CN101625729B - 贴附于金属上的立体式无线识别标签 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种贴附于金属上的立体式无线识别标签，包括一天线单元与一无线识别元件。该天线单元具有一天线本体、一设有二导孔且由介电物质所制成的基板，及二设于相对应的所述导孔的连接件，该基板、天线本体及所述连接件相配合地形成一立体的偶极式天线，并与该无线识别元件之间以电连接或耦合的方式连结，以进行数据的收发，该无线识别标签除了贴附于金属物品上时仍可保持1.2～1.5公尺的读取范围外，更具有尺寸小巧、重量轻、制作容易、成本低且后续调整弹性大等优点。

Description

贴附于金属上的立体式无线识别标签

技术领域

本发明涉及一种无线识别标签，特别涉及一种贴附于金属上的立体式无线识别标签。

背景技术

射频无线识别(Radio Frequency Identification，RFID)的应用层面已经越来越广泛，使得RFID的市场发展及应用方案开始受到高度关注，一个完整RFID系统由三个部分组合而成：

1.识别标签(Tag或是Transponder)，主要由一可储存信息的集成电路芯片(IC Chip)和天线(Antenna)经由特殊封装技术组装而成。

2.扫读器(Reader或是Interrogator)，该扫读器则由天线无线电收发模块(RF Transceiver Module)以及数据处理模块(Data Processing Module)所构成。

3.系统主机(Host Computer)，装有相关的数据处理程序或应用软件。

RFID标签直接贴附于商品上，所以在使用上会遭遇到诸多的问题，而造成系统无法读取到标签中的识别数据，如：商品重叠、金属材质包装的商品、内容物为液态的商品等；也正因此，在RFID系统的研发上，各厂商无不努力于自有的识别标签的开发，并投入最多人力、最多研发经费、获得最多专利的也是标签系列的产品。目前RFID的应用以EPC Class 1 Gen 2的标准为主流，市售的RFID标签产品相当的多，例如：一般纸箱用标签或是金属专用标签。

金属可视为良好的导体，对于电磁波而言为一完美的反射面，因此将识别标签贴附于金属板的表面时，往往造成讯号的干扰，使得靠近金属面的天线无法有效接收与发射电磁波，造成系统有效读取距离由数公尺减至1～2公分以内，甚至完全失效。一般纸箱用的识别标签都属于偶极式天线结构，所以贴附到金属物上会受到金属导体镜像电流效应(Image CurrentEffect)的影响而无法动作。

将RFID技术应用于金属物品上的解决方式，有两个基本策略：

1.设法降低金属效应的影响程度，例如，加入垫高介质，加入高阻抗表面结构特性的介质。

2.将金属物视为天线的一部分进行设计，例如：Inverted-F和Inverted-F Patch天线有一接地面结构，因此将其贴附到金属物时，所受到的影响就相对较小。

为将RFID技术应用于金属物品上，例如：汽车组件、货柜，或是工业设备等，厂商也针对上述两项策略开发出金属物品专用的识别标签，但是目前市售的金属专用识别标签的体积过大且成本高昂，因此开发小尺寸、低成本的金属专用标签仍是众所努力的目标与方向。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种可配合金属物品使用的贴附于金属上的立体式无线识别标签。

为达到上述目的，本发明贴附于金属上的立体式无线识别标签，包括一天线单元，及一无线识别元件。

该天线单元具有一块由介电物质所制成的基板、一个由导电金属所制成的天线本体，及多个由导电金属所制成的连接件，该天线本体具有相间隔地分别设置于该基板的二个相反面上的一个第一支段与一个第二支段，该第一支段具有相间隔的一个第一分支段部及一个第二分支段部，该基板上形成有多个相间隔且贯穿的导孔，以供所述连接件分别设置于相对应的所述导孔中，使该天线本体的第一支段及第二支段经由所述连接件而相互电连接。

该无线识别元件连接于该天线本体的第一支段的第一分支段部与第二分支段部，并在连接后使该天线本体与该无线识别元件相配合而构成一无线识别标签。

本发明所述贴附于金属上的立体式无线识别标签，该天线本体的第一分支段部、第二分支段部及第二支段由铜箔所制成。

本发明所述贴附于金属上的立体式无线识别标签，所述连接件由铜箔所制成。

本发明所述贴附于金属上的立体式无线识别标签，该无线识别元件为一无线识别芯片，且该无线识别芯片具有二个用于与外界接触用的接触部，并通过所述接触部分别与该天线本体的第一分支段部与第二分支段部电连接。

