CN102314623A

CN102314623A - 无线射频标签

Info

Publication number: CN102314623A
Application number: CN2010102245128A
Authority: CN
Inventors: 林进华
Original assignee: QUANXIN INNOVATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: QUANXIN INNOVATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2012-01-11

Abstract

本发明公开一种无线射频标签，包含接地壳体、电场耦合壳体与射频识别模块；接地壳体与电场耦合壳体皆为导体材质，且电场耦合壳体相对于接地壳体设置；射频识别模块设置于接地壳体与电场耦合壳体之间，并包含射频识别芯片与电场耦合单元，电场耦合单元与射频识别芯片电性连结，并用以接收驱动信号与发送识别信号；其中，当电场耦合壳体接收驱动信号与识别信号中的至少一个时，与接地壳体间产生增强电场，并提高驱动信号与识别信号中至少一个的信号强度。

Description

无线射频标签

技术领域

本发明涉及一种无线射频标签，尤指一种具有电场耦合壳体的无线射频标签。

背景技术

射频识别(Radio Frequency Identification；RFID)技术，通常又称为电子标签、无线射频识别，是一种通过无线电信号来识别特定目标并读写相关数据的通讯技术，RFID技术的优点是不需要使用到机械或光学的接触就能够识别特定目标。

RFID的架构可以分为两个部分，其一为RFID读取器，另一个则为RFID标签。RFID读取器是用来发射电磁波信号至RFID标签，当RFID标签接收到电磁波信号之后，即反射一识别信号回RFID读取器以供其识别。

而RFID标签依据其内部是否制备了电源供应器而分成三大类，分别是被动式、半主动式以及主动式。其中被动式RFID标签内部没有电源供应器，其内部电路必须靠接收外来电磁波以进行驱动。当被动式RFID标签接收到足够强度的信号时，即可向RFID读取器反射识别信号。

而被动式RFID标签因为内部不需要电源供应器，因此具有价格低廉、体积小等等优点，也最广泛的被市场所使用，例如电子收费系统、仓储、物流管理以及视线以外的物品定位等等领域。

此外，RFID标签依据其工作频率主要分为四大类，分别是低频标签、高频标签、超高频标签以及微波标签。而工作频率越高，信号的传输率也就越高。因此，目前又以超高频(Ultrahigh Frequency；UHF)标签的应用最受人们的注意，此类标签主要应用在物流以及物品定位领域，其中，超高频指860MHz至960MHz的工作频率。

但是，公知技术中的被动式RFID标签皆是以双偶极天线为基础做成平面式的RFID标签，其接收与发送信号的增益皆太小，而容易受到环境的干扰。

此外，超高频RFID标签因电磁反向散射(Backscatter)特点，对金属和液体等环境尤其敏感，当RFID超高频标签使用于金属表面、液体或泥土中时，会因为电磁波被严重干扰或吸收而导致射频识别芯片不足以被驱动，或者所回传的识别信号强度不足以传送至射频识别读取器。

公知的解决方式，通常是将RFID与金属产品接触面隔开适当距离，一般是在RFID的背面加设适当厚度的吸波层，以使金属产品对RFID TAG的干扰降至最低，但是这样作法会导致RFID TAG仅能正面读取，此种解决方案并无法符合市场的期待，亦不是根本解决问题的方法。

而另一种解决方式则是微带天线陶瓷标签，其利用陶瓷的高介电系数来缩装成小型RFID TAG，但此种结构的RFID TAG由于中心频率与频宽的比值很高，通常也只能应用于窄频范围，且使用时亦只能够对其结构内的辐射面做读取，同样无法符合市场的期待。

此外，许多仓储与物流管理的实际环境比理论上要严峻许多，例如杂乱堆叠的钢架或者是大小不一的瓦斯钢瓶，可以想见，用以读取RFID TAG的电磁波信号会被堆叠的金属物品严重吸收、反弹与干扰，而使得读取效果变得极差，且上述的RFID TAG粘贴于金属物品时，非常容易因为碰撞而损坏。

