CN101551872B - 具有半开放式耦合器的射频辨识标签 - Google Patents

Abstract

本发明是一种具有半开放式耦合器的射频辨识标签，尤指一种射频辨识标签(RFID)的天线层设计是成一半开放式的结构形态，使天线层中的天线部是为一半开放式的线型耦合器围绕耦合；其中，该耦合器是绕设于直线型天线部的一端，射频辨识芯片设置于耦合器上，而耦合器另端与天线部连接，天线部与耦合器连接处是为接地处理，而该耦合器是为一半开放式结构形态，天线部一端于该耦合器范围内，另端则可伸出该范围，并可持续延伸，该天线部的波长可为1/4或其倍数的波长，以因应不同的需要而可有效而顺利的改变设计，以达到整体设计合理运用范围广，收讯以及发讯的效果佳。

Description

具有半开放式耦合器的射频辨识标签

技术领域

本发明是一种半开放式的射频辨识标签，尤指一种射频辨识标签的天线部端为一半开放式的耦合器围绕，使天线部可依1/4波长依序倍数放大的结构形态，并通过合理的匹配设计，予以达到接收发讯的稳定性以及有效距离可拉长，更能符合消费需求的合理设计性。

背景技术

射频辨识标签(RFID)的开发研究很早，但目前由于整体的单价仍高，难以为消费市场所接受，且其接收或发射的距离有限，讯号微弱，常造成不必要的讯号混淆，所以尚未为广大的市场所接受。近来，由于射频辨识标签的技术已十分的成熟，且开发的成本以及制作的流程，已贴近量产以及消费者的需求，所以逐步的该技术已在国内发芽，并在各大学中形成一股研究的风潮，以正修科技大学的研究报告中，分析其研究的射频辨识标签结构有所谓的单环式以及双环式的结构形态，其中，以单环式的结构，即如图1所示一般，其中，天线层(90)的设计即包括：一围绕于外部的环形耦合器(91)以及一设于该环形耦合器(91)范围内的短型天线部(92)，由于该短型天线部(92)是设于环形耦合器(91)内，故短型天线部(92)的长度即受到限制，因此当有特殊需求时，其短型天线部(92)要加长，则环形耦合器(91)整体必需跟着加长，因此整体的用料成本相对提高，且整体尺寸上就必须放大，且放大的倍数是多于短型天线部(92)加长的倍数，而造成整体面积与长度过大，对于小型的对象而言，无法贴上使用，在使用上有其不便之处。

另由于其短型天线部(92)长度有限，收发讯号时，其讯号十分的微弱，难以稳定的接收与发射，所以实有改良的必要。整体环形耦合器(91)环绕短型天线部(92)的设计，在于讯号的发散确实有相互干扰的现象，而难以达到准确接收发射的要求，且接地的设计无法符合去干扰的要求，所以在使用上仍有诸多不便之处。

发明内容

有鉴于此，本发明人经详思细索，并积多年从事各种射频辨识标签研发与制作的经验，终于开发出一种具有半开放式耦合器的射频辨识标签。

本发明目的在提供一种具有半开放式耦合器的射频辨识标签，其主要是将天线层的耦合器设成半开放式的线性结构，并于该耦合器的开放端与天线部连接，使天线部一端伸入耦合器的范围内，另端可延伸至耦合器的开口部位，天线部的长度即可依不同的需求予以伸长或缩短，使天线部可依1/4波长或其倍数放大，而达到收发讯号的稳定性以及设计的可变性等目的。

本发明的技术方案包括一介电基层上下迭合有天线层与接地层，该天线层具有一天线部，及一半开放式耦合器两部份组成，该耦合器一端环绕于天线部的端部，另端为开口，并于耦合器上设有一射频辨识芯片，该天线部一端是设于耦合器环绕的范围，另端则与耦合器开口连接，使天线与耦合器开口连接的端部可作长度上的变化；一介电基层上下迭合有天线层与接地层，该天线层具有一天线部，及一半开放式耦合器两部份组成，该耦合器一端环绕于天线部的端部，另端为开口，并于耦合器上设有一射频辨识芯片，该天线部一端是设于耦合器环绕的范围，中段处与耦合器连接，另端则由耦合器开口延伸出耦合器的范围外；该天线层的天线部长度约为1/4波长或1/2波长或约为1/4波长的整数倍，而其耦合器长度大于1/4波长，或上述波长的倍数或视芯片的输入阻抗的需要而可以采用其它长度；该天线层的耦合器一端与天线部的中点相连结，并以一适切的距离环绕天线本体的一端，此适切的距离可以达成耦合器与天线部的适切耦合者；该耦合器是由环绕型耦合部与短直型耦合部组成，两耦合部并成断开的形态，一射频辨识芯片的正负两极与该两耦合部断开处相连结；该天线层是为导电材料以印刷、电镀、蚀刻、喷印方式制作于介电基层上，而该介电基层是以PET、FR4、PTFE、纸张等绝缘基材为结构；该介电基层是为一绝缘基材，整体的背面可贴于金属面上，且整体是为一微带天线(micro-stripantenna)的型式呈现，而成为可贴附于金属表面的微带射频辨识标签天线；该介电基层是为一绝缘基材，整体的背面可贴于金属面上，该天线部的中点与背面接地层的金属面相连通时，则天线部的长度可缩减约为1/4波长，而成为可贴附于金属表面的微形化微带射频辨识标签天线；该天线层的天线部的宽度加宽时，即使具有半开放式耦合器的微带射频辨识标签天线可以贴片天线(patch antenna)的型式呈现，而成为可贴附于金属表面的贴片射频辨识标签天线。

