CN103679247A

CN103679247A - 一种可用于金属产品的电子标签

Info

Publication number: CN103679247A
Application number: CN201210315465.7A
Authority: CN
Inventors: 祝辰
Original assignee: SUZHOU DIGICAN TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SUZHOU DIGICAN TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明提供一种可用于金属产品的电子标签，包括射频识别芯片和天线，所述天线包括辐射体和反射体，所述辐射体与所述射频识别芯片相连接，所述辐射体与所述反射体之间设有绝缘介质，所述辐射体在其边缘处与所述反射体相连接，所述辐射体与所述反射体的材质皆为金属材质。本发明的优点在于，天线为平面形，有利于射频识别芯片的定位安装；结构轻薄小巧，有效降低生产成本，粘贴方便；可以适用于金属环境，将本发明安装在金属产品上，可以将整个金属产品作为本发明中的天线的一部分，有效降低了生产成本，且适当增强了电磁波的强度，减弱金属对射频信号及标签阻抗的影响。

Description

一种可用于金属产品的电子标签

技术领域

本发明涉及射频识别技术领域，尤其是一种可用于金属产品的电子标签。

背景技术

RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它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，用于控制、检测和跟踪物体。射频识别系统，包括由耦合元件及芯片组成的RFID标签，用于读取标签信息的RFID读写器，以及在标签和读写器间传递射频信号的RFID天线。

现有技术的电子标签，通常包括RFID标签和RFID天线，这种电子标签的不足之处在于，该标签不能用于金属制品上。若上述电子标签直接贴附于金属表面上，由于金属表面对入射电磁波的反射作用，将会有较强的反方向电磁波也穿过电子标签。入射波与反射波相位叠加后相互会抵消，RF电磁强度大大削弱，严重地影响读写器对RFID标签的读取距离，甚至导致无法读取RFID标签上的数据。读写器与RFID标签间产生的磁通量在金属表面感应涡流，同时吸收射频能量转换为自身的电场能，其方向与原来的射频场强方向相反，削弱了原射频场强的总能量。涡流本身也会产生感应磁场，磁力线方向与金属垂直且与原射频场强相反，相互影响后导致磁力线在靠近金属表面近似于金属平行，标签无法切割磁感线而无法获得唤醒芯片的能量，这种情况下被动标签无法正常工作。在RFID系统的应用过程中，金属产品到处存在，上述问题导致目前RFID系统不能在各个行业中大规模地推广应用。有源电子标签拥有较长的读取距离，可发射强度较大的电磁波，但是有源标签的寿命有限、体积大、成本高、并且不适合在恶劣环境下工作。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种可用于金属产品的电子标签，有效解决现有技术中存在的在金属产品中电子标签的天线电磁波强度较弱、磁场衰减等技术问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可用于金属产品的电子标签，包括射频识别芯片和天线，所述天线包括辐射体和反射体，所述辐射体与所述射频识别芯片相连接，所述辐射体与所述反射体之间设有绝缘介质，所述辐射体与所述反射体电性连接，所述辐射体与所述反射体的材质皆为导体。

进一步地，所述天线为折合振子天线或微带天线。

进一步地，所述辐射体包括两个子辐射体，每一子辐射体分别通过一触点与所述射频识别芯片电性连接。

进一步地，所述辐射体的边缘处设有两个以上的辐射体通孔，所述反射体上设有与所述辐射体通孔一一对应的反射体通孔，相应的辐射体通孔与反射体通孔之间设有连接导体。

进一步地，所述反射体为使用所述电子标签的所述金属产品。

进一步地，所述辐射体与所述反射体的连接处设有导电胶。

进一步地，所述辐射体的边缘处电性连接在所述反射体上。

进一步地，所述射频识别芯片贴在所述辐射体上靠近反射体的一面，所述辐射体上远离所述反射体的一面贴有一层用于承载辐射体及芯片的基层。

进一步地，所述电子标签的厚度为0.5-5.0毫米。

进一步地，所述绝缘介质为聚四氟乙烯板或空气。

本发明的优点在于，天线为平面形，有利于射频识别芯片的定位安装；结构轻薄小巧，有效降低生产成本，粘贴方便；可以适用于金属环境，将本发明安装在金属产品上，可以将整个金属产品作为本发明中的天线的一部分，有效降低了生产成本，且适当增强了电磁波的强度，防止金属产品形成电磁屏蔽，防止磁场衰减。

