CN101604786B

CN101604786B - Rfid天线、标签以及电子防伪瓶盖

Info

Publication number: CN101604786B
Application number: CN2009100497776A
Authority: CN
Inventors: 南成浩; 王刚
Original assignee: JIANGSU ZHONGKE FANGSHENG INFORMATION TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: JIANGSU ZHONGKE FANGSHENG INFORMATION TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2009-04-22
Filing date: 2009-04-22
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2029-04-22
Also published as: CN101604786A

Abstract

本发明提供了一种RFID天线、标签以及电子防伪瓶盖。现有技术中RFID标签的天线和芯片为分体式，存在着占用空间大、结构复杂、制造成本较高和易在包装运输过程中损坏等诸多问题。本发明的RFID天线采用多折弯折叠导线而易于小型化，便于实现本发明的天线与芯片集成在同一电介质基板上的RFID标签，如此可简化RFID标签结构并降低其制造难度；本发明的电子防伪瓶盖内置了天线与芯片一体式的RFID标签，且将RFID标签密封于在了瓶盖内，有助于减小RFID标签意外损坏的概率，并可有效提高防伪性能。

Description

RFID天线、标签以及电子防伪瓶盖

技术领域

本发明涉及射频识别领域，特别是涉及一种RFID天线、标签以及电子防伪瓶盖。

背景技术

射频识别(Radio Frequency Identification；简称RFID)技术已广泛应用于物流业及零售业等诸多领域，其有效提高了管理效率，并大大节约了人力成本。射频识别系统由RFID标签与RFID读写器组成，其工作过程是，RFID读写器产生特定频率的电磁波并通过空间耦合的方式发送出去(也称作发送提问信号)，当RFID读写器进入RFID标签的读取距离时，RFID标签即会接收到该提问信号并将RFID读写器发送的电磁波进行反向散射偶合后返回给RFID读写器(即回复应答信号)。

射频识别技术还在防伪领域有着巨大的应用潜力。在酒类和药品等行业中，一旦出现仿冒产品，将会给社会和个人带来不可估量的损失。这些产品的生产流通使用，需要有安全有效的防伪措施。纸基材料的防伪技术(例如激光防伪、数字防伪等)不具备唯一性和独占性，易复制，难以起到真正的防伪作用。射频识别防伪技术以其优异的防伪能力而成为上述行业中的新宠。在射频识别防伪技术中，需要在每个被保护物品上设置一个被动式的RFID标签，每个RFID标签都有一个全球唯一的ID号码，该ID号码存储在芯片的ROM中，如此可确保无法修改和无法仿造，大大提高了防伪性能。

但在上述酒类或药品行业中被保护物品体积不大，而且大多采用瓶盖加瓶体的包装方式，现有技术中的RFID天线通常采用折合振子，相应的RFID标签基本都采用天线与芯片分离的分体式结构来实现防伪目的。2007年6月20日公开的专利申请号为200510126482.6的“基于射频识别技术的酒类防伪系统及方法”的中国专利就揭示了一种分体式RFID防伪标签，其天线本体位于酒瓶本体的外侧，芯片设置在瓶盖内侧，天线本体与芯片之间的连接通路是由两者对应的引线及焊点(或者附加金属带)对应连接实现。由此导致了RFID防伪标签占用空间大、结构复杂、制造成本较高和易在包装运输过程中损坏等诸多问题。

因此，如何提供一种RFID天线、标签以及电子防伪瓶盖来实现天线与芯片的一体化和标签的小型化，可简化结构并降低制造难度，且减小标签意外损毁的概率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种RFID天线、标签以及电子防伪瓶盖来实现天线与芯片的一体化和标签的小型化，并降低制造难度，且减小标签意外损毁的概率，并可有效提高防伪性能。

