.9％ | 70-79.9％ | 80-89.9％ | 90-99.9％ | 100％ |
| 0.040-0.0599 | n | n | n | n | n | n | n |
| 总厚度 | 0％ | 1-9.9％ | 10-19.9％ | 20-29.9％ | 30-39.9％ | 40-49.9％ | 50-59.9％ | 60-69.9％ | 70-79.9％ | 80-89.9％ | 90-99.9％ | 100％ |
| 0.060-0.0799 | n | n | n，n | n | n | n | n | n | ||||
| 0.080-0.0999 | n | 2.5 | 3.5 | 2.5 | 1.5 | n | ||||||
| 0.100-0.1199 | n | 3.5 | 3.5 | 7.5 | 6.5 | 3.5 | n | |||||
| 0.120-0.1399 | n | 3.5 | 7.5 | 5.5 | n | |||||||
| 0.140-0.1599 | n | 9.5 | 1.5 | |||||||||
| 0.160-0.1799 | n | 9.5 | 2.5 |
表12.Symbol X1060标签读出距离，dB衰减
绝缘体：k＝2/k＝16
k＝2层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.9％ | 10-19.9％ | 20-29.9％ | 30-39.9％ | 40-49.9％ | 50-59.9％ | 60-69.9％ | 70-79.9％ | 80-89.9％ | 90-99.9％ | 100％ |
| 0.040-0.0599 | n | n | ||||||||||
| 0.060-0.0799 | n | |||||||||||
| 0.080-0.0999 | n | 3.5 | 4.5 | 7.5 | 2.5 | n | ||||||
| 0.100-0.1199 | n，n | n，n | 4.5 | 3.5 | 10.5 | 8.5 | 2.5 | n | ||||
| 0.120-0.1399 | n | 5.5 | 7.5 | 3.5 | 0.0 | n | ||||||
| 0.140-0.1599 | n | 1.5 | ||||||||||
| 0.160-0.1799 | n | 2.5 | 2.5，4.5 | 7.5，9.5 | 4.5 | 2.5 |
表13.Symbol X1060标签读出距离，dB衰减
绝缘体：k＝2/k＝9-10
k＝2层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.9％ | 10-19.9％ | 20-29.9％ | 30-39.9％ | 40-49.9％ | 50-59.9％ | 60-69.9％ | 70-79.9％ | 80-89.9％ | 90-99.9％ | 100％ |
| 0.040-0.0599 | n | n | n | n | n | n | n | |||||
| 0.060-0.0799 | n | n | n，n | n | n | n | n | n | n | n | ||
| 0.080-0.0999 | n | n | n，n | n | n | 4.5 | 0.0 | n，n | n | |||
| 0.100-0.1199 | n | 0.5 | 1.5 | 3.5 | 3.5 | 8.5 | 5 | 4.5 | 2.0 | n | ||
| 0.120-0.1399 | n | 0.5，3.5 | 4.5 | 6 | 7.5 | 5.5 | 2.0 | n | ||||
| 0.140-0.1599 | n | 0.0 | 5.5 | 6.5 | 9.5 | 7.5 | 7.5 | 5.5 | 2.5 | 2.5 | 1.5 | |
| 0.160-0.1799 | n | 3.5 | 5.5 | 11.5 | 8.5 | 6.5 | 5.5 | 3.5 | 2.5 |
表14.Symbol X1060标签读出距离，dB衰减
绝缘体：k＝4/k＝30
k＝4层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.9％ | 10-19.9％ | 20-29.9％ | 30-39.9％ | 40-49.9％ | 50-59.9％ | 60-69.9％ | 70-79.9％ | 80-89.9％ | 90-99.9％ | 100％ |
| 0.040-0.0599 | n | n，n | n | n，n | n，n | n | n | |||||
| 0.060-0.0799 | n | n | n，n，1.5，1.5 | n | n，n，n | n | n | n | ||||
| 0.080-0.0999 | n | n | n | 3.5 | 3.0，3.5，3.5 | 1.0 | n | 4.5 | 1.5 | |||
| 0.100-0.1199 | n | n | 0.5，3.5 | 4.5 | 4.5，5.0 | 5 | 2.0 | |||||
| 0.120-0.1399 | n | 2.5 | 2.0，3.5 | 3.5 | 4.5，5.5 | 5.5，0.0 | 5.5 |
表15.Symbol X1060标签读出距离，dB衰减
绝缘体：k＝9-10/k＝30
k＝9-10层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.9％ | 10-19.9％ | 20-29.9％ | 30-39.9％ | 40-49.9％ | 50-59.9％ | 60-69.9％ | 70-79.9％ | 80-89.9％ | 90-99.9％ | 100％ |
| 0.040-0.0599 | n | n | n | n | n | n | ||||||
| 0.060-0.0799 | n | n | n | n | n | n | n | |||||
| 0.080-0.0999 | n | n | n，n | n | n | n | n | |||||
| 0.100-0.1199 | n | n | n | n | n | n | n | n | ||||
| 0.120-0.1399 | n | n | n | n | n | n，n | n | |||||
| 0.140-0.1599 | n | n | n | n | n | n | 3.5 | n | n | |||