本发明的有益效果是一种具有半开放式耦合器的射频辨识标签，尤指一种射频辨识标签(RFID)的天线层设计是成一半开放式的结构形态，使天线层中的天线部是为一半开放式的线型耦合器围绕耦合；其中，该耦合器是绕设于直线型天线部的一端，射频辨识芯片设置于耦合器上，而耦合器另端与天线部连接，天线部与耦合器连接处是为接地处理，而该耦合器是为一半开放式结构形态，天线部一端于该耦合器范围内，另端则可伸出该范围，并可持续延伸，该天线部的波长可为1/4或其倍数的波长，以因应不同的需要而可有效而顺利的改变设计，以达到整体设计合理运用范围广，收讯以及发讯的效果佳。

附图说明

图1是现有技术的结构俯视示意图。

图2是本发明的立体分解示意图。

图3是本发明的立体外观示意图。

图4是本发明图3的俯视平面示意图。

图5是本发明第二实施例正视平面图。

图6是本发明第三实施例正视平面图。

图7是本发明第四实施例正视平面图。

【主要组件符号说明】

(现有技术)

天线层(90)

环形偶合部(91)

短形天线部(92)

(本发明)

介电基层(10)

通孔(11)

天线层(20)

天线部(21)

耦合器(22)

短直型耦合部(221)

环绕型偶合部(222)

射频辨识芯片(23)

接地层(30)

保护层(40)(50)

具体实施方式

有关本发明为达成上述目的，所采用的技术、手段及其它的功效，现举一较佳可行实施例并配合图式详细说明如下，相信本发明上述目的、特征及其它的优点，可由实施例得一深入而具体的了解，本发明并非唯一的实施例。

图2所示，本发明的射频辨识标签基本结构是数层结构复合成一体的结构形态，其中，包括有位中间位置且成长方形的介电基层(10)，于介电基层(10)之顶、底层复合有天线层(20)与接地层(30)，其中，该介电基层(10)是为一硬质绝缘材质制成，如PET、FR4、PTFE等胶料基材或纸张等其它绝缘材质基材，以利整体标签可贴于金属的表面上不致产生干扰问题，而天线层(20)是导电材质，其成型的方式可为导电材料以印刷、电镀、蚀刻或喷印其它方式制作于介电基层(10)上，而接地层(30)则为整面形态的导电材质。

另于整体的外部可覆合上透明材质的保护层(40)(50)，其中，该保护层(40)(50)厚度极薄，可为一薄胶质的结构。

本发明的特征是为该天线层(20)的设计，请配合图4所示，其具有一中央位置处的直形天线部(21)，该天线部(21)是设置于一半开放式线型耦合器(22)范围内，并且该耦合器(22)是由断开的短直型耦合部(221)与环绕型耦合部(222)组成，使耦合器(22)形成一端环绕另端开口的结构形态，该耦合器(22)是通过成U字形的环绕型耦合部(222)围绕上述天线部(21)的一端，并与天线部(21)的端部保持一段适当的距离，以使耦合器(22)与天线部(21)能达到最佳的耦合者，而该耦合器(22)短直型耦合部(221)处是成一开口的形态，该短直型耦合部(221)相对天线部(21)端则与天线部(21)另端部连接。

而一射频辨识芯片(23)设置于该耦合器(22)两耦合部(221)(222)断开的端部间，即使该射频辨识芯片(23)上的正负两极分别与耦合器(22)断开的两耦合部(221)(222)成一电性导通连接的形态。

该介电基层(10)相对于天线部(21)与耦合器(22)连接处设有一通孔(11)，以供天线层(20)与接地层(30)相互导通接地使用。

而天线层(20)的天线部(21)与耦合器(22)连接处向通孔(11)伸出一接地脚(220)至接地层(30)予以接地，以供该天线部(21)与耦合器(22)接合处保持零电位的形态。

另请配合图4、图5所示，该天线部(21)的长度可为短型之1/4λ的长度设计，是为一微带天线(micro-strip antenna)的形态，即为一微形化的微带射频辨识标签天线，亦可为如图5所示倍数形态的延长，如1/2λ长度，即该耦合器(22)的短直型耦合部(221)是连接于天线部(21)中段处，以符合消费者或使用场所的需求，亦可如图6、图7所示，通过增加天线部(21)宽度的设计，并增加数组通孔(11)，以使该天线部(21)端保持在零电位的状态下，而此等加长与加宽的结构设计，则可成为一贴片(patchantenna)射频辨识标签天线，同样可达到上述稳定收发讯号的功能。