本发明的RFID天线是通过以下技术方案实现的：一种RFID天线，其包括电介质基板、铺设在电介质基板上的天线导体和馈电导体，所述天线导体包括对称的偶数条多折弯折叠导线，所述馈电导体电性连接在所述偶数条多折弯折叠导线间。

其中，所述折弯为矩形折弯、三角形折弯、n形折弯或梯形折弯。

其中，所述天线导体包括对称的两条多折弯折叠导线。

其中，所述电介质基板为圆形，所述多折弯折叠导线对末端具有与电介质基板边缘相适应的弧线。

其中，所述电介质基板的直径范围为5～30mm，厚度范围为0.005～0.2mm，介电常数范围为1～100，所述天线导体的实际长度范围为20～35cm，所述馈电导体为矩形，其水平宽度范围为2～9.8mm，其垂直长度范围为2～22mm。

其中，所述电介质基板的直径为24mm，厚度为0.13mm，介电常数为3～5，所述天线导体的实际长度为28.4cm，所述馈电导体的水平宽度为3.8mm，其垂直长度为11mm。

其中，所述两条多折弯折叠导线前端均具有一垂直悬臂，所述两条多折弯折叠导线通过对应的垂直悬臂电性连接在所述馈电导体上，所述垂直悬臂臂长范围为0.4～0.9mm。

其中，所述电介质基板的材质为阻燃环氧玻璃布板、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、陶瓷或纸。

其中，所述天线导体和馈电导体为金属丝、金属箔或者印刷导线。

本发明还提供一种使用上述的RFID天线的RFID标签，包括RFID天线和芯片，所述RFID天线包括电介质基板、铺设在电介质基板上的天线导体和馈电导体，所述天线导体包括对称的偶数条多折弯折叠导线，所述馈电导体电性连接在所述偶数条多折弯折叠导线间，所述芯片电性连接在馈电导体的馈电点上。

本发明还提供一种使用上述的RFID标签的电子防伪瓶盖，其包括瓶盖本体和RFID标签，所述RFID标签包括RFID天线和芯片，所述RFID天线包括电介质基板、铺设在电介质基板上的天线导体和馈电导体，所述天线导体包括对称的偶数条多折弯折叠导线，所述馈电导体电性连接在所述偶数条多折弯折叠导线间，所述芯片电性连接在馈电导体的馈电点上，所述瓶盖本体顶部具有一容置空间，所述RFID标签设置在所述容置空间内。

其中，所述电介质基板上还开设有两个通孔，所述两个通孔紧挨并开设在芯片两侧，所述芯片设置在所述两个通孔间。

与现有技术中采用天线和芯片分体式的RFID标签相比，本发明采用了多折弯折叠导线来实现天线的小型化，从而将天线与芯片集成在同一电介质基板上，如此可简化RFID标签结构并降低其制造难度。

与现有技术中设置了天线和芯片分体式的RFID标签的电子防伪瓶盖相比，本发明的电子防伪瓶盖内置了天线与芯片一体式的RFID标签，且将RFID标签密封在了瓶盖内，有助于减小RFID标签意外损坏的概率，并可有效提高防伪性能。

附图说明

图1为本发明的RFID天线的实施例的组成结构示意图。

图2为本发明的RFID标签的实施例的组成结构示意图。

图3为图2中RFID天线与芯片4的RF前端的等效电路图。

图4为垂直悬臂202和212为0.4mm时RFID天线的史密斯图表。

图5为垂直悬臂202和212为0.9mm时RFID天线的史密斯图表。

图6为图2所示的RFID标签的工作频宽示意图。

图7为本发明的防伪电子瓶盖的实施例的分解结构示意图。

图8为本发明的防伪电子瓶盖的实施例的组装结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的各实施例作详细说明：所述实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