本发明所述贴附于金属上的立体式无线识别标签，该无线识别元件具有一个无线识别芯片及一与该无线识别芯片电连接的天线组，并利用该天线组分别与该天线本体的第一分支段部与第二分支段部耦合。

本发明的功效在于，利用该天线单元的天线本体与该无线识别元件的组合，再通过该天线单元的基板将上述的元件撑立于一金属物品上，并借此形成一设置于金属物品上仍可正常运作的具有立体偶极式天线的无线识别标签。

附图说明

图1是一局部剖视图，说明本发明贴附于金属上的立体式无线识别标签的第一较佳实施例与一金属物品之间的组合关系。

图2是一俯视图，说明该第一较佳实施例。

图3是一局部剖视图，说明本发明贴附于金属上的立体式无线识别标签的第二较佳实施例与一金属物品之间的组合关系。

图4是一俯视图，说明该第二较佳实施例。

具体实施方式

下面通过较佳实施例及附图对本发明贴附于金属上的立体式无线识别标签进行详细说明。在本发明被详细描述之前，要注意的是，在以下的说明中，类似的元件是以相同的编号来表示。

参阅图1、图2，本发明贴附于金属上的立体式无线识别标签的第一较佳实施例，是贴附于一金属物品100上，该立体式无线识别标签包括：一天线单元1及一无线识别元件2。

该天线单元1具有一由介电物质所制成的基板11、一天线本体12及二连接件13，该基板11上形成有二相间隔且贯穿的导孔111，该天线本体12具有一第一支段121与一第二支段122，该第一支段121与该第二支段122相间隔地分别设置于该基板11的二相反面，该第一支段121具有相间隔的一第一分支段部123及一第二分支段部124，所述连接件13由导电金属所制成，且分别设置于相对应的所述导孔111中，使该天线本体12的第一支段121及第二支段122通过所述连接件13而相互电连接，在本实施例中，该基板11呈薄长矩形状，且为一玻璃基板11(FR4，介电常数为4.4)，该天线本体12(第一分支段部123、第二分支段部124及第二支段122)为导电性良好的铜箔，但是也可用其他等效的金属如铝等作为替代方案，所以不应以本实施例的说明为限。再者，在本实施例中所述导孔111的数量是以二来举例说明，如有需要(如在阻抗匹配的设计上)，也可采用两个以上导孔111的实施态样，在此不加以设限。

在本实施例中所采用的该无线识别元件2为一无线识别芯片(RFID strap)，并具有二供外界与该无线识别元件2电连接的接触部21，所述接触部21分别与于该天线本体12的第一支段121的第一分支段部123与第二分支段部124电连接。

所述连接件13由导电金属所制成(在本实施例为铜或铜箔)，且分别通过所述导孔111将该天线的第一支段121及第二支段122电连接，并在电连接后使该天线本体12与该无线识别元件2组成一无线识别标签。

本实施例所采用的设计策略是将该金属物品100视为该天线的一部分来进行设计，但是，为了要达到最大辐射功率的输出，所以该天线的阻抗必须严格设计，使其与该无线识别元件2能达到阻抗匹配的要求。

一般射频系统的天线都是设计成50Ω或是75Ω，但是，在无线射频标签天线的设计上，所需设计的天线输入阻抗不再是单纯的50Ω或是75Ω，而是具有实部与虚部同时存在的阻抗特性，也正因如此，对于具有复数阻抗特性的芯片，若要达到最大辐射功率输出，则便需将天线设计成与芯片阻抗成共轭的值，才能达到阻抗匹配的设计要求。

换句话说，要增加该无线射频标签的有效读取距离，则该无线射频元件与该天线之间必需进行有效的能量交换，而当两者的阻抗值达到共轭匹配(complex conjugate match)时，能量转换的效率就可达到最佳化，也就是说，当两者达到阻抗的共轭匹配时，就可产生最远的读取距离。在本实施例中，是通过修改该天线的尺寸与部分结构以达到阻抗匹配的目的，并实做出一尺寸为16.5mm×64mm×0.8mm的无线识别标签。

