CN101739587B - 射频识别标签和天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种射频识别标签和天线，所述射频识别标签包括：弹性基片；电子元件；加固部件，所述加固组件具有位于所述加固部件的周围的至少一个凹部；以及天线，所述天线包括双极部分和电感部分，所述电感部分具有与所述电子元件的阻抗相匹配的阻抗，并且形成为环形；所述电感部分由所述加固部件部分地覆盖，所述环形的在所述电感部分的未由所述加固部件覆盖的未覆盖部分处的最大宽度大于所述环形的在所述电感部分的由所述加固部件覆盖的覆盖部分处的最小宽度。

Description

射频识别标签和天线
技术领域
在此讨论的实施方式的特定方面涉及射频识别标签的技术。
背景技术
无线标签包括天线和电连接到所述天线的电路芯片。所述天线包括电感部分和双极部分。所述电感部分执行与所述电路芯片的阻抗匹配。阻抗匹配是通过使得所述天线的辐射电阻值逼近于所述电路芯片的电容，并且通过使所述天线的电感和所述电路芯片的电容谐振来执行。
日本特开No.2006-268090公开了一种标签用天线的技术。
发明内容
实施方式的一方面的目的是提供一种射频识别标签，所述射频识别标签包括与具有较小电容的电路芯片相对应的天线。
根据实施方式的一方面，射频识别标签包括：弹性基片；电子元件；加固部件，所述加固部件具有位于所述加固部件周围的至少一个凹部；以及天线，所述天线包括双极部分和电感部分，所述电感部分具有与所述电子元件的阻抗相匹配的阻抗并且形成为环形；所述电感部分由所述加固部件部分地覆盖，所述环形的在所述电感部分的未由所述加固部件覆盖的未覆盖部分处的最大宽度大于所述环形的在所述电感部分的由所述加固部件覆盖的覆盖部分处的最小宽度。
附图说明
图1是例示了无线标签的构造的立体图。
图2是所述无线标签的主视图。
图3是天线和电路芯片的等效电路图。
图4是具有与根据实施方式的无线标签不同的结构的无线标签的主视图。
图5是对根据实施方式的无线标签的通信距离与具有与根据实施方式的无线标签不同的结构的无线标签的通信距离进行比较的曲线图。
图6是例示了天线的电感、未被覆盖部分的宽度以及树脂的介电常数之间的关系的曲线图。
图7是图2中的加固部件的周围区域的放大图。
图8A、8B、8C例示了所述天线的变型实施例。
图9A、9B例示了所述天线的变型实施例。
具体实施方式
此后，将参照附图对根据本发明的实施方式进行说明。
图1是例示了无线标签的构造的立体图。无线标签1包括弹性基片10、天线20、电路芯片30、加固部件40以及树脂50。
弹性基片10由PET(Polyethylene Terephthalate，聚对苯二甲酸乙二酯)膜制成且具有柔性。整个弹性基片10的尺寸是大约60mm长和15mm宽。天线20设置在弹性基片10上。天线20沿着弹性基片10的纵向方向布置。例如，通过在弹性基片10上丝网印刷导体浆料来形成天线20。整个天线20的尺寸是大约53mm长和7mm宽。电路芯片30电连接到天线20并且执行无线通信。加固部件40覆盖设置在弹性基片10上的电路芯片30。加固部件40由纤维增强树脂制成。电路芯片30由加固部件40覆盖，从而防止电路芯片受到损坏。树脂50完全覆盖弹性基片10的两个侧面以及天线20和电路芯片30。加固部件50由合成树脂制成。由于无线标签1由树脂50覆盖，因此提高了无线标签1的耐久性。
图2是无线标签1的主视图。省略了电路芯片30，并且用虚线表示加固部件40。天线20包括电感部分21和双极部分26。电感部分21形成为环形。从前方观看，电感部分21形成为凹形。用于向电路芯片30提供电流的电源部分25形成在电感部分21的中央。电源部分25电连接到电路芯片30。双极部分26形成为螺旋形。下面将描述加固部件40的细节。
电感部分21包括由加固部件40覆盖的被覆盖部分22和未被加固部件40覆盖的未被覆盖部分23。被覆盖部分22的最小宽度W1与未被覆盖部分23的最大宽度W2不同。具体来说，未被覆盖部分23的宽度W2大于被覆盖部分22的宽度W1。宽度W1例如大约为1.5mm，而宽度W2例如大约为3.0mm。加固部件40的周围区域4D是用于在将加固部件40接合到弹性基片10上时，方便加固部件40的位移的区域，并且电感部分21在区域4D中的宽度被设置为与被覆盖部分22的宽度W1相同。这样，通过从未被覆盖部分23的宽度变化为被覆盖部分22的宽度，保证了整个电感部分21的足够长度。保证整个电感部分21的足够长度是为了实现与具有相对小的电容的电路芯片30的阻抗匹配。
下面简要描述一下所述阻抗匹配。