参见图1，其为本发明的RFID天线的实施例的组成结构示意图，如图所示，本发明的RFID天线包括电介质基板1、铺设在电介质基板上的天线导体2和馈电导体3，所述天线导体2包括对称的两条多折弯折叠导线20和21，所述馈电导体3电性连接在所述两条多折弯折叠导线20和21间且具有馈电点A和B。所述电介质基板1为圆形，其直径范围为5～30mm，其厚度范围为0.005～0.2mm，其介电常数范围为1～100。所述电介质基板1的材质为阻燃环氧玻璃布板、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、陶瓷或纸等。所述天线导体2的实际长度为20～35cm，所述馈电导体3为矩形，其水平宽度范围为2～9.8mm，其垂直长度范围为2～22mm。所述天线导体2和馈电导体3为金属丝、金属箔或者印刷导线等。所述折弯为矩形折弯、三角形折弯、n形折弯或梯形折弯等。

需说明的是，本实施例中以电介质基板1为圆形为例进行说明，在本发明的RFID天线的其他实施例中，电介质基板1也可为其它形状例如椭圆形或正方形等，多折弯折叠导线20和21末端的形状需根据电介质基板1的形状做匹配性的调整。

需说明的是，本实施例中以天线导体2包括对称的两条多折弯折叠导线20和21为例进行说明，在本发明的RFID天线的其他实施例中，在确保天线性能的前提下，天线导体2可包括对称的四条、六条或其他偶数条多折弯折叠导线。

在本实施例中，所述电介质基板1的直径为24mm，厚度为0.13mm，材质为阻燃环氧玻璃布板，介电常数为3～5；所述天线导体2的实际长度为28.4cm，所述多折弯折叠导线20和21末端具有与电介质基板1边缘相适应的弧线200和210，所述多折弯折叠导线20和21的前端分别具有垂直悬臂202和212，所述多折弯折叠导线20和21分别通过对应的垂直悬臂202和212电性连接在所述馈电导体3上，所述垂直悬臂202和212的臂长范围均为0.4～0.9mm。所述馈电导体3的水平宽度为3.8mm，其垂直长度为11mm。所述折弯为矩形折弯。

所述天线导体2和馈电导体3为印刷导线，其制作过程为：首先在电介质基板1上通过丝网印刷工艺印刷一金属层，然后在金属层上制作遮蔽天线导体和馈电导体的遮蔽层，之后通过刻蚀工艺形成天线导体2和馈电导体3。

参见图2，结合参见图1，图2为本发明的RFID标签的实施例的组成结构示意图，所述RFID标签包括芯片4和如图1所示的RFID天线，所述RFID天线包括电介质基板1、铺设在电介质基板1上的天线导体2和馈电导体3，所述天线导体2包括对称的两条多折弯折叠导线20和21，所述馈电导体3电性连接在所述两条多折弯折叠导线20和21间，所述芯片4电性连接在馈电导体3的馈电点A和B上。芯片4中存储有使用标签的物品的信息，且其具有用于控制发送所述信息的控制模块、用于处理RFID读写器传输的电磁波的大小或相位的处理模块和其他功能模块。芯片4具有RF前端，RF前端的阻抗即为芯片4的输入阻抗。RFID天线所包括的各构件在上述RFID天线的实施例中已经详述，在此不在赘述。

为在不提高RFID读写器发射功率的情况下尽可能的提高RFID标签的读写距离，并提高RFID天线馈送至芯片4的电能，芯片4的输入阻抗(即其RF前端)必须和RFID天线的输出阻抗匹配。参见图3，其显示了RFID天线与芯片4的RF前端的等效电路图，在该等效电路中，RFID天线等效为阻抗Za和电压源Vc，芯片4的RF前端等效为阻抗Zc，其中，阻抗Za包括电阻Ra和感抗Xa，阻抗Zc包括电阻Rc和容抗Xc。当电阻Ra与电阻Rc的值相等，感抗Xa与容抗Xc的值相反时，RFID天线与芯片4共轭匹配，RFID天线则可以向RFID标签芯片馈送最大电能。

