CN101950849B - 一种rfid无线射频识别标签天线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种天线和芯片组合式结构，尤其涉及一种针对RFID使用领域的耐压、抗折、抗高温、抗金属识别天线。RFID无线射频识别标签天线，该无线射频识别标签天线包括射频标签芯片、基体和涂覆在基体的金属图案，金属图案由辐射部分、谐振匹配部分、连线部分和抗金属部分构成，辐射部分、谐振匹配部分处于基体正面，谐振匹配部分具有两个向辐射部分延伸并与辐射部分产生容性匹配分量的谐振臂，连线部分处于基体的端部，抗金属部分位于基体背面；射频标签芯片通过各相异导电胶倒封装在辐射部分和谐振匹配部分的对接处，谐振匹配部分与抗金属部分通过连线部分相连接。本发明能适应规模化大批量生产，有效地降低了生产成本，产品的可靠性得到提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线和芯片组合式结构，尤其涉及一种针对RFID使用领域的耐压、抗折、抗高温、抗金属识别天线。
背景技术
无线射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)是一种非触摸的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)或雷达反射的传输特性，实现对被识别物理的自动识别。RFID系统至少包含电子标签和阅读器部分。电子标签是射频识别系统的数据载体，电子标签由标签天线和标签专用芯片组成。依据电子标签供电方式的不同，电子标签可以分为有源电子标签(Active tag)、无缘电子标签(Passive tag)和半无源电子标签(Semi-passive tag)。有源电子标签内装有电池，无缘射频标签没有内装电池，半无源电子标签(Semi-passive tag)部分依靠电池工作。
电子标签依据频率的不同可分为低频电子标签、高频电子标签、超高频电子标签和微波电子标签，依据封装形式的不同可分为信用卡标签、线形标签、纸状标签、玻璃管标签、圆形标签及特殊用途的异形标签等。
RFID阅读器(读写器)通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别和内存数据的读出或写入操作，典型的阅读器包含有高频模块(发射器和接收器)、控制单元以及阅读器天线。
目前市场上应用比较成熟的技术是用PC膜(介电常数2.2)来设计天线单元，采用NXP的ISO180006C芯片，然后把芯片贴在偶极子的连接处，组成一个整体的识别天线。由于PC材料的介电常数和结构的影响，整个天线模块尺寸较大而且柔软，无法达到耐压、抗折、耐高温、抗金属等特性，而陶瓷标签天线发挥了陶瓷的优点：耐压、抗折、耐高温，同时具有最重要的抗金属特性。而某些抗金属标签没有很好的图案和芯片匹配，导致使用效果差。
申请人申请的发明专利(申请号：200910153434.4)公开了一种射频识别天线，该射频识别天线包括射频标签芯片、基体和涂覆在基体的金属图案，基体采用介电常数为5～150的陶瓷片，金属图案由辐射部分、馈线匹配部分、谐振匹配部分、侧面连接部分和抗金属部分构成；馈线匹配部分为曲折线，一端连接辐射部分，另一端连接射频标签芯片；谐振匹配部分位于基体正面的一个端部，一端连接射频标签芯片，另一端连接侧面连接部分；侧面连接部分位于基体的侧面，侧面连接部分与抗金属部分相连接。该专利与标签芯片匹配的标签天线能达到3DBI的线极化增益，比同尺寸的抗金属标签的识别距离更远，适合频段为800MHZ-1GHZ。但由于该天线具有曲折线的馈线匹配部分，馈线匹配部分在生产工艺较为复杂，而且容易断线，导致整体失效。
发明内容
为了解决上述别天线在结构特性上的不足，本发明的目的是提供一种RFID无线射频识别标签天线，该射频识别标签天线能适应规模化大批量生产，有效地降低了生产成本，产品的可靠性得到提高。