| 0.160-0.1799 | n | n，n | n | n | n | n | 0.5 | 0.5 | 3.5 | n |
表16.Symbol X1060标签读出距离，dB衰减
和Alien I2标签不同，所测试的所有低k/高k组合都呈现出在0.040-0.1799英寸之间的某一厚度时，隔离就足以允许标签被读出。而且，当绝缘体至少为0.140英寸厚时，当介电常数小于k＝9-10时，甚至单一介电材料就隔离了标签。但当绝缘体的低介电常数标签侧为k＝2且高介电常数金属侧为k＝16或更大时，梯度介电常数绝缘体相比单一介电常数绝缘体的优势就非常显著，通常为7dB或更大的读出距离。
如上所述，最大化标签读出距离的绝缘体总厚度以及低和高介电常数层的比例的组合在两种天线设计之间是不同的。
在标签侧介电常数k＝2时，Alien折叠偶极标签对k＝2材料为总绝缘体的10-30％的绝缘体响应最好，而Symbol交叉偶极标签在30-60％的范围内最好。交叉偶极标签还得出显著较大的读出距离，在最好的情况下，标签/绝缘体/金属可等于自由空间的读出距离。
作为备选的介电梯度实例，通过夹0.027英寸厚的适合介电常数的片材，基于介电常数的大致线性对数梯度来制备绝缘体。数据示于表17中。
| 介电梯度 | 20％k＝280％k＝30 | 20％k＝220％k＝460％k＝30 | 20％k＝220％k＝420％k＝940％k＝30 | 20％k＝220％k＝420％k＝920％k＝1620％k＝30 |
| 读出距离(dB衰减) | 4.5 | 6.5 | 6.5 | 3.5 |
表17.总绝缘体厚度＝0.137+/-0.001英寸
镜像两层介电梯度的结果，当绝缘体的低介电常数标签侧构成总绝缘体厚度的30-60％时，获得了最好的读出距离。
图8示出本发明的第三实施例。虽然以前两个实施例利用现有的RFID标签，但图8将这些现有RFID标签与本发明相组合，以创建一个整体解决方案。
将集成电路300固定到衬底320的上表面，例如通过焊接或胶合。该集成电路优选含有关于物品的识别信息。衬底320通常由印刷电路板组成，虽然也可用其它衬底。在大多数RFID标签中，天线310直接固定在衬底320上。在许多应用中，天线310是通过直接在衬底320上印制特别大小和间隔的导线蚀刻图形而创建的。所属领域的技术人员对于将天线嵌入印刷电路板的各种工艺都已熟悉。
固定到衬底320相对表面的是一层材料330。在一个实施例中，将结合图6所述的介电梯度材料层直接固定到衬底320的底部。在第二实施例中，将类似于结合图7所述的两层材料固定到衬底320的底部，以使低介电常数层在衬底和高介电常数层之间。如上所述，可以使用多于两层来创建所需的介电常数梯度。在另一第三实施例中，介电常数梯度是通过直接将材料施加到衬底320的下表面上，例如通过印制来创建的。
不受限于任何特定理论，下面提出解释该结果的一种假设。
如所属领域技术人员已知，用于高频的大多数RFID标签天线是偶极天线类型或其改型，因为偶极子很容易在衬底上印刷或蚀刻。设计良好的RFID标签会使在端子处的天线阻抗与芯片/整流器阻抗相匹配，以最大化功率传递。天线性能取决于衬底材料的特性。在特定介电常数衬底上的偶极子，若放到具有不同介电常数的衬底上，其性能就不同。
最简单的偶极子是导电材料带，其长度是工作频率时的一半波长。如果将这同一天线放在高介电衬底上，则工作频率会基于衬底的介电常数值而改变。而且偶极子的带宽会减少，在此带宽定义为天线具有有用工作参数的频率范围。示出这些现象的方程趋向于由经验导出，因为严格准确的解在计算上还有阻碍。
标签天线被优化以在自由空间中或在低介电材料，如瓦楞纸板、货架木板等上使用。当RFID标签靠近金属衬底时，标签天线的阻抗改变。金属的作用是改变天线的阻抗。这影响了天线和芯片之间的电磁匹配。天线的最佳频率会偏移(到较低频率)且天线的带宽会减少。带宽很重要，因为RFID阅读器在中心频率附近的频率中使用“跳频”或常数变化以符合FCC规则。天线带宽的减小会基于当时正使用哪个频率而影响读出范围。而且，预期未来的标准会要求RFID系统不经特殊适配就能够在所有可应用频率下工作，以使需要能在869MHz到953MHz的全部带宽上工作。标签越靠近金属，这种失配就越大。在某一距离，达不到芯片的阈值电压，标签就不能被读出。标签停止读出的距离取决于标签天线、芯片/整流器以及阅读器。
相信本发明具有介电梯度的材料执行着两个重要功能。第一，与标签的界面上的材料具有足够低的介电常数，它不会显著影响衬底或标签天线的特性。因此，标签天线可维持频率和带宽性能。第二，与金属(或高含水量)衬底的界面具有足够高的介电常数，从而使标签与物品衬底隔离，所以减轻了对天线阻抗的改变。
由于不同的RFID标签使用不同的天线设计，因此用于使RFID标签与金属表面绝缘的介电梯度材料将取决于标签天线、芯片以及阅读器。在天线类型和性能、芯片类型、阅读器协议等方面，每个RFID标签都不相同。
所以预期需要改变介电常数梯度的参数，以优化用于每种标签类型的材料。但是，介电梯度绝缘体的原理预期对于高频RFID标签来说是通用的。
虽然使用两种或更多种截然不同介电常数的材料已显示出对各种天线设计都改进了读出距离，但进一步改进还有可能。
对具有背衬材料的理想化标签天线执行了计算机模拟，以透彻了解有关将复磁导率引入RFID标签绝缘体的作用。假定有IC电路的标签具有的复阻抗为10-j60欧姆(其中j是-1的平方根)，天线端子处的最佳阻抗是复共轭，或10+j60欧姆。使用Sonnet Software，Inc.的电磁分析模型软件Version 10.51模拟了安装在金属衬底上、具有所选电磁参数和材料厚度的背衬材料的4.4英寸交叉偶极RFID标签天线端子处的阻抗。对于空气、仅有介电材料以及介电材料加上磁性背衬材料的典型结果示于表18。
天线端子阻抗
| 背衬厚度英寸 | 空气 | 背衬材料<u>ε＝10-j 0.2</u> | 背衬材料<u>ε＝10-j0.2μ＝5-j1.2</u> |
| 0.001 | 0+j1.4 | 0+j3.3 | 10.4+j18.4 |
| 0.005 | 0-j2.9 | 0.2+j13.3 | 4.7-j21.1 |
| 0.010 | 0-j7.3 | 1.5+j44 | 2.9-j17.7 |
| 0.050 | 0-j28 | 2.4-j62 | 8.2-j16.8 |
| 0.100 | 0-j40 | 1.8-j56 | 14.7-j20.1 |
表18
模拟证明，将复磁导率加到绝缘体上显著增加了实数和虚数端子阻抗，以便接近IC电路阻抗。同样，这个作用也在很大程度上取决于绝缘体的厚度。
