CN103164733B - 一种具有选择识别功能的电子标签结构 - Google Patents
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Abstract
一种具有选择识别功能的电子标签结构，涉及射频识别技术领域。本发明包括矩形的基板、由基板表面的金属走线组成的标签天线以及标签芯片组成的标签体。其结构特点是，所述金属走线分为两部分，一部分是矩形且豁口的金属环，一部分是呈形弯曲的偶极子，金属环位于偶极子中部的上方。偶极子的底部中部部位断开形成手的触发位置，标签芯片的两个引脚与金属环豁口处的两端形成电学连接。同现有技术相比，本发明可以由电子标签持有者有选择的将电子标签设定为是否对外表现出正常的读写灵敏度，保证标签不被误读或者非法入侵。
Description
技术领域
本发明涉及射频识别技术领域，特别是具有选择识别功能的电子标签结构。
背景技术
RFID是射频识别技术的英文(RadioFrequencyIdentification)的缩写，射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。RFID系统通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预。作为条形码的无线版本，RFID标签具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点，在生产、零售、物流、交通等各个行业等各个行业有着广阔的应用前景。
现有技术中，RFID电子标签由标签芯片和与芯片连接的标签天线组成。在相当一部分超高频射频识别的应用中，希望电子标签具有选择识别的功能，即读写器精确的识别目标电子标签，而不会误读目标电子标签附近的其它电子标签，影响识别结果的准确性；作为电子标签的持有者也能自由选择是否被读写器识别，这样可以保护标签持有者的隐私数据不被非法窃取。事实上，可选择识别的电子标签在门禁管理领域、集装箱的监管领域等，都有着较大的实际需求，而现有的超高频产品解决方案中还没有一种可以让使用者自由控制通信的手段，特别是在信息安全问题日益严峻的今天，这一缺陷在一定程度上制约了超高频电子标签的应用范围。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种具有选择识别功能的电子标签结构。它可以由电子标签持有者有选择的将电子标签设定为是否对外表现出正常的读写灵敏度，保证标签不被误读或者非法入侵。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：
一种具有选择识别功能的电子标签结构，它包括矩形的基板、由基板表面的金属走线组成的标签天线以及标签芯片组成的标签体。其结构特点是，所述金属走线分为两部分，一部分是矩形且豁口的金属环，一部分是呈形弯曲的偶极子，金属环位于偶极子中部的上方。偶极子的底部中部部位断开形成手的触发位置，标签芯片的两个引脚与金属环豁口处的两端形成电学连接。
本发明由于采用了上述结构，金属环与偶极子相对独立，它们之间通过电磁耦合作用进行能量的交换。金属环与标签芯片电连接，标签天线阻抗对金属环的尺寸变化很敏感，所以调节金属环尺寸能够方便并有效的调节标签天线阻抗，从而与标签芯片阻抗共轭匹配，以达到最大能量传输。在读写器与电子标签的通信中，金属环通过电磁耦合作用感应读写器发射的场，金属环在近场通信中起主要作用；偶极子通过远场辐射在远场通信中起主要作用。通常情况下，偶极子是断开的，就失去了远场辐射的功能，只有金属环在近场能够正常工作，所以读写器与电子标签在距离非常近能量非常强的情况下才能够正常通信，而远场完全无法实现通信。当把人的手或者人体其他部位放在偶极子的断开位置时，由于人体本身是导体，具有分布式电容和电阻，可以使偶极子臂断开的连接通过电磁耦合作用重新建立起来，偶极子就可以在远场辐射电磁波，此时电子标签和读写器能够在远场正常通信。这样我们就可以通过手触摸方便的控制读写器是否与电子标签通信，不会在远场误读，同样也不会使隐私数据外泄。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为实施例中本发明标签天线的阻抗曲线图；
图3为实施例中本发明标签天线有手触发时的阻抗曲线图；
图4为实施例中本发明标签天线有手触发时，标签天线与芯片的功率反射损耗曲线图。
具体实施方式
参看图1，本发明包括矩形的基板1、由基板1表面的金属走线2组成的标签天线3以及标签芯片4组成的标签体。金属走线2分为两部分，一部分是矩形且豁口的金属环5，一部分是呈形弯曲的偶极子6，金属环5位于偶极子6中部的上方。偶极子6的底部中部部位断开形成手的触发位置7，标签芯片4的两个引脚与金属环5豁口处的两端形成电学连接。
本发明中基板1采用普通FR4印刷电路板，厚度为0.8mm，介电常数是4.4，损耗角正切为0.02，标签天线3可以封在尺寸是86mm×54mm的ISO标准白卡内；金属走线2的宽是1mm，金属环5的边长是12mm，金属环与偶极子6的间距为1mm。
无源超高频电子标签需要通过整流阅读器发出的电磁波来获取能量完成通信。一般来说电子标签芯片的输入阻抗为复数，且为容性，这就需要标签天线具有感性的复数阻抗与之形成共轭匹配，从而达到能量传输最大化。
本发明采用的超高频标签芯片4在922.5MHz频点的阻抗是34-j150Ω。标签天线3在未用手触发，处于自由空间中时的阻抗曲线如图2所示。实线表示标签天线3阻抗实部随频率变化趋势，虚线表示标签天线3阻抗虚部随频率变化趋势；曲线显示标签天线3的实部非常小（只有1ohm左右），即辐射电阻很小，说明标签天线3在远场没有形成有效辐射，不能在远场和读写器正常通信。
手放在标签天线3的触发位置7时的阻抗曲线如图3所示，实线表示有手触发时标签天线3的阻抗实部随频率变化趋势，虚线表示有手触发时标签天线3阻抗虚部随频率变化趋势；阻抗曲线显示标签天线3在有手触发时，其阻抗实部明显增大，即辐射电阻增大，说明标签天线3在远场有辐射损耗，并且在922.5MHz频点的阻抗是：32+j156Ω。用手触发的标签天线3连接标签芯片4时，功率反射损耗曲线如图4所示。频率在904MHz~957MHz范围内，反射损耗都低于-10dB，在922.5MHz频点的值为-20.7dB。可知本发明的标签天线3当有手触发时的输入阻抗在中国超高频射频识别频带范围920MHz~925MHz能够与该标签芯片阻抗实现良好的共轭匹配，从而在远场有很好的读写性能。
需要说明的是，本发明技术方案与ISO标准白卡尺寸相兼容，可以通过Inlay的形式将电子标签植入PVC卡基内，在卡的外表面标识出手指需要接触的位置，这样可以不必直接触碰天线，就可以实现上述功能，这样不但降低了制造成本，同时也大大降低了产生静电破坏芯片的可能性。
上述方案只是本发明的一种具体实施方式，在符合本发明的特征下可以有多种不同的应用方案，这些应用方案只要符合本发明的特征，都应属于本发明的权利保护范围。
Claims (1)
1.一种具有选择识别功能的电子标签结构，它包括矩形的基板（1）、由基板（1）表面的金属走线（2）组成的标签天线（3）以及标签芯片（4）组成的标签体，其特征在于，所述金属走线（2）分为两部分，一部分是矩形且豁口的金属环（5），一部分是呈形弯曲的偶极子（6），金属环（5）位于偶极子（6）中部的上方，偶极子（6）的底部中部部位断开形成手的触发位置（7），标签芯片（4）的两个引脚与金属环（5）豁口处的两端形成电学连接。
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| CN201110412803.4A CN103164733B (zh) | 2011-12-13 | 2011-12-13 | 一种具有选择识别功能的电子标签结构 |
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| CN103164733A CN103164733A (zh) | 2013-06-19 |
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