CN103646276A - 一种无源宽频带平面电子标签 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线射频识别(RFID)领域，提供了一种无源宽频带平面电子标签。该标签包括天线、芯片和基板，所述基板呈矩形设置，收容所述天线和芯片，其中，所述天线与芯片匹配。所述天线包括三角形馈电环及耦合偶极子，所述三角形馈电环位于所述基板的中心。所述耦合偶极子设有左臂和右臂，所述左臂为自相似结构，由不同阶Sierpinski三角形等比例缩放叠加而成，其中不同阶标准Sierpinski三角形由三阶Sierpinski三角形、二阶Sierpinski三角形和一阶Sierpinski三角形构成。所述左臂与右臂呈镜像设置，左臂同右臂连接在一起；所述三角形馈电环位于靠近偶极子中心的位置。所述芯片位于三角形馈电环上。本发明无源宽频带平面电子标签识读距离较远，频带较宽，适用性强。

Description

一种无源宽频带平面电子标签

技术领域：

本发明涉及一款无源宽频带平面电子标签，属微波通讯技术领域，可覆盖860MHz～960MHz整个UHF RFID频段。

背景技术：

传统的物流盘点和仓储管理需要耗费大量的人力资源且容易出错，RFID电子标签的使用可以方便的解决上述问题，节省人力物力而且出错率低，方便监控和跟踪。物流盘点和仓储管理的货物种类繁多，需要RFID电子标签有普遍的适用性，并且应用时需要达到一定的识读距离和识读率，方便货物盘点。针对这些问题，本发明设计了一款无源宽频带平面电子标签，频带较宽，识读距离较远，形式简单，适用性强，可以方便的解决上述问题。

发明内容：

本发明的主要目的是提供一款无源宽频带平面电子标签，旨在有较强的适用性，方便用于种类繁多的货物的物流盘点和仓储管理。

本发明无源宽频带平面电子标签包括天线、芯片和基板，所述基板收容所述天线和芯片，其中，所述天线与芯片匹配。所述天线包括馈电环及耦合偶极子，所述馈电环位于所述基板的中心。所述耦合偶极子设有左臂和右臂，所述左臂为自相似结构，由三个不同阶Sierpinski三角形等比例缩放叠加而成，其中不同阶标准Sierpinski三角形由三阶Sierpinski三角形、二阶Sierpinski三角形和一阶Sierpinski三角形构成。所述左臂与右臂呈镜像设置，左臂同右臂连接在一起；所述馈电环位于靠近偶极子中心的位置。所述芯片位于馈电环上。

所述天线材质包括以下材质中的这一种：铜、铝、银浆及导电油墨。

所述基板的材质包括以下材质中的一种：易碎纸、PVC、ABS、PET或PI。

所述馈电环的形状包括以下形状中的一种：方形、三角形、多边形、椭圆形或矩形。

所述齿形对数周期的齿的数量及尺寸可根据实际情改变。

所述基板的尺寸范围为长125mm～130mm，宽45mm～50mm。

本发明无源宽频带平面电子标签中，天线设置有馈电环及耦合偶极子，其中耦合偶极子设有互为镜像的左右臂，所述天线包括馈电环及耦合偶极子，所述馈电环位于所述基板的中心。所述耦合偶极子设有左臂和右臂，所述左臂为自相似结构，由不同阶Sierpinski三角形等比例缩放叠加而成，其中不同阶标准Sierpinski三角形由三阶Sierpinski三角形、二阶Sierpinski三角形和一阶Sierpinski三角形构成。所述左臂与右臂呈镜像设置，左臂同右臂连接在一起。通过调整偶极子的自相似结构数量或者尺寸及缩放比例可以方便的调节天线工作的频率，并且调整馈电环尺寸及馈电环距偶极子的距离可以调节天线的阻抗，使天线阻抗与芯片共轭，使标签输出最大功率，从而进一步达到延长读写距离的目的。

附图说明：

图1是本发明的一个实施例中无源宽频带平面电子标签的结构示意图

具体实施方式：

此处所描述的具体实施实例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，本实施例中宽频带电子标签包括天线10、芯片20和基板30，所述基板30呈矩形设置，用于收容所述天线10和芯片20，其中所述天线10与芯片20匹配，天线10包含偶极子12及馈电环11，所述三角形馈电环11位于靠近偶极子12中心的位置。所述芯片30位于三角形馈电环11上。所述偶极子12设有左臂和右臂，所述左臂设有三个不同阶Sierpinski三角形等比例缩放叠加而成，其中不同阶标准Sierpinski三角形由三阶Sierpinski三角形1211、二阶Sierpinski三角形1212和一阶Sierpinski三角形1213构成。所述右臂122和左臂121镜像对称。

