CN103606002A

CN103606002A - 一种rfid电子标签及其天线

Info

Publication number: CN103606002A
Application number: CN201310631938.9A
Authority: CN
Inventors: 陈其晖
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-11-30
Filing date: 2013-11-30
Publication date: 2014-02-26

Abstract

本发明涉及RFID电子标签及其天线，尤其涉及超高频RFID电子标签及其天线。本发明揭示了一种环形天线处于振子天线端头的螺旋盘处，与振子天线端头的螺旋盘相重叠，环形天线与振子天线可以获得比较充分的电感耦合，从而使得无源RFID电子标签可以实现较远的读出距离；振子天线在其端头盘成多圈的螺旋结构，使振子天线的几何尺寸缩小、制造成本降低；环形天线与振子天线间的相互作用，采取与振子天线端头螺旋盘重叠的电感耦合方式，使得振子天线与环形天线间的耦合不易因弯折或搓揉而损坏；从而实现一种小尺寸、低成本、耐使用、较远读出距离的无源RFID电子标签。

Description

一种RFID电子标签及其天线

技术领域

本发明涉及RFID电子标签及其天线，尤其涉及超高频RFID电子标签及其天线。

背景技术

射频识别技术（RFID）已广泛应用于各个领域，RFID电子标签可以通过读写设备发出的射频信号，电子标签凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的信息。例如：服装、书籍、货物包装等各种物品上固定的电子标签，通过RFID读写设备的识别，在物流环节、单品识别、数量统计等实施中方便使用。

在实际应用中，电子标签固定在物品上时，需要不会影响物品在正常使用中的感受和美观，因此，电子标签的几何尺寸要尽量小、触感要舒适，并且需要受揉搓、挤压、折叠不易损坏。目前惯用技术对于无源超高频电子标签一般采用对称的偶极子天线形式，辐射电场为线极化形式，具有一定的方向性。读写设备在读取方向随机的电子标签时，容易产生漏读的情况。当电子标签尺寸变小时，天线增益降低，天线与芯片间的馈电能力明显下降，使得电子标签的读出距离受到影响；并且，电子标签芯片的位置往往位于标签中间部位，标签受到外力作用变形时，芯片位置正好处于变形位置，芯片与天线的电气连接容易松动甚至脱落，造成标签失效而无法读取。

在电子标签生产制造环节中，电子标签的天线占整个电子标签几何尺寸的绝大部分，对于柔性电子标签天线一定是可柔软弯曲的，柔性天线与刚性芯片间直接的电气连接，在连接的可靠性上和批量生产效率上，都存在问题，造成电子标签成本偏高，不利于广泛推广使用。

发明内容

本发明就是为了实现一种在制作简单、尺寸小的情况下，提高无源RFID电子标签的读写距离；同时也要使得RFID电子标签在使用中不易被搓揉、弯折而损坏；从而实现一种小尺寸、低成本、耐使用、较远读出距离的无源RFID电子标签。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种RFID电子标签及其天线，主要包括标签基材、电子标签芯片、环形天线、天线馈电部和振子天线；振子天线至少一个端头呈螺旋盘形,所述螺旋盘形是指天线端头围绕中心区域逐渐展开或收缩的曲线形状；环形天线两端分别连接两个天线馈电部，两个天线馈电部分别连接电子标签芯片两个不同的端子；环形天线处于振子天线端头的螺旋盘处，与振子天线端头的螺旋盘相互重叠或部分重叠，环形天线与振子天线端头的螺旋盘之间以绝缘层相隔离。

本发明的技术问题另一技术方案：

一种RFID电子标签及其天线，主要包括标签基材、电子标签芯片、接电盘、环形天线、天线馈电部和振子天线；振子天线至少一个端头呈螺旋盘形,所述螺旋盘形是指天线端头围绕中心区域逐渐展开或收缩的曲线形状；环形天线两端分别连接两个天线馈电部，电子标签芯片的两个不同端子分别连接两个接电盘，两个接电盘分别与两个天线馈电部重叠，两个接电盘与两个天线馈电部之间均以绝缘层相隔离；环形天线处于振子天线端头的螺旋盘处，与振子天线端头的螺旋盘相互重叠或部分重叠，环形天线与振子天线端头的螺旋盘之间以绝缘层相隔离。