附图说明

附图1是本发明电子标签实施例1的结构示意图；

附图2是本发明电子标签实施例1的剖面结构示意图；

附图3是本发明电子标签实施例2的结构示意图；

附图4是本发明电子标签实施例2的剖面结构示意图；

主要部件标识：

1、射频识别芯片，21、辐射体，22、反射体，23、绝缘介质，24、基层，211、辐射体通孔，221、反射体通孔，

下面结合附图对本发明的实施和优点作进一步阐释。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2所示为一种可用于金属产品的电子标签，图中包括射频识别芯片1和天线。天线包括辐射体21和反射体22，辐射体21与射频识别芯片1相连接，辐射体21与反射体22之间设有绝缘介质23，辐射体21的边缘处与反射体22电性连接。

辐射体21与反射体22的材质皆为导体，优选金属材质，本发明在使用中将所述电子标签的反射体22贴到金属产品上。一般情况辐射体21在靠近金属平面无法工作，但是当辐射体21和反射体22在两边导电连接时等效为折合振子结构，金属平面连同反射体22看成是折合振子的一臂，折合振子具有较高的辐射阻抗和辐射效率。

半波对称振子是一种广泛使用的天线，两臂长度相等的振子叫做对称振子；每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子；折合振子是一种异型半波对称振子，可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框，并把全波对称振子的两个端点相叠，这个窄长的矩形框称为折合振子，折合振子的长度也是为二分之一波长，故称为半波折合振子。本发明中，辐射体21和反射体22皆为矩形，保证其形状与折合振子一致，可以充分利用材料。

当反射体22和背部金属均较小时，标签有着全向的方向图；当反射体和背部金属较大时，天线的方向图指向辐射体21向上的一面。

绝缘介质23优选聚四氟乙烯板，具体地说，为介电常数为2.65，损耗角正切为0.005的聚四氟乙烯板。射频识别芯片1通过两个触点11、12（射频输入和输出端）与辐射体21相连接。辐射体21包括两个子辐射体，每个辐射体的长度L遵循公式

（考虑介电常数对频率影响），f是工作频率，w是辐射体宽度，εr是相对介电常数。每一子辐射体分别通过一触点212与射频识别芯片1相连接。

此结构的天线可以通过传输线理论来理解，我们知道微带天线可以用等效传输线理论分析，此时传输线双边开路，微带天线可以看成是间距半个波长的缝隙天线阵，有效增强了辐射效果。此发明中我们将天线视为双边短路加载的传输线，形成一个闭合回路，则天线上具有两种电流模式，传输线模式和对称阵子模式，传输线模式的电流相距很近且方向相反，相互抵消，对称阵子的电流方向相同，增强辐射效果。

辐射体21与反射体22的连接处可以称之为金属连接器，缩小金属连接器可以达到缩小天线尺寸的目的，在金属连接器的位置TM10模式的电场等于零。当金属连接器比辐射片宽度窄时，天线的有效电感会增加且共振频率会低于传统的短路针加载微带天线，所以缩小金属连接器的宽度，能够进一步缩小天线尺寸。

在本实施例中，辐射体21的边缘处设有两个以上的辐射体通孔211，反射体22上设有与辐射体通孔211一一对应的反射体通孔221，相应的辐射体通孔211与反射体通孔221之间设有连接导体（图未示），即金属连接器。优选地，用加热后的液态金属（如氯化铜）作为辐射体通孔211与反射体通孔221的连接导体，导通效果好，不同通孔间互不干扰。