如图1a到5a所示，多种多样的RFID标签，具有各不相同的天线设计和IC电路，目前都有市售。为了满足从阅读器到标签进行有效能量传递的阻抗匹配要求，多种多样的RFID绝缘体特性必须可用。在获得使RFID标签能够在金属衬底上最佳读出所需的绝缘体阻抗特征方面，电磁绝缘体提供了附加的宽容度。以下实例用来进一步证明电磁RFID绝缘体材料的优势。
使用所属领域技术人员众所周知的技术，通过将铁磁材料与粘合剂如塑料或合成橡胶混合并形成薄的片材来制备电磁绝缘体材料。适合于此目的的常用铁磁粉末为铁、镍、钴以及它们的各种合金和铁氧体。通过将羰基铁与硅树脂合成橡胶预聚合物和固化剂混合、铸造成片材、并在室温或高温下固化该铸造片材，固化温度根据配方而定，制备了不同电磁特性的绝缘体。如前所述，这种“充填”的硅树脂合成橡胶的生产在业界已众所周知。使用这种技术制备了三种样品电磁材料。这些样品绝缘体配方在915MHz时测量的电磁特性示于表19。
电磁材料特性
| 电容率ε | 磁导率μ | |
| 配方A | 10-j0.2 | 2.7-j0.4 |
| 配方B | 16-j0.5 | 5.0-j1.8 |
| 配方C | 32-j1 | 7.0-j3.2 |
表19
为了更好的证明本发明，通过将所选片材分层，制备了不同电磁特性和片材厚度的电磁绝缘体片材。制备了均质电磁材料的以及组合介电和电磁材料的绝缘体。绝缘体插在RFID标签和金属衬底之间，并对标签可读性和读出范围进行测量。
对代表一些天线设计的市售RFID标签进行了评估。选择每种标签式样的随机样品进行测试。标签以及其卖方名称和型号列于表20，它们的设计和读出范围特征示于图1-5。
示例RFID标签
| 图号 | 卖方名称 | 型号 |
| 1 | Alien Technology Corp. | ALL-9250″I2″ |
| 2 | Symbol Technologies | X1060 |
| 3 | Alien Technology Corp. | ALL-9354-02″M″ |
| 4 | Symbol Technologies | Trident |
| 5 | Applied Wireless Identifications，Inc | APL-1216 |
表20
测试是使用同一消声测试室和上述测试方法执行的。和上述情况一样，将最小75％的读出率设定为判断在任何给定功率衰减时标签成功读出的临界值(除了Symbol Trident标签测试)。
在以下测试中利用了两层梯度，绝缘体材料将称为kX/Y，其中kX表示面对标签那一层的介电常数，Y表示来自表19的电磁配方或与金属衬底对接那一层的介电常数。例如，k2/A表明是一个两层绝缘体，标签侧为介电常数k＝2的介电材料，并且金属侧是具有参数ε＝10-j0.2和μ＝2.7-j0.4的电磁配方A。表示为k2/k16的绝缘体表明是一个两层绝缘体，其中标签侧是介电常数k＝2的介电材料，且金属侧是介电常数k＝16的介电材料。
在表18中所示的Sonnet计算机模拟暗示：在绝缘体中包含相当大的磁导率，也就是，用磁导率大于1的电磁材料代替相等电容率但磁导率为1的材料，可提供绝缘体功效。制备了两个梯度绝缘体，k2/k16和k2/B，它们具有相同的总绝缘体厚度和层比例。请注意，如表19所示，绝缘体配方B的介电常数为16，磁导率为5.0-j1.8。表21所示的测试结果证明了改进的绝缘体功效。
| 标签 | 绝缘体特性 | 读出距离，dB衰减 |
| Alien“M”标签 | k2(0.032”)/k16(0.084”) | 无读出 |
| Alien“M”标签 | k2(0.032”)/B(0.080”) | 5.5 |
| Symbol X1060标签 | k2(0.035”)/k16(0.030”) | 无读出 |
| Symbol X1060标签 | k2(0.035”)/B(0.030”) | 3.5 |
表21
进一步证明在绝缘体中包含电磁层可得到的改进示于表22-25。表22和23又比较了两层绝缘体，其中金属侧或是介电常数为16的介电材料，或是介电常数为16且磁导率大于1的电磁材料，具体地说即配方B。表22和23证明了对于Alien I2标签，读出距离是标签侧层的绝缘体厚度与绝缘体总厚度的比例的函数。表24和25示出对于Symbol X1060标签的数据，比较了两层绝缘体，其金属侧或是介电常数为9-10的介电材料，或是介电常数为10且磁导率大于1的电磁材料，具体地说即配方A。
关于Alien I2标签，请注意，表22中所示的纯介电绝缘体(k2/k16)在所有测试条件下都不能提供标签可读性。但在某些测试参数下，具有电磁金属侧层(k2/B)的绝缘体允许标签被读出，如表23所示。参阅表23的0％列，请注意，当电磁材料至少为0.140-0.1599英寸厚时，它作为单一均质层用来隔离标签。相反，均质介电层不提供隔离，如在表22的0％列中所证明的。用介电-电磁组合绝缘体可最大化读出距离，其中优选的是，绝缘体的50％和70％之间是较低介电常数材料。此实例证明了电磁绝缘体或是作为单一均质材料或是与介电材料相组合比用于该标签设计的介电绝缘体的改进。而且，绝缘体厚度以及梯度材料的比例在确定绝缘体性能方面的重要性再次显而易见。
关于Symbol X1060标签，介电梯度绝缘体和介电-电磁绝缘体二者在厚度为0.1799英寸或更小时都提供了隔离。但是，k2/A绝缘体在厚度小到0.060-0.0799英寸时提供了标签隔离，这在一些情况下是很有利的。注意到，对于这种标签，在k2层的比例为总绝缘体厚度的大致30-70％时k2/k9-10绝缘体最优化，且在k2层的比例为总绝缘体厚度的大致50-90％时k2/A绝缘体最优化。
绝缘体：k2/k16
k＝2层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.99％ | 10-19.99％ | 20-29.99％ | 30-39.99％ | 40-49.99％ | 50-59.99％ | 60-69.99％ | 70-79.99％ | 80-89.99％ | 90-99.99％ | 100％ |
| 0.040-0.0599 | n | n | ||||||||||
| 0.060-0.0799 | n | |||||||||||
| 0.080-0.0999 | n | n | n | n | n | n，n | ||||||
| 0.100-0.1199 | n，n | n，n，n | n | n | n | n | ||||||
| 0.120-0.1399 | n | n | n，n | n | n | |||||||
| 0.140-0.1599 | n | n | n | n | ||||||||
| 0.160-0.1799 | n | n，n | n，n | n，n | n | n | n |