综合以上所述，由于公知技术的被动式RFID标签是以双偶极天线为基础做成平面式的RFID标签，因此接收与发送信号的增益皆太小，而容易受到环境的干扰。若是应用于超高频领域，又因为超高频电磁波信号容易被环境所干扰与吸收，而难以应用于金属表面、液体或泥土中；而加装吸波层的RFID TAG以及微带天线陶瓷标签虽可减少金属表面的干扰，但是读取范围却会受到很大限制，且应用于堆叠的金属物品中，其读取效果极差，亦容易因碰撞而损坏。

发明内容

本发明所欲解决的技术问题与目的：

因此，本发明的主要目的在于提供一种具有电场耦合壳体的无线射频标签，此无线射频标签可以通过电场耦合壳体与接地壳体间所产生的增强电场，以增强电磁波信号的信号强度，并同时加强无线射频标签的坚固性。

本发明解决问题的技术手段：

一种无线射频标签，用以接收驱动信号，并依据驱动信号将识别信号传送至射频识别读取器，此无线射频标签包含接地壳体、电场耦合壳体与射频识别模块；接地壳体与电场耦合壳体皆为导体材质，当电场耦合壳体受电磁波感应产生电流后会在接地壳体与电场耦合壳体间产生电场，射频识别模块则置放于此电场中并耦合此电场能量达到可被读取目的。

而电场耦合壳体相对于接地壳体设置，并间隔有一空隙使此空隙成为电场共振腔，射频识别模块则置放于此腔中，使结合成三明治结构，当电场耦合壳体接收到驱动信号或识别信号时，与接地壳体间产生增强电场，并提高驱动信号或识别信号的信号强度；其中，所谓射频识别模块包含射频识别芯片与电场耦合单元，电场耦合单元与射频识别芯片电性连结，并用以接收驱动信号与发送识别信号。

在本发明一实施例中，无线射频标签包含：一接地壳体，为一导体材质；一电场耦合壳体，为一导体材质，并相对于该接地壳体设置；一射频识别模块，设置于该接地壳体与该电场耦合壳体之间。其中，射频识别模块包含一射频识别芯片；以及一电场耦合单元，与该射频识别芯片电性连结，并用以接收该驱动信号与发送该识别信号；其中，当该电场耦合壳体接收该驱动信号与该识别信号中的至少一个时，与该接地壳体间产生一增强电场，并提高该驱动信号与该识别信号中至少一个的信号强度。

除此之外，在本发明的另一种较佳实施例中，电场耦合壳体更可以分为电性连结于接地壳体的接地部，以及自接地部延伸出的耦合部，射频识别模块同样置于电场耦合壳体与接地壳体之间，当耦合部接收驱动信号与识别信号中的至少一个时，与接地壳体间产生共振电场，并提高驱动信号与识别信号中至少一个的信号强度。

在本发明的另一较佳实施例中，接地部可以利用至少一导线与至少一金属片中的至少一个电性连结于接地壳体。

在本发明的另一较佳实施例中，电场耦合单元可以包括电感与电容，且电感、电容与射频识别芯片互相呈并联，其中，电容更可以是一种平板电容。

在本发明的另一较佳实施例中，无线射频标签更可以包含一绝缘壳体，此绝缘壳体设置于电场耦合壳体与接地壳体之间，其中，绝缘壳体更可以是由塑胶材质所组成。

本发明对照现有技术的功效：

相较于公知的加装吸波层的RFID TAG以及微带天线陶瓷标签，本发明的无线射频标签通过设置电场耦合壳体，以在接收到驱动信号或识别信号时，与接地壳体间产生共振增强电场，并提高驱动信号或识别信号的信号强度，因此本发明的无线射频标签的读取范围较大，且即使应用于堆叠的金属物品中，只要能够接收到些许的驱动信号或识别信号，即可进行读取；除此之外，由于电场耦合壳体的厚度并不影响增强电场的产生效果，亦即不会影响无线射频标签的读取效果，因此无线射频标签可以通过增加电场耦合壳体的厚度达到强固而可耐强烈撞击，以避免于使用时受到碰撞而损坏。

