CN102542321B - 新型可减少尺寸的uhf_rfid抗金属标签及天线 - Google Patents

Abstract

一种新型可减少尺寸的UHF_RFID抗金属标签，包括天线与IC芯片，所述天线进一步包括介质基片，介质基片的一面设置接地层，其对应面上设置辐射电极层，所述辐射电极层通过第一馈线与IC芯片的RF端口连接，所述接地层直接或通过第二馈线与IC芯片的GND端口连接,所述辐射电极层与接地层之间设置至少一导电金属条，通过所述导电金属条使得辐射电极层与接地层连接，导电金属条的宽度小于1cm，并且，第一馈线、第二馈线和导电金属条设置在同一侧面。本发明能够减少天线及标签的尺寸。

Description

新型可减少尺寸的UHF_RFID抗金属标签及天线

技术领域

本发明涉及RFID（无线射频识别）标签，尤其涉及一种UHF（超高频，UHF -Ultra High Frequency) RFID标签。 

背景技术

射频识别系统通常由读写器(Reader)、射频标签(RFID Tag)和操作系统等三部分构成。附着在待识别物体上的射频标签内存有约定格式的电子数据，作为待识别物品的标识性信息。读写器可无接触地读出标签中所存的电子数据或者将信息写入标签，从而实现对各类物体的自动识别和管理。读写器与射频标签按照约定的通信协议采用先进的射频技术互相通信，基本通讯过程如下：(1)读写器作用范围内的标签接收读写器发送的载波能量，上电复位； (2)标签接收读写器发送的命令并进行操作； (3)读写器发出选择和盘存命令对标签进行识别，选定单个标签进行通讯，其余标签暂时处于休眠状态； (4)被识别的标签执行读写器发送的访问命令，并通过反向散射调制方式向读写器发送数据信息，进入睡眠状态，此后不再对读写器应答； (5)读写器对余下标签继续搜索，重复(3) (4)分别唤醒单个标签进行读取，直至识别出所有标签。 

每一标签上至少包含有天线和IC芯片。IC芯片上存储有电子数据，而天线的性能对整个射频识别系统的工作指标有着关键性的作用。现有的一种抗金属的UHF_RFID标签天线是在一个薄介质基片上，在该基片的一面附上金属薄层作为接地层，对面的另一面用光刻腐蚀或印刷的方法制成一定形状的金属贴片（即辐射电极层），利用微带线或探针对贴片馈电构成的天线，在该基片的金属贴片上方或侧面或底部设置IC芯片，IC芯片通过微带线或探针等与金属贴片以及接地层连接。 

所述辐射电极层通过微带线或探针与IC芯片的RF端口连接，所述接地层通过一段金属层或直接与IC芯片的GND端口连接。现有天线与波长一般存在着直接的关系，比如，一种天线要求的尺寸为波导波长的二分之一，即波导波长对天线的尺寸有着决定的因素。一般的，有一种方法即采用高介电常数的电介质材料，如高介电常数陶瓷来降低波导波长，从而减少天线及标签尺寸。但是高介电常数的电介质材料的使用会极大的提高产品成本。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型可减少尺寸的UHF_RFID抗金属标签，以解决现有技术中标签中天线的尺寸与波导波长有关，不能缩减天线的尺寸，进而影响缩减标签尺寸的技术问题。 

本发明的另一目的在于提供一种天线，以解决现有技术中标签中天线的尺寸与波导波长有关，不能缩减天线的尺寸，进而影响缩减标签尺寸的技术问题。 

一种新型可减少尺寸的UHF_RFID抗金属标签，包括天线与IC芯片，所述天线进一步包括介质基片，介质基片的一面设置接地层，其对应面上设置辐射电极层，所述辐射电极层通过第一馈线与IC芯片的RF端口连接，所述接地层直接或通过第二馈线与IC芯片的GND端口连接,所述辐射电极层与接地层之间设置至少一导电金属条，通过所述导电金属条使得辐射电极层与接地层连接，导电金属条的宽度小于1cm，并且，第一馈线、第二馈线和导电金属条设置在同一侧面。 

较佳地，所述辐射电极层通过一段金属层与IC芯片的RF端口连接。 

较佳地，所述IC芯片设置在介质基片的侧面或上面。 

一种新型可减少尺寸的UHF_RFID抗金属标签，包括天线与IC芯片，所述天线进一步包括介质基片，介质基片的一面设置接地层，其对应面上设置辐射电极层，所述辐射电极层通过第一馈线与IC芯片的RF端口连接，所述接地层或直接通过第二馈线与IC芯片的GND端口连接,所述辐射电极层与接地层之间设置至少一电感，通过所述电感使得辐射电极层与接地层连接，导电金属条的宽度小于1cm，并且，第一馈线、第二馈线和导电金属条设置在同一侧面。 