图3是天线20和电路芯片30的等效电路图。如图3所示，天线20可由辐射电阻Rap和电感Lap的并联电路等效表示。电路芯片30可由内电阻Rcp和电容Ccp的并联电路等效表示。电容Ccp和电感Lap因天线20和电路芯片30并联连接而谐振。这样，在期望的谐振频率fo(＝1/2π√(LC))处实现阻抗匹配，并将天线20处的接收功率充分提供给电路芯片30。在日本使用大约953MHz的频率，在欧洲使用大约868MHz的频率，而在美国使用大约915MHz的频率。
为了实现与具有相对小的电容Ccp的电路芯片30的阻抗匹配，电感Lap必须是很大的值。为了增加电感Lap，天线20的电感部分21的长度必须长。如图2所示，为了保证电感部分21的足够长度，未被覆盖部分23的宽度W2被设置成大于被覆盖部分22的宽度W1。
接下来描述具有与无线标签1不同的结构的无线标签1x。图4是具有与无线标签1不同的结构的无线标签1x的主视图。在图中省略了电路芯片，并且由虚线表示出加固部件40。无线标签1x的天线20x的形状与无线标签1的天线20的形状不同。在天线20x中，被覆盖部分22与未被覆盖部分23具有相同的宽度。具体来说，被覆盖部分22和未被覆盖部分23的宽度与无线标签1的天线20的被覆盖部分22的宽度W1相同。因此，如图4所示，当在无线标签1x中采用具有相对小的电容Ccp的电路芯片时，电感部分21x必须长以便于实现阻抗匹配。
如果加长电感部分21x长，则需要在比无线标签1的双极部分26的面积更小的区域内保证双极部分26x的足够长度。为了在较小区域内保证电感部分21的足够长度，如图4所示，双极部分26x具有多折形状。由于双极部分26x具有这种形状，所以存在天线20x的天线增益减小且通信距离变短的风险。当制造适合于欧洲应用的频率(868MHz)的无线标签1x时，双极部分26的长度需要为原长度的953/868倍，因此需要加大整个无线标签1x的尺寸。
然而，按与照图2所示的无线标签1相同的方式，电感部分21的被覆盖部分22的长度与未被覆盖部分23的长度不同，因此能够在保证电感部分21的足够长度的同时也保证双极部分26的足够面积。以此方式，双极26可具有包括相对少的折叠部的形状。因此可抑制天线增益的减小，并使得通信距离变长。以此方式，天线20可用于具有相对小的电容的电路芯片。即使在制造适用于欧洲应用的频率(868MHz)的无线标签1时，也能够在保持天线标签1的小尺寸的同时保证双极部分26的足够长度。
图5是对无线标签1和无线标签1x的通信距离进行比较的曲线图。水平轴是频率，垂直轴是通信距离比值。垂直轴的通信距离比值是当把其频率被设置为958MHz的无线标签1x的通信距离设为归一化值1时，无线标签1和1x的通信距离的比值。在曲线图中示出的结果是在无线标签1和1x都未被树脂50覆盖的情况下计算的。如图5所示，在900MHz的频率与1000MHz的频率之间，无线标签1的通信距离长于无线标签1x的通信距离。
接下来，对树脂50进行描述。树脂50具有预定介电常数。图6是例示了天线20的电感Lap、未被覆盖部分23的宽度W2、以及树脂的介电常数之间的关系的曲线图。例如，针对预定电感Lap的值，树脂50的介电常数越大，未被覆盖部分23的宽度W2必须越小。换言之，树脂50的介电常数越大，电感部分21的长度可越短。例如，为了使用具有1.0pF的电容Ccp的电路芯片，电感Lap根据谐振条件应该为28nH，并且宽度W2在树脂50的介电常数εr为3时应为3mm。这样，可根据树脂50的介电常数来设置未被覆盖部分23的宽度W2。作为树脂50的材料，例如可使用热塑性树脂中的诸如聚对苯二甲酸乙二酯的聚酯树脂(介电常数为3.2)，以及热固性树脂中的环氧树脂(介电常数为4.0到4.6)和聚氨酯(polyurethane)树脂(介电常数为4.2到7.6)。
下面将简要描述树脂50的介电常数与天线20的长度之间的关系。在诸如UHF频带的频带中使用的天线的尺寸必须具有通过将波长除以偶数而获得的长度，例如通过将波长除以2而获得的长度。在树脂50内部，无线电波的波长与介电常数的平方根成反比。因此，当使用具有高介电常数的材料作为树脂50的材料时，可减小天线的尺寸。因此，树脂50的介电常数越高，则天线20的长度可越短。换言之，树脂50的介电常数越高，则电感部分21的长度可越短。如上所述，树脂50的介电常数越高，则未被覆盖部分23的宽度W2可越小。
接下来将描述加固部件40。图7是图2中加固部件40的周围区域的放大图。加固区域40具有不与电感部分21交叉的第一边缘部分41和与电感部分21交叉的第二边缘部分42。第一边缘部分41和第二边缘部分42将加固部件的边缘部分形成为凹形。考虑使弹性基片10沿着第一边缘部分41上的延长线L弯曲的情况。在这种情况下，弹性基片10在第一边缘部分41周围的弯曲半径相对较小。另一方面，弹性基片10在第二边缘部分42周围的弯曲半径相对较大。由于电感部分21与第二边缘部分42交叉，所以可将电感部分21的弯曲半径抑制得较小。这样，防止了与天线20断开。