本发明所采用的具体实施例，将通过以下的实施例及附图作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明的无线射频标签的第一结构示意图；

图2为本发明的无线射频标签的第二结构示意图；

图3为射频识别模块的一较佳实施方式的结构；

图4为本发明的无线射频标签的第三结构示意图；

图5为本发明的无线射频标签的第四结构示意图；

图6为本发明的无线射频标签应用于瓦斯桶的表面；以及

图7为本发明的无线射频标签应用于钢架的表面。

其中，附图标记

无线射频标签100 接地壳体11

电场耦合壳体12 接地部121

耦合部122 金属片123、123’

导线124 射频识别模块13

射频识别芯片131 电场耦合单元132

绝缘壳体14 射频识别读取器200

瓦斯桶300 钢架400

驱动信号S1 识别信号S2

电感L 电容C

具体实施方式

本发明涉及一种无线射频标签，尤指一种具有电场耦合壳体的无线射频标签。以下兹列举数个较佳实施例以说明本发明，但本领域技术人员皆知此仅为举例，而并非用以限定发明本身。有关此较佳实施例的内容详述如下。

请参阅图1，图1为本发明的无线射频标签的第一结构示意图。无线射频标签100用以接收驱动信号S1，并依据驱动信号S1将识别信号S2传送至射频识别读取器200，无线射频标签100包含接地壳体11、电场耦合壳体12与射频识别模块13。

接地壳体11为导体材质所构成，在实用中可以设置于金属物品表面或者其他可供接地的物品上；电场耦合壳体12亦为导体材质所构成，并间隔一空隙而相对于接地壳体11设置。

射频识别模块13设置于接地壳体11与电场耦合壳体12之间，并包含射频识别芯片与电场耦合单元，且电场耦合单元与射频识别芯片电性连结，并用以接收驱动信号S1与发送识别信号S2；其中，当电场耦合壳体12接收驱动信号S1与识别信号S2中的至少一个时，与接地壳体13间产生增强电场，并因此提高驱动信号S1与识别信号S2中至少一个的信号强度。

请参阅图2，图2为本发明的无线射频标签的第二结构示意图。其中与第一结构图不同之处在于电场耦合壳体12可以包含接地部121与耦合部122，接地部121电性连结于接地壳体11，耦合部122自接地部11延伸出，因此当电场耦合壳体12接收驱动信号S1与识别信号S2中的至少一个时，耦合部122与接地壳体13间产生增强电场，并因此提高驱动信号S1与识别信号S2中至少一个的信号强度。

请参阅图3，图3为射频识别模块的一较佳实施方式的结构。其中，电场耦合单元132可以包括一电感L与一电容C，且电感L、电容C与射频识别芯片131互相呈并联，更进一步，电容C可以是平板电容，此一结构的射频识别模块13结构在使用时，电容C可以将吸收到的电磁波能量传送至射频识别芯片131，而当射频识别模块13是贴附于金属表面使用时，若金属表面受到电磁波干扰而产生表面电流时，电感L更可以拉动部份电流，进而增加射频识别芯片131能量，也就是增强了射频识别芯片131的读取效果。

请一并参阅图4与图5，图4为本发明的无线射频标签的第三结构示意图，图5为本发明的无线射频标签的第四结构示意图。在图2中，电场耦合壳体12可以通过金属片123电性连结于接地壳体11的一端，除此之外，电场耦合壳体12也可以通过至少一条导线124电性连结于接地壳体11，又或者电场耦合壳体12可以通过金属片123’电性连结于接地壳体11的多端，重点仅在于耦合部122需要突伸出接地部121，其突伸出接地部121的长度与面积越多，提高驱动信号S1与识别信号S2的信号强度的效果就越好。