现在通常使用的芯片4的RF前端的阻抗Zc为与50Ω不同的任意复数，其电阻Rc较小，容抗Xc较大。为实现与芯片4的RF前端相匹配，RFID天线的电阻Ra也相应较小，感抗Xa也相应较大，同时应确保在设定的工作频率里共振。

需说明的是，本实施例可通过调整垂直悬臂202和212臂长来调整RFID天线的阻抗，当本实施例的RFID标签工作在924MHz时，当垂直悬臂202和212臂长分别为0.4mm时，RFID天线的阻抗Za等于29.8+j47(如图4的史密斯圆图所示)，当调改垂直悬臂202和212臂长分别为0.9mm时，RFID天线的阻抗Za等于10.2+j50.3(如图5的史密斯圆图所示)。本实施例还可通过调节RFID天线的总长度来调整RFID标签在UHF频带的工作频率。

参见图6，其显示了本实施例中的RFID标签的运作频段，如图所示，当设定RFID标签天线和RFID芯片之间的反射损失基准为3dB后，求得RFID标签的运作频带宽度(图中标示英文：bandwith)为39MHz，运作频率范围为917～956MHz。

参见图7和图8，结合参见图1和图2，图7和图8分别为本发明的电子防伪瓶盖的实施例的分解结构示意图和组装结构示意图，如图所示，所述电子防伪瓶盖包括瓶盖本体5和RFID标签，所述瓶盖本体5顶部具有与RFID标签大小相匹配的凹槽50(即：容置RFID标签的凹陷空间)，还具有用于密闭填塞凹槽50以形成容置空间(未图示)的盖体51，所述RFID标签设置在所述凹槽50内，所述盖体51覆盖在RFID标签上且将其密封在瓶盖本体5中。所述RFID标签除具有以上实施例中所述的构件和特征外，其电介质基板1的中部还开设有避开馈电导体3的两个通孔H1和H2，所述通孔H1和H2紧挨并开设在芯片4两侧，所述芯片4设置在所述通孔H1和H2间。

当制作本实施例的电子防伪瓶盖时，首先分别制作好具有凹槽50的瓶盖本体5和分离的盖体51，然后将RFID标签设置在凹槽50中，此时须需确保RFID天线朝上设置，之后将盖体51覆盖在RFID标签上且填塞凹槽50，接着通过超声波焊接工艺将RFID标签密封在瓶盖本体5中。

在固定型RFID读写器输出30dBm时，此时设置在瓶盖本体5中RFID标签的读取距离至少50cm以上，甚至可达为1m(参照同行业相比：通常仅为20多cm)；在手持移动型RFID读写器输出30dBm时，设置在瓶盖本体5中RFID标签的读取距离至少为30cm以上，甚至可达50cm(参照同行业相比：通常仅为10多cm)。

本实施例中的电子防伪瓶盖可应用于高档酒和贵重药品等物品上，在此以应用在茅台酒上为例来说明电子防伪瓶盖的功效，茅台酒瓶的瓶嘴上设置有螺纹和顶毁机构(均未图示)，顶毁机构上设置有一尖端(未图示)，瓶盖本体5的底部为一圆柱形的空腔(未图示)，空腔的侧壁上具有与瓶嘴上螺纹匹配的螺纹，瓶盖本体5通过螺纹间的啮合结合在茅台酒瓶上。当将瓶盖本体5从茅台酒瓶上旋转下来时，其会带动顶毁机构的尖端上行，从而刺破瓶盖本体顶部并使RFID标签的芯片4脱离电介质基板1，从而避免他其它人回收利用本发明中的RFID标签。如此可进一步提高电子防伪瓶盖的防伪性能。

综上所述，本发明采用多折弯折叠导线对来实现RFID天线的小型化，从而将RFID天线与芯片集成在同一电介质基板上，如此可简化RFID标签结构并降低其制造难度；本发明的电子防伪瓶盖内置了所述天线与芯片一体式的RFID标签，且将RFID标签密封在了瓶盖内，有助于减小RFID标签意外损坏的概率，并可有效提高防伪性能。