基板30的形状和尺寸可按照所贴的物体或封装的模具具体要求设置。例如在一实施例中，可将基板30设置成矩形，其尺寸范围为长125～130mm，宽40～45mm。基板30的材质可以为以下塑料材质中的聚氯乙烯PVC、树脂胶ABS、聚对苯基甲酸乙二醇酯PET或聚酰亚胺PI等。由于基板30材料的介电常数和厚度影响天线10的传输效率，可进一步选取相对柔性的绝缘材质作为基板30的材质，并根据天线10的尺寸设置基板30的厚度为0.1～0.3mm。

馈电环11的外形可以为三角形、圆形、方形、多边形或椭圆形等。参照图1，在已实施中，短路环11的外形为三角形，其位于靠近偶极子12中心的位置。由于天线10的信号是靠偶极子部分辐射的，而偶极子的自相似结构和不同阶等比例缩放的Sierpinski三角形叠加的设计是为了拓展带宽，且保持整个天线形状为长矩形设计，方便地贴在物体上或封装在模具中使用。

偶极子12的左臂和右臂互为镜像设置，天线10的两个臂相连接。右臂与左臂互为镜像设置，因为右臂的结构可以参照左臂，在此不做赘述。

在一实施例中可以通过调整三角形馈电环11尺寸来实现天线10与芯片20共轭匹配。共轭匹配是指在信号源给定的情况下，天线阻抗与芯片阻抗共轭，当两者共轭时输出功率最大。本实施例宽频带电子标签中天线10与芯片20的共轭匹配是指天线10的阻抗与芯片20的阻抗共轭匹配，从而输出最大功率。天线10的阻抗与芯片20的阻抗共轭可通过调整三角形馈电环11和偶极子的尺寸来实现。例如可根据所贴物体或要封装的模具大小及材质等，变小或变大环的大小或者宽度从而使天线10的阻抗与芯片20的阻抗相等，已达到输出最大功率的目的。天线10的输出功率最大，其传输距离相应地延长，因而可进一步延长宽频带电子标签的读写距离。

上述左臂为自相似结构，由三个不同阶Sierpinski三角形等比例缩放叠加而成，其中不同阶标准Sierpinski三角形由三阶Sierpinski三角形1211、二阶Sierpinski三角形1212和一阶Sierpinski三角形1213构成。在一实施例中，还可以通过调节Sierpinski三角形1211、1212、1213的缩放比例和尺寸来调整天线10的工作频段并微调天线10的阻抗，以适配于超高频使用范围并达到延长传输距离的目的。例如，可以调整Sierpinski三角形1211、1212、1213的缩放比例和尺寸来调整工作频段和频带宽度，使宽频带电子标签的中心频点落在902～928MHz，使宽频带电子标签的驻波在840～960MHz的范围内均小于1.5.

天线10的材质可以为铜、铝和银等，可以通过蚀刻工艺、沉淀工艺或印刷工艺与基板30固定连接，芯片20既可以采用导电胶将芯片到封装在天线10中短路环11上，也可以用金线或铝线邦定机用金线或铝线将芯片20绑定在短路环11上。

上述实施例中，各部分的尺寸可以按照厂家要求的标签的大小进行设置，使用时可以直接粘贴在物体上。

无源宽频带平面电子标签中设有上述天线10、芯片20以及基板30，可以得到较远的读取距离和较宽的带宽。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构变换，或者直接、间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一款无源宽频带平面电子标签，其特征在于，标签为薄片，基板收容所述天线和芯片，其中，天线与芯片匹配，所述天线包括馈电环及耦合偶极子，馈电环位于基板的中心，耦合偶极子设有左臂和右臂，左臂为自相似结构，由三个不同阶Sierpinski三角形等比例缩放叠加而成，其中不同阶标准Sierpinski三角形由三阶Sierpinski三角形、二阶Sierpinski三角形和一阶Sierpinski三角形构成，左臂与右臂呈镜像设置，左臂同右臂连接在一起；馈电环位于靠近偶极子中心的位置，芯片位于馈电环上。

2.根据权利要求1所述的标签，其特征在于，所述天线材质可以是铜或铝或银浆或导电油墨。

3.根据权利要求1所述的标签，其特征在于，所述基板的材质可以是易碎纸或聚氯乙烯PVC或树脂胶ABS或聚对苯基甲酸乙二醇酯PET或聚酰亚胺PI。

4.根据权利要求1所述的标签，其特征在于，所述馈电环的形状可以是方形或三角形或多边形或椭圆形或矩形。

5.根据权利要求1所述的标签，其特征在于，所述偶极子的自相似结构的形状可以是方形或多边形或椭圆弧形，通过调整三角形馈电环尺寸及与偶极子距离来实现天线与芯片共轭匹配。

6.根据权利要求1所述的标签，其特征在于，所述基板的形状可以是方形或多边形或椭圆形或圆形。

7.根据权利要求1所述的标签，其特征在于，所述基板的尺寸范围为长125mm～130mm，宽40mm～45mm。