接下来，将参照图8A、8B、8C以及图9A、9B来描述天线的变型实施例。
如图8A所示，电感部分21a具有呈圆形弯曲的弯曲部分24a。由于大电流在电感部分21a中流动，所以呈圆形弯曲的弯曲部分24a可抑制导体损耗。当电感部分21a的弯曲部分如上所述地呈圆形弯曲时，电感部分21a的周长变长。因此，电感部分21a的整个面积必须很大，并且当电感部分21a很大时，双极部分26的面积变小。
如图8B所示，电感部分21b具有向下突出的凸部24b。通过这种形状，可保证电感部分21b的充足长度。然而，由于电感部分21b的弯曲部分增加，因此电感部分21b中的损耗也随之增加。
如图8C所示，双极部分26c包括具有较窄宽度的窄宽度部分26c1和连接到该窄宽度部分26c1的具有较大宽度的大宽度部分26c2。大宽度部分26c2的长度大于窄宽度部分26c1的长度。大宽度部分26c2形成在双极部分26c的顶端侧。这样，能够保证双极部分26c的充足面积，并且因为双极部分26c具有较少的弯曲部分，所以可增加天线增益。
如图9A所示，天线20d的双极部分26d具有曲折延伸形状。借助这种形状，能够保证双极部分26d的充足长度。
如图9B所示，天线20e中的电感部分21e的未被覆盖部分23e曲折延伸。未被覆盖部分23e对应于曲折延伸部分。未被覆盖部分23e的最大宽度W2大于被覆盖部分22的最小宽度W1。通过这种方式，同样能够保证电感部分21e的充足长度。
虽然上文描述了本发明的优选实施方式，但本发明不限于所述具体实施方式，并且能够在权利要求所述的本发明的要旨的范围内，进行各种变型和修改。
虽然无线标签1是由树脂50覆盖，但无线标签1也可不由树脂50覆盖。可层叠形成包括弹性基片10、天线20、电路芯片30以及加固部件40的整个主体。
在此引述的全部实施例和条件语言都旨在教学目的，以辅助读者理解本发明人为推动现有技术所贡献的发明和概念，并且应该将其解释为不受这些具体引述的实施例和条件的限制，这些实施例在说明书中的组织结构不涉及本发明的优劣的展示。虽然已经详细描述了本发明的实施方式，但应该理解在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可对本发明进行各种变化、替代以及变更。

Claims (13)

1.一种射频识别标签，所述射频识别标签包括：
弹性基片；
电子元件；
加固部件，所述加固部件具有位于所述加固部件的周围的至少一个凹部；以及
天线，所述天线包括双极部分和电感部分，所述电感部分具有与所述电子元件的阻抗相匹配的阻抗，并且形成为环形；
所述电感部分由所述加固部件部分地覆盖，
所述环形的在所述电感部分的未由所述加固部件覆盖的未覆盖部分处的最大宽度大于所述环形的在所述电感部分的由所述加固部件覆盖的覆盖部分处的最小宽度。
2.根据权利要求1所述的射频识别标签，所述射频识别标签进一步包括：
覆盖所述天线的树脂层。
3.根据权利要求2所述的射频识别标签，其中，所述环形在所述加固部件的外部的宽度和所述树脂层的介电常数被调节以提供所述阻抗。
4.根据权利要求1所述的射频识别标签，其中，所述电感部分形成为凹形。
5.根据权利要求1所述的射频识别标签，其中，所述电感部分在所述未覆盖部分处具有向下突出的凸部。
6.根据权利要求1所述的射频识别标签，其中，所述电感部分在所述未覆盖部分处具有呈圆形弯曲的弯曲部。
7.根据权利要求1所述的射频识别标签，其中，所述电感部分在所述未覆盖部分处具有曲折延伸的曲折延伸部。
8.根据权利要求1所述的射频识别标签，其中，所述双极部分具有螺旋形或者曲折延伸形状。
9.根据权利要求1所述的射频识别标签，其中，所述双极部分包括具有较窄宽度的窄宽度部分和连接到所述窄宽度部分的具有较大宽度的大宽度部分。
10.根据权利要求9所述的射频识别标签，其中，所述大宽度部分的长度长于所述窄宽度部分的长度。
11.一种在射频识别标签中使用的天线，所述射频识别标签包括弹性片、电子元件以及加固部件，所述加固部件具有位于该加固部件的周围的至少一个凹部，所述天线包括：
双极部分；和
电感部分，所述电感部分具有与所述电子元件的阻抗相匹配的阻抗，并且形成为环形；
所述电感部分由所述加固部件部分地覆盖，
所述环形的在所述电感部分的未由所述加固部件覆盖的未覆盖部分处的最大宽度大于所述环形的在所述电感部分的由所述加固部件覆盖的覆盖部分处的最小宽度。
12.根据权利要求11所述的天线，其中，所述电感部分形成为凹形。
13.根据权利要求11所述的天线，其中，所述电感部分在所述未覆盖部分处具有向下突出的凸部。
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