根据本发明的另一个具体方面，所述环形天线可以是圆形的，可以是方形的，也可以是其他形状的；环形天线上相距最远的两点间的距离不大于10mm。

根据本发明的另一个具体方面，所述环形天线可以是单匝的，也可以是多匝的。

根据本发明的另一个具体方面，所述振子天线端头的螺旋盘形，可以是圆形的，可以是方形的，也可以是其他形状的。

根据本发明的另一个具体方面，所述RFID电子标签具有多个相互不相连接的端头呈螺旋盘形的振子天线，多个振子天线端头的螺旋盘以同向螺旋盘绕；所述环形天线同时与多个振子天线端头的螺旋盘相互重叠或部分重叠。

根据本发明的另一个具体方面，所述振子天线展开呈Y字形，其中至少一个端头呈螺旋盘形；所述环形天线与振子天线呈螺旋盘形的端头相互重叠或部分重叠。

根据本发明的另一个具体方面，所述展开呈Y字形的振子天线，有两个端头为同心的双螺旋盘形；所述环形天线同时与双螺旋盘处相互重叠或部分重叠。

根据本发明的另一个具体方面，所述环形天线是制备在电子标签芯片的基片上，形成片载天线。

根据本发明的另一个具体方面，所述环形天线和振子天线可以是处于不同基材上，环形天线的基材和振子天线的基材可以相互粘接；也可以是处于同一基材上。

根据本发明的另一个具体方面，所述环形天线与电子标签芯片阻抗相匹配。

根据本发明的另一个具体方面，所述端头呈螺旋盘形振子的天线电气长度小于一个波长。

根据本发明的另一个具体方面，所述振子天线材料可以是柔性线路板，也可以是导电油墨，也可以是其他导电材料。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

目前RFID电子标签的惯用技术方案，都是让电感环处于振子天线的中心点附近，而振子天线在其中心点无法形成多圈的结构，往往致使环形天线与振子天线的电感耦合不够充分，影响RFID电子标签的读出距离。振子天线只有在其端头才可以形成多圈的螺旋盘形状，本技术方案让环形天线处于振子天线端头的螺旋盘处，与振子天线端头的螺旋盘相重叠，使得环形天线与振子天线可以获得比较充分的电感耦合，从而使得无源RFID电子标签可以实现较远的读出距离；振子天线在其端头盘成多圈的螺旋结构，又使得振子天线的几何尺寸缩小、制造成本降低；环形天线与振子天线间的相互作用，采取与振子天线端头螺旋盘重叠的电感耦合方式，使得振子天线与环形天线间的耦合不易因弯折或搓揉而损坏；从而实现一种小尺寸、低成本、耐使用、较远读出距离的无源RFID电子标签。

本技术方案让环形天线与振子天线端头的螺旋盘相重叠耦合，使得在标签生产制造中，两部分天线可以分别加工生产，芯片和环形天线的几何尺寸都非常小，芯片与环形天线的连接可以采取密集的集中加工生产方式，之后再将环形天线与振子天线端头的螺旋盘简单粘接；振子天线端头的螺旋盘形状，使得环形天线与螺旋盘重叠对位精度要求低、对位容易，进一步提高了生产效率，降低了生产的不良率，保证了产品的可靠性，降低了产品成本。