Claims

1.一种应用于酒类或者药品瓶装体的电子防伪瓶盖，所述瓶装体采用瓶盖加瓶体的包装方式，所述电子防伪瓶盖包括瓶盖本体和RFID标签，所述RFID标签包括RFID天线和芯片，所述RFID天线包括电介质基板、铺设在电介质基板上的天线导体和馈电导体，其特征在于，所述天线导体包括对称的偶数条多折弯折叠导线，所述馈电导体电性连接在所述偶数条多折弯折叠导线间，所述芯片电性连接在馈电导体的馈电点上；

所述瓶盖本体(5)顶部具有与RFID标签大小相匹配的凹槽(50)，还具有用于密闭填塞凹槽(50)以形成容置空间的盖体(51)，所述RFID标签设置在所述凹槽(50)内，所述盖体(51)覆盖在RFID标签上且将其密封在瓶盖本体(5)中；

瓶装体的瓶嘴上设置有螺纹和顶毁机构，顶毁机构上设置有一尖端，瓶盖本体(5)的底部为一圆柱形的空腔，空腔的侧壁上具有与瓶嘴上螺纹匹配的螺纹，瓶盖本体(5)通过螺纹间的啮合结合在瓶装体上；当将瓶盖本体(5)从瓶装体上旋转下来时，其会带动顶毁机构的尖端上行，从而刺破瓶盖本体顶部并使RFID标签的芯片(4)脱离电介质基板(1)；

所述RFID标签，其电介质基板(1)的中部还开设有避开馈电导体(3)的两个通孔(H1和H2)，所述两个通孔紧挨并开设在芯片(4)两侧，所述芯片(4)设置在所述两个通孔间；

所述RFID标签的工作频段为UHF。

2.如权利要求1所述的应用于酒类或者药品瓶装体的电子防伪瓶盖，其特征在于，所述折弯为矩形折弯、三角形折弯、n形折弯或梯形折弯。

3.如权利要求1所述的应用于酒类或者药品瓶装体的电子防伪瓶盖，其特征在于，所述天线导体包括对称的两条多折弯折叠导线。

4.如权利要求3所述的应用于酒类或者药品瓶装体的电子防伪瓶盖，其特征在于，所述电介质基板为圆形，所述多折弯折叠导线末端具有与电介质基板边缘相适应的弧线。

5.如权利要求4所述的应用于酒类或者药品瓶装体的电子防伪瓶盖，其特征在于，所述电介质基板的直径范围为5～30mm，厚度范围为0.005～0.2mm，介电常数范围为1～100，所述天线导体的实际长度范围为20～35cm，所述馈电导体为矩形，其水平宽度范围为2～9.8mm，其垂直长度范围为2～22mm。

6.如权利要求5所述的应用于酒类或者药品瓶装体的电子防伪瓶盖，其特征在于，所述电介质基板的直径为24mm，厚度为0.13mm，介电常数为3～5，所述天线导体的实际长度为28.4cm，所述馈电导体的水平宽度为3.8mm，其垂直长度为11mm。

7.如权利要求3所述的应用于酒类或者药品瓶装体的电子防伪瓶盖，其特征在于，所述两条多折弯折叠导线前端均具有一垂直悬臂，所述两条多折弯折叠导线通过对应的垂直悬臂电性连接在所述馈电导体上，所述垂直悬臂臂长范围为0.4～0.9mm。

8.如权利要求1所述的应用于酒类或者药品瓶装体的电子防伪瓶盖，其特征在于，所述电介质基板的材质为阻燃环氧玻璃布板、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、陶瓷或纸。

9.如权利要求1所述的应用于酒类或者药品瓶装体的电子防伪瓶盖，其特征在于，所述天线导体和馈电导体为金属丝、金属箔或者印刷导线。