一种天线，所述天线进一步包括介质基片，介质基片的一面设置接地层，其对应面上设置辐射电极层，所述辐射电极层通过第一馈线与IC芯片连接，所述接地层通过一段金属层或直接通过第二馈线与IC芯片连接,所述辐射电极层与接地层之间设置至少一导电金属条/电感，通过所述金属条/电感使得辐射电极层与接地层直接连接，导电金属条的宽度小于1cm，并且，第一馈线、第二馈线和导电金属条设置在同一侧面。 

较佳地，所述导电金属条/电感设置在介质基片的侧面或内部。 

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明能够减少天线及标签的尺寸，并且，第一馈线、第二馈线和导电金属条设置在同一侧面，这样，按装非常方便。特别适合操作人员的按装、维修，还有，经实验表明，导电金属条的宽度小于1cm时，也具有导通作用，并且拥有更佳的电气性能。而且，只有宽度小于1cm时，才能方便将第一馈线、第二馈线和导电金属条设置在同一侧面，使得布局更为合理。 

附图说明

图1为一种新型可减少尺寸的UHF_RFID抗金属标签的原理某一侧面示意图; 

图2为天线的设计原理在Smith chart中的阻抗分析图；

图3为本发明标签设计的原理图。

具体实施方式

实施例一 

请参阅图1，其为一种新型可减少尺寸的UHF_RFID抗金属标签的某一侧面示意图，包括天线与IC芯片14，所述天线进一步包括介质基片11，介质基片11的一面设置接地层13，其对应面上设置辐射电极层12，所述辐射电极层12通过第一馈线与IC芯片14的RF端口连接，所述接地层13直接或通过第二馈线与IC芯片14的GND端口连接,所述辐射电极层12与接地层13之间设置至少一导电金属条15，通过所述金属条15使得辐射电极层12与接地层13连接。

所述导电金属条15可以为金属材质，能达到辐射电极层12与接地层13连接的功效即可，该导电金属条15主要是金属材质，也可以是其它导电性较好的材质。导电金属条15可以是条状，也可以是线状，也可以是不规则形状，只要使得辐射电极层12与接地层13连接即可。 

一般上，所述导电金属条15设置在介质基片11的侧面或内部上，当导电金属条15为一条时，可以是设置在介质基片11的任何一个侧面上。当导电金属条15为多条时，可以只设置在介质基片11的一个侧面上，也可以分别设置在不同的介质基片11的侧面上。导电金属条15可以利用工艺制作至介质基片11的内部。在本实例中，导电金属条15一般设置在同一个侧面。 

导电金属条15的宽度小于1cm，并且，第一馈线、第二馈线和导电金属条设置在同一侧面。第一馈线、第二馈线和导电金属条设置在同一侧面，这样，按装非常方便。特别适合操作人员的按装、维修，还有，经实验表明，导电金属条的宽度小于1cm时，也具有导通作用，并且拥有更佳的电气性能。而且，只有宽度小于1cm时，才能方便将第一馈线、第二馈线和导电金属条设置在同一侧面，使得布局更为合理。当导电金属条15为多条时，可以并列设置在同一个侧面，这样的设计，方便按装，也方便根据天线的具体要求增减导电金属条15的条数。 

请参阅图2，在Smith chart中的动作曲线中，“1”处为小型天线未加导电金属条前的阻抗。“1”的位置的公式： 

Φ°= 

其中：L为标签天线的长度，f为标签的工作频率，为天线介质体的等效介电常数，c为真空下光速。当选定介质基片时，为常数，另外f和c也是常数，Φ°和L存在直接关系。然而，如果我们使用一般微带天线的做法，直接把阻抗做到“2”的位置，它的尺寸会是到达“1”的位置的约2倍多。

本发明想到，“3”为一般芯片的阻抗位置，现在，“2”和“3”达到共轭，所以能实现匹配。导电金属条的功能有如短路电感的作用，在Smith chart中，可调节短路部件与芯片连接部位的相对位置和短路部件的长度和宽度达到准确的从“1”→“2”的过程。 

也就是说，从“1”到“2”的匹配过程，产生了曲线“1，2”，不同的天线尺寸会带来不同的“1”的位置，而我们的目标“2”是定的，为了实现不同的曲线“1，2”，我们可以用设置不同个数的导电金属条，及不同的导电金属条长度（从辐射电极层到接地层的行进长度和宽度（线宽），和不同的导电金属条相对于芯片的安置位置的距离，增加导电金属条个数和导电金属条宽度可以使曲线“1，2”变长，增加导电金属条长度和使导电金属条远离芯片可以使曲线“1，2”变短. 