附图说明

图1是本发明具体实施方式一示意图。

图2是本发明具体实施方式二示意图。

图3是本发明具体实施方式三示意图。

图4是本发明具体实施方式四示意图。

图5是本发明具体实施方式五示意图。

图6是本发明具体实施方式六示意图。

具体实施方式

具体实施方式一

如图1所示的RFID电子标签100由圆形环形天线110、电子标签芯片120、环氧树脂基板130、振子天线140、聚酰亚胺树脂薄膜基材150组成；环形天线110由制备在环氧树脂基板130上的覆铜层蚀刻制成，并具有的两个馈电部111和112，环形天线110的直径控制在10mm以内；电子标签芯片120安置在环氧树脂绝缘基板130上，环形天线110的两个馈电部111和112与电子标签芯片120上的两个不同端子相连接，形成电子标签环形天线和电子标签芯片组件；振子天线140是由制备在聚酰亚胺树脂薄膜基材150上的覆铜层蚀刻制成，形成柔性线路板振子天线组件，振子天线140的一端为螺旋盘形部分141，振子天线140展开后的电气长度小于一个选用的工作波长；将圆形环形天线110中心与振子天线140的螺旋盘形部分141重叠，并将环氧树脂基板130与聚酰亚胺树脂薄膜基材150粘接在一起，形成无源的RFID电子标签100。

振子天线140接收到RFID读写设备发出的电磁波信号，振子天线140内产生感应电流，并通过端头的螺旋盘141耦合到环形天线110中，环形天线110的两个馈电部111和112再将感应电流传递给电子标签芯片120，电子标签芯片120被激活工作并将其内部信息反馈给环形天线110，再通过耦合由振子天线140反向散射，形成RFID电子标签100与RFID读写设备间的通讯。

具体实施方式二

如图2所示的RFID电子标签200由圆形环形天线210、环氧树脂基板230、电子标签芯片220、接电盘221和222、振子天线240和250、聚酯薄膜基材260、270和280组成；环形天线210为多匝线圈，由制备在聚酯薄膜基材260上的覆铜层蚀刻制成，并具有的两个馈电部211和212，环形天线210的直径控制在10mm以内；接电盘221和222由制备在环氧树脂基板230上的覆铝层蚀刻制成，电子标签芯片220安置在环氧树脂基板230上，电子标签芯片220上的两个不同端子分别连接两个接电盘221和222，形成电子标签芯片组件；振子天线240和250是由制备在聚酯薄膜基材270和280上的覆铝层蚀刻分别制成，振子天线240的两个端头都为螺旋盘形241和242，振子天线250的两个端头也都为螺旋盘形251和252，两个振子天线240和250展开后的电气长度都分别小于一个选用的工作波长；将振子天线240螺旋盘形241与振子天线250螺旋盘形251相重叠，让螺旋盘形241与螺旋盘形251形成同向盘绕的关系，且让振子天线240两个螺旋盘形241和242中心的连线方向与振子天线250两个螺旋盘形251和252中心的连线方向相互垂直，并将聚酯薄膜基材270和280粘接在一起；圆形环形天线210中心再与振子天线240螺旋盘形241以及振子天线250螺旋盘形251重叠，并将聚酯薄膜基材260与聚酯薄膜基材270粘接在一起，再将接电盘221和222分别与圆形环形天线210的两个馈电部211和212重叠，并将环氧树脂基板230与聚酯薄膜基材260粘接在一起，形成无源的RFID电子标签200。

振子天线240和/或250接收到RFID读写设备发出的电磁波信号，振子天线240和振子天线250内产生感应电流，并通过端头的螺旋盘241和251电感性耦合到环形天线210中，环形天线210的两个馈电部211和212再将感应电流通过电容耦合方式分别耦合到接电盘221和222，接电盘221和222再将感应电流传递给电子标签芯片220，电子标签芯片220被激活工作并将其内部信息反馈给环形天线210，再通过耦合由振子天线240或250反向散射，形成RFID电子标签200与RFID读写设备间的通讯。

具体实施方式三

如图3所示的RFID电子标签300由圆形环形天线310、电子标签芯片320、环氧树脂基板330、振子天线340、聚酯薄膜基材350组成；环形天线310由制备在环氧树脂基板330上的覆铝层蚀刻制成，并具有的两个馈电部311和312，环形天线310的直径控制在10mm以内；电子标签芯片320安置在环氧树脂基板330上，环形天线310的两个馈电部311和312与电子标签芯片320上的两个不同端子相连接，形成电子标签环形天线和电子标签芯片组件；振子天线340是由制备在聚酯薄膜基材350上的覆铝层蚀刻制成，振子天线340由两个相互不相连接的端头都呈螺旋盘形的双振子组成，振子天线340双振子展开后的电气长度都分别小于一个选用的工作波长，两个振子的各一端以同向同心盘绕形成双螺旋盘型341，两个振子的各自的另一端也分别为两个螺旋盘形342和343，342和343两个螺旋盘形中心分别与双螺旋盘型341中心的连线为相互正交关系；将圆形环形天线310中心与振子天线340的双螺旋盘形部分341重叠，并将环氧树脂基板330与聚酯薄膜基材350粘接在一起，形成无源的RFID电子标签300。