表22.Alien I2标签读出距离，dB衰减
绝缘体：k2/B
k＝2层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.9％ | 10-19.9％ | 20-29.9％ | 30-39.9％ | 40-49.9％ | 50-59.9％ | 60-69.9％ | 70-79.9％ | 80-89.9％ | 90-99.9％ | 100％ |
| 0.040-0.0599 | n | n | ||||||||||
| 0.060-0.0799 | n | 0.5 | n | |||||||||
| 0.080-0.0999 | n | n，n | ||||||||||
| 0.100-0.1199 | n | n | 3.5 | n | n | |||||||
| 0.120-0.1399 | n | n | 2.5，4.5 | 3.5 | n | n | ||||||
| 0.140-0.1599 | 0.5 | 4.5，6.5 | 5.0 | 4.0 | n | |||||||
| 0.160-0.1799 | 4.5 | 5.5，6.0 | n |
表23.Alien I2标签读出距离，dB衰减
绝缘体：k2/k9-10
k＝2层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.99％ | 10-19.99％ | 20-29.99％ | 30-39.99％ | 40-49.99％ | 50-59.99％ | 60-69.99％ | 70-79.99％ | 80-89.99％ | 90-99.99％ | 100％ |
| 0.040-0.0599 | n | n | n | n | n | n | n | |||||
| 0.060-0.0799 | n | n | n，n | n | n | n | n | n | n | n |
| 总厚度 | 0％ | 1-9.99％ | 10-19.99％ | 20-29.99％ | 30-39.99％ | 40-49.99％ | 50-59.99％ | 60-69.99％ | 70-79.99％ | 80-89.99％ | 90-99.99％ | 100％ |
| 0.080-0.0999 | n | n | n，n | n | - | n | 4.5 | 0.0 | n，n | n | ||
| 0.100-0.1199 | n | 0.5 | 1.5 | 3.5 | 3.5 | 8.5 | 5.0 | 4.5 | 2.0 | n | ||
| 0.120-0.1399 | n | 0.5，3.5 | 4.5 | 6.0 | 7.5 | 5.5 | - | 2.0 | n | |||
| 0.140-0.1599 | n | 0.0 | 5.5 | 6.5 | 9.5 | 7.5 | 7.5 | 5.5 | 2.5 | 2.5 | 1.5 | |
| 0.160-0.1799 | n | 3.5 | - | 5.5 | 11.5 | - | 8.5 | 6.5 | 5.5 | 3.5 | 2.5 |
表24.Symbol X1060标签读出距离，dB衰减
绝缘体：k2/A
k＝2层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.9％ | 10-19.9％ | 20-29.9％ | 30-39.9％ | 40-49.9％ | 50-59.9％ | 60-69.9％ | 70-79.9％ | 80-89.9％ | 90-99.9％ | 100％ |
| 0.040-0.0599 | n | n | ||||||||||
| 0.060-0.0799 | n | 3.5 | 5.0，6.5 | 4.5 | n | |||||||
| 0.080-0.0999 | n | 5.5，6.5 | 6.5 | 4.5，7.5 | n | |||||||
| 0.100-0.1199 | n | 3.5 | 5.5 | 6.5 | 6.5 | 8.5，8.5 | 6.5 | n | ||||
| 0.120-0.1399 | n | 3.5 | - | 7.5 | 8.5，9.5 | - | 7.5，9.5 | n | ||||
| 0.140-0.1599 | - | 7.5 | 8.0 | 10.5 | 10.0.10.5 | 1.5 | ||||||
| 0.160-0.1799 | 8.5 | - | 9.5 | 2.5 |
表25.Symbol X1060标签读出距离，dB衰减
表26、27和28比较了三个两层绝缘体，其中金属侧由电磁材料配方A组成，标签侧是k2(表26)、k4(表27)或k10(表28)介电材料。标签是Alien“M”标签。电磁材料配方A作为单层提供对该标签的隔离，和上述表23中所示配方B的情况一样。但在此情况下，读出距离有显著改进。绝缘体在厚度小到0.040-0.0599英寸时适度有效，并在0.100-0.1199英寸厚时显著更为有效。
绝缘体：k2/A
k＝2层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.9％ | 10-19.9％ | 20-29.9％ | 30-39.9％ | 40-49.9％ | 50-59.9％ | 60-69.9％ | 70-79.9％ | 80-89.9％ | 90-99.9％ | 100％ |
| 0.040-0.0599 | 2.5，3.5 | n | ||||||||||
| 0.060-0.0799 | 2.5 | n | n | |||||||||
| 0.080-0.0999 | 3.0 | 4.5，5.5 | n | |||||||||
| 0.100-0.1199 | 6.5 | 7.5 | n | n | n |
表26.Alien“M”标签读出距离，dB衰减
绝缘体：k4/A
k＝4层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.9％ | 10-19.9％ | 20-29.9％ | 30-39.9％ | 40-49.9％ | 50-59.9％ | 60-69.9％ | 70-79.9％ | 80-89.9％ | 90-99.9％ | 100％ |
| 0.040-0.0599 | 2.5，3.5 | n，2.5 | n | n | ||||||||
| 0.060-0.0799 | 2.5 | 4.5，6.5 | 0.5，1.0 | n，n | n | n | n | |||||