    图3是标签设计的原理图，图中chip为本发明所述的芯片，图中antenna为无导电金属条前的天线 原理图，图中L即为导电金属条所产生的作用类似与一个并联在IC芯片边上的电感。图3中L的作用将在图2中产生如曲线“1，2”的过程。L变大将使曲线“1，2”变短，L变小将使曲线“1，2”变长。而增加导电金属条个数和导电金属条宽度将使L变小，增加导电金属条长度和使导电金属条远离芯片将使L变大。

实施例二 

导电金属条用电感来替代。事实上，电感的Q值比较低，其的损耗值比导电金属条大，虽然导电金属条的实现效果比电感好，但是电感也是可以实现的。

一种新型可减少尺寸的UHF_RFID抗金属标签，包括天线与IC芯片，所述天线进一步包括介质基片，介质基片的一面设置接地层，其对应面上设置辐射电极层，所述辐射电极层通过第一馈线与IC芯片的RF端口连接，所述接地层通过一段金属层或直接通过第二馈线与IC芯片的GND端口连接,所述辐射电极层与接地层之间设置至少一电感，通过所述电感使得辐射电极层与接地层连接，导电金属条的宽度小于1cm，并且，第一馈线、第二馈线和电感设置在同一侧面。 

    所述电感设置在介质基片的侧面或内部. 

应用例

一种天线，包括介质基片，介质基片的一面设置接地层，其对应面上设置辐射电极层，所述辐射电极层通过一段金属层再通过第一馈线与IC芯片连接，所述接地层通过一段金属层或直接通过第二馈线与IC芯片连接,所述辐射电极层与接地层之间设置至少一导电金属条/电感，通过所述金属条/电感使得辐射电极层与接地层直接连接，导电金属条的宽度小于1cm，并且，第一馈线、第二馈线和金属条/电感设置在同一侧面。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本发明的保护范围内。 

Claims (6)

1.一种可减少尺寸的UHF_RFID抗金属标签，包括天线与IC芯片，所述天线进一步包括介质基片，介质基片的一面设置接地层，其对应面上设置辐射电极层，所述辐射电极层通过第一微带馈线与IC芯片的RF端口连接，所述接地层直接或通过第二微带馈线与IC芯片的GND端口连接,所述辐射电极层与接地层之间设置至少一导电金属条，通过所述导电金属条使得辐射电极层与接地层连接，导电金属条的宽度小于1cm，并且，第一微带馈线、第二微带馈线和导电金属条设置在同一侧面；所述IC芯片设置在介质基片的侧面或上面，所述导电金属条的个数、长度、线宽及其相对于所述IC芯片的位置可以根据需要进行调整。

2.如权利要求1所述的可减少尺寸的UHF_RFID抗金属标签，其特征在于，所述辐射电极层通过一段金属层与IC芯片的RF端口连接。

3.如权利要求1所述的可减少尺寸的UHF_RFID抗金属标签，其特征在于，多个导电金属条为并列在同一侧面。

4.一种可减少尺寸的UHF_RFID抗金属标签，包括天线与IC芯片，所述天线进一步包括介质基片，介质基片的一面设置接地层，其对应面上设置辐射电极层，所述辐射电极层通过第一微带馈线与IC芯片的RF端口连接，所述接地层直接或通过第二微带馈线与IC芯片的GND端口连接,所述辐射电极层与接地层之间设置至少一电感，通过所述电感使得辐射电极层与接地层连接，并且，第一微带馈线、第二微带馈线和电感设置在同一侧面；所述IC芯片设置在介质基片的侧面或上面。

5.一种天线，其特征在于，所述天线进一步包括介质基片，介质基片的一面设置接地层，其对应面上设置辐射电极层，所述辐射电极层通过一段金属层再通过第一微带馈线与IC芯片连接，所述接地层通过一段金属层或直接通过第二微带馈线与IC芯片连接,所述辐射电极层与接地层之间设置至少一导电金属条/电感，通过所述导电金属条/电感使得辐射电极层与接地层直接连接，导电金属条的宽度小于1cm，并且，第一微带馈线、第二微带馈线和导电金属条/电感设置在同一侧面；所述IC芯片设置在介质基片的侧面或上面，所述导电金属条的个数、长度、线宽及其相对于所述IC芯片的位置可以根据需要进行调整。

6.如权利要求5所述的天线，其特征在于，所述导电金属条/电感设置在介质基片的侧面或上面。