经过实测后，当贴附于金属物品100上时，该无线识别标签的有效读取距离可达1.2～1.5公尺，而此读取距离可符合货车、板台、设备等对象的应用需求，且该厚度只为0.8mm，约小于市售的金属专用无线识别标签达二倍以上，使其更适合贴附于金属制品上的应用。

而本发明的另一优点在于，由于本发明可单通过调整其形状及尺寸来取得所需要的复数阻抗特性，因此未来一旦发生该无线识别芯片的供应厂商的变动或产品更新时，对于新阻抗的变动可在短时间内作出相关的调整以达到阻抗匹配。

参阅图3、图4，本发明贴附于金属上的立体式无线识别标签的第二较佳实施例，是贴附于一金属物品100上，大致上是与该第一较佳实施例相同，相同之处不再赘言，其中不相同之处在于：该无线识别元件2具有一无线识别芯片20及一与该无线识别芯片20电连接的天线组22，并利用该天线组22分别与该天线本体12的第一分支段部123与第二分支段部124耦合。值得注意的是，在本实施例中，该无线识别元件2就是一现有的一种适用于非金属物品的无线识别标签，此种标签是将该无线识别芯片20及与其相连接的天线组22黏附在一双面贴纸23上，之后再利用该双面贴纸23的黏性将其贴于本实施例的天线单元1上，进而使所述天线组22与该天线本体12的相对应的第一分支段部123及第二分支段部124相互耦合，进而达到无线电波收发的目的。

另外，该天线的尺寸也较该第一较佳实施例有所不同，该第一分支段部123及该第二分支段部124较在该第一较佳实施例中相对应的该第一分支段部123及该第二分支段部124要长，该第一、第二分支段部123、124较长的原因只是在为了配合该无线识别芯片中多出的天线段所作出的微调，以维持其阻抗共轭匹配性。

归纳上述，本发明贴附于金属上的立体式无线识别标签，利用该天线单元1的基板11及天线本体12相配合地形成一立体的偶极式天线，并与该无线识别元件2电连接或耦合以进行数据的收发，该无线识别标签除了贴于该金属物品100上时仍可保持1.2～1.5公尺的读取范围外，更具有尺寸小巧、重量轻、制作容易(成本低)且后续调整弹性大等优点，所以确实能达到本发明的目的。

Claims (5)

1.一种贴附于金属上的立体式无线识别标签，其特征在于，

该立体式无线识别标签包括一天线单元及一个无线识别元件，该天线单元具有一块由介电物质所制成的基板、一个由导电金属所制成的天线本体及多个由导电金属所制成的连接件，该天线本体具有相间隔地分别设置于该基板的两个相反面上的一个第一支段与一个第二支段，该第一支段具有相间隔的一个第一分支段部及一个第二分支段部，该基板上形成有多个相间隔且贯穿的导孔，以供所述连接件分别设置于相对应的所述导孔中，使该天线本体的第一支段及第二支段经由所述连接件而相互电连接，该无线识别元件连接于该天线本体的第一支段的第一分支段部与第二分支段部，并在连接后使该天线本体与该无线识别元件相配合而构成一无线识别标签。

2.根据权利要求1所述贴附于金属上的立体式无线识别标签，其特征在于，

该天线本体的第一分支段部、第二分支段部及第二支段由铜箔所制成。

3.根据权利要求1或2所述贴附于金属上的立体式无线识别标签，其特征在于，

所述连接件由铜箔所制成。

4.根据权利要求3所述贴附于金属上的立体式无线识别标签，其特征在于，

该无线识别元件为一无线识别芯片，且该无线识别芯片具有两个用于与外界接触用的接触部，并通过所述接触部分别与该天线本体的第一分支段部与第二分支段部电连接。

5.根据权利要求3所述贴附于金属上的立体式无线识别标签，其特征在于，

该无线识别元件具有一个无线识别芯片及一与该无线识别芯片电连接的天线组，并利用该天线组分别与该天线本体的第一分支段部与第二分支段部耦合。

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