| 0.080-0.0999 | 3.0 | 7.5 | 6.5 | 4.5 | n | n | n | |||||
| 0.100-0.1199 | 6.5 | 6.5 | 2.0 |
表27.Alien“M”标签读出距离，dB衰减
绝缘体：k10/A
k＝10层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.9％ | 10-19.9％ | 20-29.9％ | 30-39.9％ | 40-49.9％ | 50-59.9％ | 60-69.9％ | 70-79.9％ | 80-89.9％ | 90-99.9％ | 100％ |
| 0.040-0.0599 | 2.5，3.5 | n | ||||||||||
| 0.060-0.0799 | 2.5 | n | n | n | ||||||||
| 0.080-0.0999 | 3.0 | 5.5 | 5.5 | n | ||||||||
| 0.100-0.1199 | 6.5 | 7.5 | 7.5 | 8.5 | n |
表28.Alien“M”标签读出距离，dB衰减
这些表格进一步证明了在匹配标签天线要求中电磁特性、总厚度以及在梯度方面材料比例的依赖关系。还作了两个附加比较，表29和30示出将k＝4介电材料与配方A和B组合的结果。表30和32示出了将k＝10介电材料与配方A和C组合的结果。
绝缘体：k4/A
k＝4层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.9％ | 10-19.9％ | 20-29.9％ | 30-39.9％ | 40-49.9％ | 50-59.9％ | 60-69.9％ | 70-79.9％ | 80-89.9％ | 90-99.9％ | 100％ |
| 0.040-0.0599 | 2.5，3.5 | n，2.5 | n | n | ||||||||
| 0.060-0.0799 | 2.5 | 4.5，6.5 | 0.5，1.0 | n，n | n | n | n | |||||
| 0.080-0.0999 | 3.0 | 7.5 | 6.5 | 4.5 | n | n | n | |||||
| 0.100-0.1199 | 6.5 | 6.5 | 2.0 |
表29.Alien“M”标签读出距离，dB衰减
绝缘体：k4/B
k＝4层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.9％ | 10-19.9％ | 20-29.9％ | 30-39.9％ | 40-49.9％ | 50-59.9％ | 60-69.9％ | 70-79.9％ | 80-89.9％ | 90-99.9％ | 100％ |
| 0.040-0.0599 | n，n | 2.5 | n | |||||||||
| 0.060-0.0799 | n，n | 5.5 | 4.5，4.5 | 2.5 | 0.5 | n | ||||||
| 0.030-0.0999 | n | n | 2.5，5.0 | 4.5，6.5 | 6.5，6.5 | 3.5 | 1 | n | n | |||
| 0.100-0.1199 | n | 6 | 7.5，7.5 | 2.0 |
表30.Alien“M”标签读出距离，dB衰减
绝缘体：k10/A
k＝10层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.9％ | 10-19.9％ | 20-29.9％ | 30-39.9％ | 40-49.9％ | 50-59.9％ | 60-69.9％ | 70-79.9％ | 80-89.9％ | 90-99.9％ | 100％ |
| 0.040-0.0599 | 2.5，3.5 | n | ||||||||||
| 0.060-0.0799 | 2.5 | n | n | n | ||||||||
| 0.080-0.0999 | 3.0 | 5.5 | 5.5 | n | ||||||||
| 0.100-0.1199 | 6.5 | 7.5 | 7.5 | 8.5 | n |
表31.Alien“M”标签读出距离，dB衰减
绝缘体：k10/C
k＝10层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.9％ | 10-19.9％ | 20-29.9％ | 30-39.9％ | 40-49.9％ | 50-59.9％ | 60-69.9％ | 70-79.9％ | 80-89.9％ | 90-99.9％ | 100％ |
| 0.040-0.0599 | n，n，n，n | n | ||||||||||
| 0.060-0.0799 | n，n | n | n | n | ||||||||
| 0.080-0.0999 | n | n | n | n | ||||||||
| 0.100-0.1199 | n | n | n |
表32.Alien“M”标签读出距离，dB衰减
表26到32一致证明，当选择不同的绝缘体电磁参数时对于标签的有效隔离所需的参数平衡。当标签侧介电常数非常低，即k＝2-4时，在低的绝缘体总厚度时，梯度绝缘体优于均质电磁绝缘体。有效梯度绝缘体性能的轨迹发生在标签侧介电层为总绝缘体厚度的1-30％时。增加标签侧介电常数到k＝10，再次证明了有效的梯度绝缘体，但有效性的轨迹偏移到总绝缘体厚度的10-50％，为k＝10标签侧层。
重新平衡以匹配天线要求不限于仅在标签侧梯度层上进行调节。表29代表绝缘体k4/A，而表30代表k4/B绝缘体。当金属侧梯度层从电磁材料A改变为材料B时，这导致电容率和磁导率都增加，有效绝缘体性能的轨迹从标签侧介电层比例1-30％偏移到20-50％。
平衡绝缘体参数的临界状态由表31证明，表31中是绝缘体k10/A，与表32进行比较，表32中是k10/C绝缘体。当金属侧梯度层电容率和磁导率都增加到电磁材料C的程度时，隔离Alien“M”标签的能力已丧失。不仔细研究大量的电磁材料特性，就可能错误地得出结论，认为梯度绝缘体不起作用。
已发现，用提供给阅读器的目前的ThingMagic4软件，SymbolTechnologies Trident标签会以较低的读出率被读出。这个效果可在自由空间和气隙读出距离图即图4b中观察到。自由空间中的最大读出率仅为大约10％。有金属衬底时，标签不能被读出，直到气隙托脚为0.4-0.5英寸。但是，在0.5英寸的气隙托脚时，读出率为30％，高于在自由空间中所达到的读出率。基于这些发现，将25％的读出率建立为判断这种标签在任何给定功率衰减下成功读出的临界值，这和为所有其它标签测试所采用的值75％形成对比。