振子天线340接收到RFID读写设备发出的电磁波信号，振子天线340内产生感应电流，并通过端头的螺旋盘341耦合到环形天线310中，环形天线310的两个馈电部311和312再将感应电流传递给电子标签芯片320，电子标签芯片320被激活工作并将其内部信息反馈给环形天线310，再通过耦合由振子天线340反向散射，形成RFID电子标签300与RFID读写设备间的通讯。

具体实施方式四

如图4所示的RFID电子标签400由方形环形天线410、电子标签芯片420、振子天线440、聚酯薄膜基材450组成；环形天线410由制备在聚酯薄膜基材450正面上的覆铝层蚀刻制成，并具有的两个馈电部411和412；电子标签芯片420安置在聚酯薄膜基材450正面上，环形天线410的两个馈电部411和412与电子标签芯片420上的两个不同端子相连接，振子天线440是由制备在聚酯薄膜基材450反面上的覆铝层蚀刻制成，振子天线440是展开呈Y字的三端头形，其中两个端头以同心同向盘绕形成双螺旋盘型441呈方形，振子天线440展开后的电气长度小于一个选用的工作波长；方形环形天线410中心与振子天线440的双螺旋盘形部分441在聚酯薄膜基材450正反两面重叠，形成无源的RFID电子标签400。

振子天线440接收到RFID读写设备发出的电磁波信号，振子天线440内产生感应电流，并通过端头的螺旋盘441耦合到环形天线410中，环形天线410的两个馈电部411和412再将感应电流传递给电子标签芯片420，电子标签芯片420被激活工作并将其内部信息反馈给环形天线410，再通过耦合由振子天线440反向散射，形成RFID电子标签400与RFID读写设备间的通讯。

具体实施方式五

如图5所示的RFID电子标签500由五边形环形天线510、电子标签芯片520、纸质基材530、振子天线540、纸质基材550组成；环形天线510由印刷在纸质基材530上的导电银浆油墨制成，并具有的两个馈电部511和512，五边形环形天线510任意两个对角线长度控制在10mm以内；电子标签芯片520安置在纸质基材530上，环形天线510的两个馈电部511和512与电子标签芯片520上的两个不同端子相连接，形成电子标签环形天线和电子标签芯片组件；振子天线540是由印刷在纸质基材550上的导电银浆油墨制成，形成纸质印刷振子天线组件，振子天线540是展开呈Y字的三端形，其中一个端头以八角形盘绕形成螺旋盘型541，振子天线540展开后的电气长度小于一个选用的工作波长；将五边形环形天线510中心与振子天线540的螺旋盘形部分541重叠，并将纸质基材530与550粘接在一起，形成无源的RFID电子标签500。

振子天线540接收到RFID读写设备发出的电磁波信号，振子天线540内产生感应电流，并通过端头的螺旋盘541耦合到环形天线510中，环形天线510的两个馈电部511和512将感应电流传递给电子标签芯片520，电子标签芯片520被激活工作并将其内部信息反馈给环形天线510，再通过耦合由振子天线540反向散射形成RFID电子标签500与RFID读写设备间的通讯。

具体实施方式六

如图6所示的RFID电子标签600由方形环形天线610、电子标签芯片620、振子天线640、纸质基材650组成；环形天线610制备在电子标签芯片620的同一基片上，环形天线610的两端分别与电子标签芯片620的两个不同端子相连接，形成片载天线；振子天线640是由印刷在纸质基材650上的导电银浆油墨制成，振子天线640两个端头分别盘绕形成螺旋盘型641和642，振子天线640展开后的电气长度小于一个选用的工作波长；将带有片载天线的电子标签芯片620安置在振子天线640的纸质基材650上，并将片载环形天线610的中心与振子天线640的螺旋盘形部分641中心重叠，形成无源的RFID电子标签600。