更进一步，无线射频标签100更可以包含绝缘壳体14，绝缘壳体14可以设置于电场耦合壳体12与接地壳体11之间，较佳者，绝缘壳体14可以是由塑胶材质所组成，其可以避免物品在堆叠时，碰触到耦合部122与接地壳体11而造成两者电性导通无法产生增强电场，进而影响无线射频标签100的读取效果。

而由于本发明的无线射频标签100的射频识别模块13设置于电场耦合壳体12与接地壳体11之间，因此得以受到良好的保护，在使用时，无线射频标签100可以设置于任何场所，以下仅以两种实施方式作为举例，请参阅图6与图7，图6为本发明的无线射频标签应用于瓦斯桶的表面，图7为本发明的无线射频标签应用于钢架的表面。在许多产业中，材料会有其使用期限，例如瓦斯桶300或是钢架400，而要对上述物品快速的管理与检验时，若使用公知技术加装吸波层的RFID TAG或微带天线陶瓷标签，虽然可以使用，但仅能对物品逐一检查，而当许多物品堆叠时，由于电磁波会被反射与吸收而减弱，加上其皆只能够正面读取，因此根本难以动作；反观本发明的无线射频标签100，在实际设置于瓦斯桶300或是钢架400使用时，并不限于正面读取，且当物品堆叠时，只要电磁波信号能够于反射后到达无线射频标签100，耦合部122即可与接地壳体11间产生增强电场并增强信号强度，以供射频识别模块13读取。

综合以上所述，相较于公知加装吸波层的RFID TAG以及微带天线陶瓷标签，本发明的无线射频标签100通过设置电场耦合壳体12，以在接收到驱动信号S1或识别信号S2时，与接地壳体11间产生增强电场，并提高驱动信号S1或识别信号S2的信号强度，因此本发明的无线射频标签100的读取范围较大，且即使应用于堆叠的金属物品中，只要能够接收到些许的驱动信号S1或识别信号S2，即可进行读取；除此之外，由于电场耦合壳体12的厚度并不影响增强电场的产生效果，亦即不会影响无线射频标签100的读取效果，因此无线射频标签100可以通过增加电场耦合壳体12的厚度达到强固而可耐强烈撞击，，以避免于使用时受到碰撞而损坏。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种无线射频标签，其特征在于，用以接收一驱动信号，并依据该驱动信号将一识别信号传送至一射频识别读取器，该无线射频标签包含：

一接地壳体，为一导体材质；

一电场耦合壳体，为一导体材质，并相对于该接地壳体设置；以及

一射频识别模块，设置于该接地壳体与该电场耦合壳体之间，并包含：

一射频识别芯片；以及

一电场耦合单元，与该射频识别芯片电性连结，并用以接收该驱动信号与发送该识别信号；

其中，当该电场耦合壳体接收该驱动信号与该识别信号中的至少一个时，与该接地壳体间产生一增强电场，并提高该驱动信号与该识别信号中至少一个的信号强度。

2.根据权利要求1所述的无线射频标签，其特征在于，该电场耦合壳体更包含：

一接地部，电性连结于该接地壳体；以及

一耦合部，自该接地部延伸出；

其中，当该电场耦合壳体接收该驱动信号与该识别信号中的至少一个时，该耦合部与该接地壳体间产生该增强电场，并提高该驱动信号与该识别信号中至少一个的信号强度。

3.根据权利要求2所述的无线射频标签，其特征在于，该接地部利用至少一导线与至少一金属片中的至少一者电性连结于该接地壳体。

4.根据权利要求1所述的无线射频标签，其特征在于，该电场耦合单元包括一电感与一电容，且该电感、该电容与该射频识别芯片互相呈并联。

5.根据权利要求1所述的无线射频标签，其特征在于，该电容为一平板电容。

6.根据权利要求1所述的无线射频标签，其特征在于，更包含一绝缘壳体，该绝缘壳体设置于该电场耦合壳体与该接地壳体之间。

7.根据权利要求6所述的无线射频标签，其特征在于，该绝缘壳体由一塑胶材质所组成。