表33和34示出该标签分别被k2/C和k4/C电磁梯度绝缘体的有效隔离。介电材料或电磁材料的均质单层绝缘体都提供适度的隔离。但介电-电磁梯度绝缘体提供了显著更大的读出范围性能。而且，读出范围显著优于气隙托脚性能。
绝缘体：k2/C
k＝2层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.9％ | 10-19.9％ | 20-29.9％ | 30-39.9％ | 40-49.9％ | 50-59.9％ | 60-69.9％ | 70-79.9％ | 80-89.9％ | 90-99.9％ | 100％ |
| 0.040-0.0599 | n，n，n，n | 1.0 | ||||||||||
| 0.060-0.0799 | n，n | n | n，n | n | 1.0 | |||||||
| 0.080-0.0999 | 3.0 | n | n | n | n.2.0 | 2.0 | ||||||
| 0.100-0.1199 | 3.0 | 7.0 | 7.0 | 4.0 | n，n | 2.0 | ||||||
| 0.120-0.1399 | 4.0 | 8.0，8.0 | 1.0 |
表33.Symbol Trident标签读出距离，dB衰减
绝缘体：k4/C
k＝4层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.9％ | 10-19.9％ | 20-29.9％ | 30-39.9％ | 40-49.9％ | 50-59.9％ | 60-69.9％ | 70-79.9％ | 80-89.9％ | 90-99.9％ | 100％ |
| 0.040-0.0599 | n，n，n，n | n，n，n | n，n | n，n | n，n，4.0 | n | n | n | n | |||
| 0.060-0.0799 | n，n | n，n，n，n，3.5 | n，2.0，6.0 | n，0.0，6.0，7.0 | 5.0，6.0，7.0 | n，5.0 | n，5.0 | n | 3.0 | |||
| 0.080-0.0999 | 3.0 | n | n，n，6.0 | 6.0，6.0，7.0，7.0 | 3.0，7.0 | n，n | n | 2.0 | ||||
| 0.100-0.1199 | 3.0 | 8.0 | 6.0，6.06.0 | 3.0 | ||||||||
| 0.120-0.1399 | 4.0 |
表34.Symbol Trident标签读出距离，dB衰减
利用读出范围性能测试所用的测试室，图5应用无线识别(AppliedWireless Identifications)APL-1216标签不能被读出。可能的原因是测试室的最小读出范围大致为3英尺，而该标签的自由空间读出范围小于此距离。忽略此发现，测试了电磁绝缘体的有效性。令人惊奇的是，发现了为该标签提供适度读出距离的绝缘体参数，如表35所示。在此测试中，选择适合的绝缘体参数实际上增强了标签的读出范围性能。
绝缘体：k10/A
k＝10层厚/总绝缘体厚度，％
| 总厚度 | 0％ | 1-9.9％ | 10-19.9％ | 20-29.9％ | 30-39.9％ | 40-49.9％ | 50-59.9％ | 60-69.9％ | 70-79.9％ | 80-89.9％ | 90-99.9％ | 100％ |
| 0.040-0.0599 | n | n | n |
| 总厚度 | 0％ | 1-9.9％ | 10-19.9％ | 20-29.9％ | 30-39.9％ | 40-49.9％ | 50-59.9％ | 60-69.9％ | 70-79.9％ | 80-89.9％ | 90-99.9％ | 100％ |
| 0.060-0.0799 | n | n | n | |||||||||
| 0.080-0.0999 | n | n | n，n，3.5 | n | ||||||||
| 0.100-0.1199 | n | n | 3.5 | 3.5 | n，3.5 | n |
表35.AWID APL-1216标签读出距离，dB衰减
除了由电磁复合材料组成的改进绝缘体外，其中电磁复合材料作为单层或与介电复合材料一起在梯度绝缘体中，也可利用梯度电磁绝缘体。而且，电磁绝缘体材料是这样制备的：将铁磁羰基铁、镍锌铁氧体或磁铁矿与硅树脂合成橡胶预聚合物和固化剂混合、铸造成片材、并在室温或高温下固化该铸造片材，固化温度根据配方而定。这些绝缘体配方在915MHz时所测量的电磁特性示于表36。
电磁材料特性
| 配方 | 电磁填料 | 电容率ε | 磁导率μ |
| D | 羰基铁 | 5.2-j0.07 | 1.5-j0.1 |
| E | 镍锌铁氧体 | 4.6-j0.07 | 1.7-j0.3 |
| F | 磁铁矿 | 6.3-j0.1 | 1.5-j0.1 |
表36
利用表36中的每种材料作为标签侧层，并用配方A作为金属侧层，将这两层绝缘体插到Alien M标签和金属衬底之间，并测量读出距离。结果示于表37。
绝缘体厚度：0.100-0.1199英寸
标签侧层厚度/总绝缘体厚度，％
| 绝缘体 | 0％ | 1-9.9％ | 10-19.9％ | 20-29.9％ | 30-39.9％ | 40-49.9％ | 50-59.9％ | 60-69.9％ | 70-79.9％ | 80-89.9％ | 90-99.9％ | 100％ |
| D/A | 6.5 | 7.5 | - | 7.5 | 5.5 | 7.5 | 3.0 | 2.0 | 0.0 | n | n | |
| E/A | 6.5 | 7.5 | 7.0 | 5.5 | 5.5 | 3.0 | 2.5 | 2.5 | 0.5 | n | ||
| F/A | 6.5 | 7.5 | - | 6.5 | 6.5 | 5.5 | 4.0 | 3.0 | 2.5 | n | n |
表37.Alien“M”标签读出距离，dB衰减
对于这种标签，当标签侧层比例在总绝缘体厚度的1-20％之间时，标签侧磁导率低于金属侧磁导率的梯度电磁绝缘体提供了读出距离的一些改进。
目前市场上存在有来自许多制造商的大量RFID标签设计，且随着对RFID关注的增加，标签列表在不断扩大。从本文的表中清晰可见，每个标签需要有独特配方的绝缘体，以匹配使其与有干扰的衬底相隔离所需的阻抗要求。这不仅适用于不同制造商的标签，也适用于给定制造商的各种标签设计。例如，利用k2/A绝缘体，Symbol X1060标签可被读出，如表25所示，而用这种绝缘体形式，Symbol Trident标签就不能被读出，但利用k4/C绝缘体就可读出，如表34所示。由于天线设计属每个制造商专有，且不存在工业标准设计，因此靠推理来识别适于给定RFID标签的绝缘体是不可能的。以下实验策略可提供适合的绝缘体选择。