振子天线640接收到RFID读写设备发出的电磁波信号，振子天线640内产生感应电流，并通过端头的螺旋盘641耦合到环形天线610中，环形天线610再将感应电流传递给电子标签芯片620，电子标签芯片620被激活工作并将其内部信息反馈给环形天线610，再通过耦合由振子天线640反向散射，形成RFID电子标签600与RFID读写设备间的通讯。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种RFID电子标签及其天线，主要包括标签基材、电子标签芯片、环形天线、天线馈电部和振子天线；其特征在于：

振子天线至少一个端头呈螺旋盘形,所述螺旋盘形是指天线端头围绕中心区域逐渐展开或收缩的曲线形状；环形天线两端分别连接两个天线馈电部，两个天线馈电部分别连接电子标签芯片两个不同的端子；环形天线处于振子天线端头的螺旋盘处，与振子天线端头的螺旋盘相互重叠或部分重叠，环形天线与振子天线端头的螺旋盘之间以绝缘层相隔离。

2.根据权利要求1所述的RFID电子标签及其天线，其特征在于：

所述环形天线是制备在电子标签芯片的基片上，形成片载天线。

3.一种RFID电子标签及其天线，主要包括标签基材、电子标签芯片、接电盘、环形天线、天线馈电部和振子天线；其特征在于：

振子天线至少一个端头呈螺旋盘形,所述螺旋盘形是指天线端头围绕中心区域逐渐展开或收缩的曲线形状；环形天线两端分别连接两个天线馈电部，电子标签芯片的两个不同端子分别连接两个接电盘，两个接电盘分别与两个天线馈电部重叠，两个接电盘与两个天线馈电部之间均以绝缘层相隔离；环形天线处于振子天线端头的螺旋盘处，与振子天线端头的螺旋盘相互重叠或部分重叠，环形天线与振子天线端头的螺旋盘之间以绝缘层相隔离。

4.根据权利要求1或3所述的RFID电子标签及其天线，其特征在于：

所述环形天线可以是圆形的，可以是方形的，也可以是其他形状的；环形天线上相距最远的两点间的距离不大于10mm。

5.根据权利要求1或3所述的RFID电子标签及其天线，其特征在于：

所述环形天线可以是单匝的，也可以是多匝形的。

6.根据权利要求1或3所述的RFID电子标签及其天线，其特征在于：

所述振子天线端头的螺旋盘形，可以是圆形的，可以是方形的，也可以是其他形状的。

7.根据权利要求1或3所述的RFID电子标签及其天线，其特征在于：

所述RFID电子标签具有多个相互不连接的端头呈螺旋盘形的振子天线，多个振子天线端头的螺旋盘以同向螺旋盘绕；所述环形天线同时与多个振子天线端头的螺旋盘相互重叠或部分重叠。

8.根据权利要求1或3所述的RFID电子标签及其天线，其特征在于：

所述振子天线展开呈Y字形，其中至少一个端头呈螺旋盘形；所述环形天线与振子天线呈螺旋盘形的端头相互重叠或部分重叠。

9.根据权利要求8所述的RFID电子标签及其天线，其特征在于：

所述展开呈Y字形的振子天线，有两个端头为同心的双螺旋盘形；所述环形天线同时与双螺旋盘处相互重叠或部分重叠。

10.根据权利要求1或3所述的RFID电子标签及其天线，其特征在于：

所述环形天线和振子天线可以是处于不同基材上，环形天线的基材和振子天线的基材相互粘接；也可以是处于同一基材上。

11.根据权利要求1或3所述的RFID电子标签及其天线，其特征在于：

所述端头呈螺旋盘形振子天线的电气长度小于一个波长。

12.根据权利要求1或3所述的RFID电子标签及其天线，其特征在于：

所述振子天线材料可以是柔性线路板，也可以是导电油墨，也可以是其他导电材料。