在本实施例中，辐射体21与反射体22的连接点，以及辐射体21与射频识别芯片1的连接点，这两点间的距离为该折合振子天线工作中波长的一半，该工作波长与射频识别芯片1的工作频率及绝缘介质23的介电常数有关。

本发明中电子标签的厚度为0.5-2.0毫米，优选1.0毫米以下的标签。本发明整个天线的尺寸大小为：115mm*25mm*1mm，加大天线地板的尺寸天线的效率可以达到50%，增益1.2dBi。经实际测试：在读写器功率为30dBm，读写器天线增益12dBi，标签在背面贴有巨大反射板的条件下，标签的读取距离达到12m，性价比超过国内外同类标签。

实施例2

如图3、图4所示为可用于金属产品的电子标签的又一实施例，本实施例中大部分技术方案与实施例1相同，其区别技术特征在于，辐射体21与反射体22的连接处设有导电胶3，具体地说，两个连接处都设有导电胶3，辐射体21的边缘处连接在反射体22上，使得辐射体21与反射体22通过导电胶3导通。此导电胶3就相当于实例1中的短路加载，只是在工艺上有一点区别，其电路导通效果相同。

射频识别芯片1贴在辐射体21上靠近反射体22的一面，辐射体21上远离反射体22的一面贴有一层用于承载辐射体及芯片的基层24，辐射体21与反射体22之间设有绝缘介质23，绝缘介质23为空气。

辐射体21与反射体22的连接处可以称之为金属连接器，本实施例中即为导电胶。减小导电胶敷设宽度就相当于缩小金属连接器宽度可以达到缩小天线尺寸的目的，在金属连接器的位置TM10模式的电场等于零。当金属连接器比辐射片宽度窄时，天线的有效电感会增加且共振频率会低于传统的短路针加载微带天线，所以缩小金属连接器的宽度，能够进一步缩小天线尺寸。

本实施例中的电子标签，在一定程度上加高了标签的厚度，这种标签的厚度为2.0-5.0毫米，但其优点在于，芯片置于标签内部，可以得到保护，不易损坏。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。

Claims

1.一种可用于金属产品的电子标签，包括射频识别芯片和天线，其特征在于，所述天线包括辐射体和反射体，所述辐射体与所述射频识别芯片相连接，所述辐射体与所述反射体之间设有绝缘介质，所述辐射体与所述反射体电性连接，所述辐射体与所述反射体的材质皆为导体。

2.根据权利要求1所述的一种可用于金属产品的电子标签，其特征在于，所述天线为折合振子天线或微带天线。

3.根据权利要求1所述的一种可用于金属产品的电子标签，其特征在于，所述辐射体包括两个子辐射体，每一子辐射体分别通过一触点与所述射频识别芯片电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种可用于金属产品的电子标签，其特征在于，所述辐射体的边缘处设有两个以上的辐射体通孔，所述反射体上设有与所述辐射体通孔一一对应的反射体通孔，相应的辐射体通孔与反射体通孔之间设有连接导体。

5.根据权利要求1所述的一种可用于金属产品的电子标签，其特征在于，所述反射体为使用所述电子标签的所述金属产品。

6.根据权利要求1或5所述的一种可用于金属产品的电子标签，其特征在于，所述辐射体与所述反射体的连接处设有导电胶。

7.根据权利要求6所述的一种可用于金属产品的电子标签，其特征在于，所述辐射体的边缘处电性连接在所述反射体上。

8.根据权利要求6所述的一种可用于金属产品的电子标签，其特征在于，所述射频识别芯片贴在所述辐射体上靠近反射体的一面，所述辐射体上远离所述反射体的一面贴有一层用于承载辐射体及芯片的基层。

9.根据权利要求1所述的一种可用于金属产品的电子标签，其特征在于，所述电子标签的厚度为0.5-5.0毫米。

10.根据权利要求1所述的一种可用于金属产品的电子标签，其特征在于，所述绝缘介质为聚四氟乙烯板或空气。