在大多数以上图表中可以看出，示出最好性能的组合并不是分散的。而是，有最佳工作的“群集”。这些群集通常具有类似的厚度以及低介电材料对高介电材料之比。这个现象可以用在开发一个提供适合绝缘体组合的策略中。
确定所需的绝缘体信息是一个两步过程：首先确定能用来隔离给定标签设计的潜在绝缘体配方的子集，然后选择最符合标签的指定用途的配方。首先需要做筛选实验，按本文的读出距离表的方式，在总绝缘体厚度中各种介电和/或电磁成分相对总绝缘体厚度的相对比例的格子中定位一个区域。制备两层绝缘体系列，其中标签侧层由低损耗、低介电材料组成，其介电常数为2-4，而物品侧层或由k＝20-30的较高介电常数材料或由磁导率为5-10的电磁材料组成。最初优选电磁物品侧层。制造绝缘体，其总厚度为0.120-0.0-140英寸，总厚度中标签侧的比例以大致10％的增量从0％到100％。用该系列绝缘体进行读出距离测试。如果对选择可接受的绝缘体有其它限制或规范，当然也可利用其它的最初筛选系列。关键要素在于要有对配方的足够宽的筛选，这样发现候选配方就相对更有希望。
如果发现了至少一个绝缘体配方能提供标签的足够隔离以允许其可读，则实验任务就变成要确定满足市场需求的配方。该市场需求可涉及以下这些考虑，如：最小读出距离、能符合给定读出距离的最薄绝缘体、最低成本绝缘体、或任何其它市场准则。因此最终的绝缘体配方涉及通过对于最符合市场需求的适合配方的任何适用搜索过程来详细检查在第一次筛选实验中发现的标签可读性区域。
如果没有发现允许标签可读性的绝缘体配方，则下一个最有成果的筛选是增加绝缘体的总厚度，并进行另一系列的实验，将绝缘体制造成标签侧层还是总绝缘体的0％到100％。虽然可选择任何绝缘体厚度，但优选的是，厚度至少为0.240-0.0260英寸，假定对于RFID标签的气隙读出距离大于该厚度。第二筛选厚度必须小于标签的气隙读出距离，以避免有关绝缘体功效的错误结论。如果发现了允许可读性的配方区域，接着就要确定符合市场需求的可用的最佳配方，如先前段所述。
如果还是没有发现可行的绝缘体配方，下一步就改变绝缘体层的介电和/或电磁特性。一般来说，已发现首先改变物品侧成分的特性，增加和减少介电/电磁特性，会更有成果。优选的是，用和以前一样的一系列比例以及和第二筛选一样的较大厚度来筛选。成功可能受到配方设计师可用的原材料所能获得的介电和/或电磁特性范围的限制，因为也许有无限多种的可能天线设计，但只有有限范围的介电和电磁原材料。
以上策略假定预先存在天线设计，且产生的过程是为了确定与该天线一起使用的最佳绝缘体组合。但备选的是，可基于成本、厚度、或其它因素，首先选择绝缘体组合。在这种情况下，随后的努力就要针对创建适合的天线设计，供与该特定绝缘体一起使用。
Claims (68)
1.一种识别系统，适于通过射频发射有关物品的识别信息，包含：
RFID标签，适于在被激励时通过以800MHz至1000MHz的射频发射所述识别信息；
第一层，具有第一和第二相对表面以及第一介电常数，其中所述层插在所述RFID标签和所述物品之间；
第二层，具有第一和第二相对表面以及第二介电常数，插在所述RFID标签和所述第一层的所述第二表面之间，其中所述第一介电常数大于所述第二介电常数。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述第一层包含二氧化钛。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述第二层包含二氧化钛。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述第二层的所述第一表面与所述第一层的第二表面接触。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述第一层具有大于1的磁导率。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述第一介电常数为8到35。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述第二介电常数为2到10。
8.如权利要求1所述的系统，还包含第三层，所述第三层具有第三介电常数，所述第三介电常数的值大于所述第二介电常数且小于所述第一介电常数，其中所述第三层插在所述第一层的所述第二表面和所述第二层的所述第一表面之间。
9.一种识别系统，适于通过射频发射有关物品的识别信息，包含：
RFID标签，适于在被激励时通过以800MHz至1000MHz的射频发射所述识别信息；以及
第一层，具有第一和第二相对表面、介电常数以及大于1的磁导率，其中所述第一层插在所述物品和所述RFID标签之间。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述第一层由羰基铁、镍锌铁氧体或磁铁矿组成。
11.如权利要求9所述的系统，其中所述磁导率为1.5到7。
12.如权利要求9所述的系统，其中所述介电常数为4到32。
13.如权利要求9所述的系统，其中所述第一层的所述第一表面与所述物品接触，且所述第一层的所述第二表面与所述RFID标签接触。
14.如权利要求9所述的系统，还包含第二层，所述第二层具有第一和第二相对表面，插在所述第一层和所述RFID标签之间。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述第二层具有的介电常数为2到10。
16.如权利要求14所述的系统，其中所述第二层具有的磁导率大于1。
17.如权利要求16所述的系统，其中所述第二层具有的磁导率小于所述第一层的磁导率。
18.如权利要求14所述的系统，其中所述第一层的所述第一表面与所述物品接触，所述第一层的所述第二表面与所述第二层的所述第一表面接触，且所述第二层的所述第二表面与所述RFID标签接触。
19.一种识别系统，适于通过射频发射有关物品的识别信息，包含：
RFID标签，适于在被激励时通过以800MHz至1000MHz的射频发射所述识别信息；以及
一层，插在所述物品和所述RFID标签之间，具有第一表面以及第二相对表面，其中所述层在所述第一表面和所述第二表面之间具有介电常数梯度，使得最接近所述物品的表面处的所述介电常数大于最接近所述RFID标签的表面处的所述介电常数。
20.一种射频识别系统，适于以800MHz至1000MHz的频率发射有关物品的识别信息，包含：