另耦合器(22)的长度是绕于天线部(21)的外围，所以长度可为大于1/4波长的形态，或其倍数的变化，或可视芯片的输入阻抗的需要而可以采用其它长度。

通过上述的结构可知，本发明的结构可达到以下的功能，诸如：

1.结构简化：通过半开放式的耦合器(22)配合可依不同需求加长或缩短长度的天线部(21)，不但可达到应有收发讯号的目的，更可将天线层(20)结构简化，易于制作，相对时间与人力成本低，符合经济上的效益。

2.确实接地匹配优化效果佳：通过该天线部(21)与耦合器(22)的接地设计，使耦合的匹配更为确实，以确实达到共轭优化讯号的目的。

3.天线可依不同的需求作不同的设计：本发明的天线部(21)一端是耦合器(22)开口端延伸而出，长度可有效的以数倍延伸，且宽度亦可以配合耦合器(22)的变形而变化，以因应消费市场在于收讯强度以及稳定度不同的需求进行改变，而达到高适用性的目的。

4.整体结构小型化：由于上述结构上的简化，且天线部(21)一端长度的变化，并无需对耦合器(22)进行改变，可使结构小型化，更符合应用于大型物品上的需求。

综上所述，本案发明所揭露半开放式耦合器的射频辨识标签，特殊的设计，在本案创作所揭露出的技术特征，于申请之前并未曾见于诸刊物，亦未曾被公开使用，加之又具有如上所述功效增进的事实，所以，本发明的新颖性、创造性及实用性均符合专利法规定，爰依法提出发明专利的申请。

Claims (8)

1.一种具有半开放式耦合器的射频辨识标签，包含：一介电基层上下迭合有天线层与接地层，其特征在于，该天线层具有一中央位置处的直形天线部，及一半开放式线型耦合器两部份，该耦合器是由断开的短直型耦合部与环绕型耦合部组成，该耦合器形成一端环绕于天线部的端部，另端为开口，该耦合器是通过成U字形的环绕型耦合部围绕上述天线部的一端，并与天线部的端部保持一段适当距离，以便耦合器与天线部达到最佳的耦合，该耦合器短直型耦合部是成一开口形态，一射频辨识芯片的正负极与两耦合部断开处相连接，该天线部一端是设于该耦合器环绕的范围内，另端则与耦合器开口连接，使天线与耦合器开口连接的端部可作长度上的变化。

2.一种具有半开放式耦合器的射频辨识标签，包括：一介电基层上下迭合有天线层与接地层，其特征在于，该天线层具有一中央位置处的直形天线部，及一半开放式线型耦合器两部份，该耦合器是由断开的短直型耦合部与环绕型耦合部组成，该耦合器形成一端环绕于天线部的端部，另端为开口，并与天线部的端部保持一段适当距离，以便耦合器与天线部达到最佳的耦合，该耦合器短直型耦合部是成一开口形态，一射频辨识芯片的正负极与两耦合部断开处相连接，该天线部一端是设于耦合器环绕的范围内，中段处与耦合器连接，另端则由耦合器开口延伸出耦合器的范围外。

3.根据权利要求1或2所述的具有半开放式耦合器的射频辨识标签，其特征在于，该天线层的天线部长度约为1/4波长或1/2波长或约为1/4波长的整数倍，而其耦合器长度大于1/4波长。

4.根据权利要求1或2所述的具有半开放式耦合器的射频辨识标签，其特征在于，该天线层的天线部长度约为1/4波长或1/2波长或约为1/4波长的整数倍，而其耦合器长度为上述波长的倍数。

5.根据权利要求1或2所述的具有半开放式耦合器的射频辨识标签，其特征在于，该天线层是为导电材料以印刷、电镀、蚀刻、喷印方式制作于介电基层上，而该介电基层是选自PET、FR4、PTFE、纸张之绝缘基材。

6.根据权利要求1或2所述的具有半开放式耦合器的射频辨识标签，其特征在于，该介电基层是为一绝缘基材，该射频辨识标签整体以该接地层对应金属面贴设，且该射频辨识标签是为一微带天线(micro-strip antenna)的型式，而形成贴附于金属表面的微带射频辨识标签天线。 

7.根据权利要求1或2所述的具有半开放式耦合器的射频辨识标签，其特征在于，该介电基层是为一绝缘基材，该射频辨识标签整体以该接地层对应金属面贴设，该天线部的中点与背面接地层的金属面相连通时，则天线部的长度缩减约为1/4波长，该射频辨识标签形成贴附于金属表面的微形化微带射频辨识标签天线。

8.根据权利要求1或2所述的的具有半开放式耦合器的射频辨识标签，其特征在于，该天线层的天线部的宽度加宽时，使具有半开放式耦合器的射频辨识标签天线以贴片天线(patch antenna)的型式呈现，该射频辨识标签天线形成贴附于金属表面的贴片射频辨识标签天线。 

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