为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种RFID无线射频识别标签天线，该无线射频识别标签天线包括射频标签芯片、基体和涂覆在基体的金属图案，金属图案由辐射部分、谐振匹配部分、连线部分和抗金属部分构成，辐射部分、谐振匹配部分处于基体正面，谐振匹配部分具有两个向辐射部分延伸并与辐射部分产生容性匹配分量的谐振臂，连线部分处于基体的端部，抗金属部分位于基体背面；所述的射频标签芯片通过各相异导电胶倒封装在辐射部分和谐振匹配部分的对接处，谐振匹配部分与抗金属部分通过连线部分相连接。
作为进一步改进，所述的辐射部分和谐振匹配部分的整体构成一个矩形面，谐振匹配部分位于辐射部分的上部，辐射部分和谐振匹配部分之间相互隔开，辐射部分的上部为缩小的凸台，谐振臂设置在凸台的两个侧边，在辐射部分和谐振匹配部分的中部分别设有连接凸起，所述的射频标签芯片设置在连接凸起之间。
作为进一步改进，所述的射频标签芯片整体由黑胶封装保护，射频标签芯片包括RFN与RFP两个凸点，凸点一面朝下，在除凸点以外的地方设有各向异导电胶，RFN凸点对应连接谐振匹配部分的连接凸起，RFP凸点对应连接辐射部分的连接凸起。作为优选，RFN凸点和RFP凸点分别用细铝线或银线与连接凸起对应出连接。采用上述的结构倒封装芯片的耐高温性、耐压性和可操作性比均比绑定芯片强，产品合格率高。
作为进一步改进，所述的基体的两个端部分别设有定位凹口。作为优选，所述的基体的上端设有两个定位凹口，基体的下端设有一个定位凹口，所述的连线部分设置在基体上端的两个定位凹口之间。
作为优选，所述的辐射部分的形状可为矩形、圆形、椭圆或不规多边形。
作为优选，所述的芯片为NXP ISO180006B芯片。
作为优选，所述的基体厚度3.0～3.5mm。
作为优选，所述的金属图案由银浆通过在基体上丝网印刷构成。
本发明为了解决阻抗匹配问题，天线单元和芯片单元分离成独立的两个单元，在整个设计过程中将天线单元阻抗调试为芯片单元的匹配值，芯片的标准阻抗为32+j815Ω，天线单元的输入阻抗也要调整在此值附近，使生产过程中，保证了产品性能的一致性，同时提高了生产效率。由于调试合格的独立天线单元工艺一致性好，在组合时不需再进行调试，因此能适应规模化大批量生产，有效地降低了生产成本，产品的可靠性得到提高。本发明的射频识别天线能达到-0.1dBi的线极化增益，比同尺寸的抗金属标签识别距离更远，适合频段为850MHz～950MHz，产品可大量用于RFID产品的各个应用领域上，对耐压、抗折、抗高温、抗金属识别天线尤其合适。
本发明的产品主要应用在工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域：汽车、火车等交通监控；高速公路自动收费系统；停车场管理系统；物品管理；流水线生产自动化；安全出入检查；仓储管理；动物管理；车辆防盗等，也可在其它相关领域上应用。
附图说明
图1为本发明射频识别天线的正面结构示意图。
图2为本发明射频识别天线的背面结构示意图。
图3为本发明射频识别天线上端部的结构示意图。
图4为本发明辐射部分和谐振匹配部分的结构示意图。
图5为本发明射频标签芯片的结构示意图。
图6为本发明射频识别天线的三维增益图。
图7为本发明射频识别天线的2维增益图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。
如图1、图2、图3所示一种RFID无线射频识别标签天线，该无线射频识别标签天线包括射频标签芯片2、基体1和涂覆在基体1的金属图案，所述的基体1采用介电常数为5～150的陶瓷片，基体1厚度3.0～3.5mm，基体1的上端设有两个定位凹口8，基体1的下端设有一个定位凹口8。金属图案由银浆通过在基体1上丝网印刷构成，金属图案由辐射部分3、谐振匹配部分4、连线部分6和抗金属部分7构成。如图4所示，辐射部分3、谐振匹配部分4处于基体1正面，谐振匹配部分4具有两个向辐射部分3延伸并与辐射部分3产生容性匹配分量的谐振臂5，辐射部分3和谐振匹配部分4的整体构成一个矩形面，谐振匹配部分4位于辐射部分3的上部，辐射部分3和谐振匹配部分4之间相互隔开，辐射部分3的上部为缩小的凸台9，谐振臂5设置在凸台9的两个侧边，在辐射部分3和谐振匹配部分4的中部分别设有连接凸起10、11。如图1所示，射频标签芯片2通过各相异导电胶倒封装在辐射部分3和谐振匹配部分4的对接处，射频标签芯片2整体由黑胶封装保护。