衬底，包括含有所述识别信息的集成电路以及适于发射所述识别信息的天线；
第一层，具有第一和第二相对表面以及第一介电常数，其中所述层插在所述衬底和所述物品之间；以及
第二层，具有第一和第二相对表面以及第二介电常数，其中所述第二层插在所述衬底和所述第一层的所述第二表面之间，且所述第一介电常数大于所述第二介电常数。
21.如权利要求20所述的系统，其中所述第一层包含二氧化钛。
22.如权利要求20所述的系统，其中所述第二层包含二氧化钛。
23.如权利要求20所述的系统，其中所述第二层的所述第一表面与所述第一层的第二表面接触。
24.如权利要求20所述的系统，其中所述第一层具有大于1的磁导率。
25.如权利要求20所述的系统，其中所述第一介电常数为8到35。
26.如权利要求20所述的系统，其中所述第二介电常数为2到10。
27.如权利要求20所述的系统，还包含第三层，所述第三层具有第三介电常数，所述第三介电常数的值大于所述第二介电常数且小于所述第一介电常数，其中所述第三层插在所述第一层的所述第二表面和所述第二层的所述第一表面之间。
28.如权利要求20所述的系统，其中所述衬底还包含：第一表面，所述集成电路和所述天线位于其上；以及第二表面。
29.一种射频识别系统，适于发射有关物品的识别信息，包含：
衬底，包括含有所述识别信息的集成电路以及适于以800MHz至1000MHz的频率发射所述识别信息的天线；以及
第一层，具有第一和第二相对表面、介电常数以及大于1的磁导率，其中所述第一层插在所述物品和所述衬底之间。
30.如权利要求29所述的系统，其中所述第一层由羰基铁、镍锌铁氧体或磁铁矿组成。
31.如权利要求29所述的系统，其中所述磁导率为1.5到7。
32.如权利要求29所述的系统，其中所述介电常数为4到32。
33.如权利要求29所述的系统，其中所述第一层的所述第一表面与所述物品接触，且所述第一层的所述第二表面与所述衬底接触。
34.如权利要求29所述的系统，还包含第二层，所述第二层具有第一和第二相对表面，插在所述第一层和所述衬底之间。
35.如权利要求34所述的系统，其中所述第二层具有的介电常数为2到10。
36.如权利要求34所述的系统，其中所述第二层具有的磁导率大于1。
37.如权利要求36所述的系统，其中所述第二层具有的磁导率小于所述第一层的磁导率。
38.如权利要求34所述的系统，其中所述第一层的所述第一表面与所述物品接触，所述第一层的所述第二表面与所述第二层的所述第一表面接触，且所述第二层的所述第二表面与所述衬底接触。
39.一种射频识别系统，适于以800HMz至1000MHz的频率发射有关物品的识别信息，包含：
衬底，包括含有所述识别信息的集成电路以及适于发射所述识别信息的天线；以及
一层，插在所述衬底和所述物品之间，具有第一表面和第二相对表面，其中所述层在所述第一表面和所述第二表面之间具有介电常数梯度，使得最接近所述物品的表面处的所述介电常数大于最接近所述衬底的表面处的所述介电常数。
40.如权利要求39所述的系统，其中所述衬底还包含：第一表面，所述集成电路和所述天线位于其上；以及第二表面，其中所述层插在所述衬底的所述第二表面和所述物品之间。
41.一种能够被识别的装置，包含：
物品，具有表面；
电路，适于在被激励时通过以800MHz至1000MHz的射频发射有关所述物品的识别信息；
第一层，插在所述物品和所述电路之间，具有第一和第二相对表面，并具有第一介电常数；以及
第二层，插在所述电路和所述第一层的所述第二表面之间，具有第一和第二相对表面，并具有第二介电常数，其中所述第一介电常数大于所述第二介电常数。
42.如权利要求41所述的装置，其中所述第一层包含二氧化钛。
43.如权利要求41所述的装置，其中所述第二层包含二氧化钛。
44.如权利要求41所述的装置，其中所述第二层的所述第一表面与所述第一层的第二表面接触。
45.如权利要求41所述的装置，其中所述第一层具有大于1的磁导率。
46.如权利要求41所述的装置，其中所述第一介电常数为8到35。
47.如权利要求41所述的装置，其中所述第二介电常数为2到10。
48.如权利要求41所述的装置，还包含第三层，所述第三层具有第三介电常数，所述第三介电常数的值大于所述第二介电常数且小于所述第一介电常数，其中所述第三层插在所述第一层的所述第二表面和所述第二层的所述第一表面之间。
49.如权利要求41所述的装置，其中所述物品的所述表面包含金属。
50.如权利要求41所述的装置，其中所述物品容纳液体。
51.如权利要求41所述的装置，还包括装有所述电路的RFID标签。
52.一种能够被识别的装置，包含：
物品，具有表面；
电路，适于在被激励时通过以800MHz至1000MHz的射频发射有关所述物品的识别信息；以及
第一层，具有第一和第二相对表面、介电常数以及大于1的磁导率，其中所述第一层插在所述物品和所述电路之间。
53.如权利要求52所述的装置，其中所述第一层由羰基铁、镍锌铁氧体或磁铁矿组成。
54.如权利要求52所述的装置，其中所述磁导率为1.5到7。
55.如权利要求52所述的装置，其中所述介电常数为4到32。
56.如权利要求52所述的装置，其中所述第一层的所述第一表面与所述物品接触，且所述第一层的所述第二表面与所述电路接触。
57.如权利要求52所述的装置，还包含第二层，所述第二层具有第一和第二相对表面，插在所述第一层和所述电路之间。
58.如权利要求57所述的装置，其中所述第二层具有的介电常数为2到10。
59.如权利要求57所述的装置，其中所述第二层具有的磁导率大于1。
60.如权利要求59所述的装置，其中所述第二层具有的磁导率小于所述第一层的磁导率。
61.如权利要求57所述的装置，其中所述第一层的所述第一表面与所述物品接触，所述第一层的所述第二表面与所述第二层的所述第一表面接触，且所述第二层的所述第二表面与所述电路接触。
62.如权利要求52所述的装置，其中所述物品的所述表面包含金属。
63.如权利要求52所述的装置，其中所述物品容纳液体。
64.如权利要求52所述的装置，还包括装有所述电路的RFID标签。
65.一种能够被识别的装置，包含：
物品；
电路，适于在被激励时通过以800MHz至1000MHz的射频发射有关所述物品的识别信息；
第一层，插在所述物品和所述电路之间，具有第一和第二相对表面；
其中所述层具有介电梯度，以使最接近所述物品的表面处的所述介电常数大于最接近所述电路的表面处的所述介电常数。
66.如权利要求65所述的装置，其中所述物品的所述表面包含金属。
67.如权利要求65所述的装置，其中所述物品容纳液体。
68.如权利要求65所述的装置，还包括装有所述电路的RFID标签。
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