如图5所示，射频标签芯片2芯片选用NXP ISO180006B芯片，包括RFN凸点12与RFP凸点13，凸点一面朝下，在除凸点以外的地方设有各向异导电胶，RFN凸点12用细铝线或银线对应连接谐振匹配部分4的连接凸起10，RFP凸点13用细铝线或银线对应连接辐射部分3的连接凸起11。
如图3所示，连线部分6处于基体1的端部两个定位凹口8之间，如图2所示，抗金属部分7位于基体1背面，谐振匹配部分4与抗金属部分7通过连线部分6相连接。
本实施例的射频识别天线能达到-0.1dBi的线极化增益，比同尺寸的抗金属标签识别距离更远，适合频段为850MHz～950MHz。图6为本实施例识别天线三维增益图，图7为本实施例射频识别天线2维增益图。
Claims (9)
1.一种RFID无线射频识别标签天线，该无线射频识别标签天线包括射频标签芯片（2）、基体（1）和涂覆在基体（1）的金属图案，所述的基体（1）采用介电常数为5～150的陶瓷片，其特征在于：金属图案由辐射部分（3）、谐振匹配部分（4）、连线部分（6）和抗金属部分（7）构成，辐射部分（3）、谐振匹配部分（4）处于基体（1）正面，谐振匹配部分（4）具有两个向辐射部分（3）延伸并与辐射部分（3）产生容性匹配分量的谐振臂（5），连线部分（6）处于基体（1）的端部，抗金属部分（7）位于基体（1）背面；所述的射频标签芯片（2）通过各相异导电胶倒封装在辐射部分（3）和谐振匹配部分（4）的对接处，谐振匹配部分（4）与抗金属部分（7）通过连线部分（6）相连接；所述的辐射部分（3）和谐振匹配部分（4）的整体构成一个矩形面，谐振匹配部分（4）位于辐射部分（3）的上部，辐射部分（3）和谐振匹配部分（4）之间相互隔开，辐射部分（3）的上部为缩小的凸台（9），谐振臂（5）设置在凸台（9）的两个侧边，在辐射部分（3）和谐振匹配部分（4）的中部分别设有连接凸起（10、11），所述的射频标签芯片（2）设置在连接凸起（10、11）之间。
2.根据权利要求1所述的一种RFID无线射频识别标签天线，其特征在于：射频标签芯片（2）整体由黑胶封装保护，射频标签芯片（2）包括RFN凸点（12）与RFP凸点（13），凸点一面朝下，在除凸点以外的地方设有各向异导电胶，RFN凸点（12）对应连接谐振匹配部分（4）的连接凸起（10），RFP凸点（13）对应连接辐射部分（3）的连接凸起（11）。
3.根据权利要求2所述的一种RFID无线射频识别标签天线，其特征在于：RFN凸点（12）和RFP凸点（13）分别用细铝线或银线与连接凸起（10、11）对应出连接。
4.根据权利要求1～3任意一项权利要求所述的一种RFID无线射频识别标签天线，其特征在于：基体（1）的两个端部分别设有定位凹口（8）。
5.根据权利要求4所述的一种RFID无线射频识别标签天线，其特征在于：基体（1）的上端设有两个定位凹口（8），基体（1）的下端设有一个定位凹口（8），所述的连线部分（6）设置在基体（1）上端的两个定位凹口（8）之间。
6.根据权利要求1～3任意一项权利要求所述的一种RFID无线射频识别标签天线，其特征在于：芯片（2）为NXP ISO180006B芯片（2）。
7.根据权利要求1～3任意一项权利要求所述的一种RFID无线射频识别标签天线，其特征在于：所述的辐射部分（3）的形状为矩形、圆形、椭圆或不规多边形。
8.根据权利要求1～3任意一项权利要求所述的一种RFID无线射频识别标签天线，其特征在于：基体（1）厚度3.0～3.5mm。
9.根据权利要求1～3任意一项权利要求所述的一种RFID无线射频识别标签天线，其特征在于：金属图案由银浆通过在基体（1）上丝网印刷构成。
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