CN103927579B - 一种超薄抗弯折电子标签 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超薄抗弯折电子标签，包括标签IC、收发天线模块、薄膜太阳能电池、充电管理模块和薄膜电池，标签IC和收发天线模块电连接，薄膜太阳能电池与充电管理模块电连接，充电管理模块与薄膜电池电连接，薄膜电池与标签IC电连接。由于电子标签采用薄膜太阳能电池和可循环充放电的薄膜电池作为电源，二者都具有超薄厚度，制作时都采用柔软基材，具有良好的抗弯折和抗弯曲性能，因而，使得本发明中电子标签厚度大大减小，且具有可弯折的良好性能。同时，由于薄膜电池在进行循环充放电时，充电管理模块在对其循环充放电性能进行调节的同时，还对其进行过充或过放保护，使得本发明的电子标签的使用寿命大大增长，实用性更强。

Description

一种超薄抗弯折电子标签

技术领域

本发明涉及智能交通管理领域，具体涉及一种超薄抗弯折电子标签。

背景技术

RFID（Radio Frequency Identification，即无线射频识别）系统在商业供应链系统、物流管理、不停车自动收费系统、车辆管理和铁路列车自动识别系统等有着广泛的应用。

现有技术中，RFID系统中的RFID电子标签主要为被动式电子标签。如说明书附图图1所示，为被动式电子标签，被动式电子标签内部没有设置电源，其内部的集成电路需要通过接收到的电磁波的能量进行驱动，以使其工作，这些电磁波是由RFID读写器（射频识别读写器）发出的，当被动式电子标签接收到的电磁波能量足够强时，可以向RFID读写器发出数据。

以上类型的电子标签具有以下缺点：RFID领域使用的被动式电子标签，由于其内不设置电源，只有在被动式电子标签接收到足够强能量的电磁波时，才可以向RFID读写器发出数据，导致电子标签的使用范围受到很大程度的限制，降低其实用性，且该类电子标签在使用过程中，不能随意弯折和弯曲。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供一种超薄抗弯折电子标签。本发明采用的技术方案为：

本发明提供一种超薄抗弯折电子标签，所述电子标签包括标签IC和收发天线模块，所述标签IC和收发天线模块电连接，还包括薄膜太阳能电池、充电管理模块和薄膜电池，所述薄膜太阳能电池与所述充电管理模块电连接，所述充电管理模块与所述薄膜电池电连接，所述薄膜电池与所述标签IC电连接。

本发明的有益效果是：本实施例中的电子标签采用薄膜太阳能电池和可循环充放电的薄膜电池作为标签IC的供电电源，由于薄膜太阳能电池和薄膜电池都具有超薄厚度，制作时都采用柔软基材，具有良好的抗弯折和抗弯曲性能，因而，使得本发明中的电子标签厚度大大减小，并且具有可弯折和可弯曲的良好性能。同时，由于本发明中的电子标签采用的薄膜电池可进行循环的充放电过程，在电子标签内还设有充电管理模块，充电管理模块能对薄膜电池的循环充放电性能进行调节，并同时对薄膜电池进行过充或过放保护，使得本发明中的电子标签的使用寿命大大增长，具有更强的实用性。

附图说明

图1为现有技术中被动式电子标签的结构示意图；

图2为实施例中半主动式电子标签的结构示意图；

图3为实施例中主动式电子标签的结构示意图；

图4为实施例三中微带贴片天线的结构示意图；

图5为实施例三中偶极子天线的结构示意图之一；

图6为实施例三中偶极子天线的结构示意图之二；

图7为实施例三中偶极子天线的结构示意图之三；

图8为本发明实施例一中的一种超薄抗弯折电子标签的结构示意图；

图9为本发明实施例二中的一种超薄抗弯折电子标签的结构示意图；

图10为本发明实施例一中充电电路的示意图；

图11为本发明实施例一中保护电路的示意图;

图12为本发明中实施例三中电子标签内的天线的结构示意图；

图13为本发明中实施例三中电子标签的结构框图；

图14为本发明中实施例三中电子标签的结构示意图；

图15为本发明中实施例三中电子标签内的天线在水平面的辐射方向图；

图16为本发明中实施例三中电子标签内的天线在垂直面的辐射方向图；

图17为本发明实施例六中电子标签的防拆设计示意图之一；

图18为本发明实施例六中电子标签的防拆设计示意图之二。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

随着RFID领域的逐渐发展，新型的半主动式（也称作半被动）电子标签和主动式电子标签开始使用于智能交通领域。如说明书附图图2所示，为半主动式电子标签，半主动式电子标签类似于被动式电子标签，和被动式电子标签所不同的是，在半主动式电子标签的内部，设置了一个小型电池，电池的电力可以驱动半主动式电子标签内的标签IC（标签Integrated Circuit，即标签集成电路），使得标签IC处于工作状态，这样的好处在于，天线接收到的电磁波能量可以不需要驱动标签IC，而是充分作为回传信号之用，比起被动式电子标签，半主动式电子标签有更快的反应速度，更好的效率。如图3所示，为主动式电子标签，主动式电子标签本身具有内部电源供应器，用以为驱动标签IC提供所需电源，以产生对外的讯号。

上述两种类型的电子标签仍存在下述问题：

（1）RFID领域使用的主动式或者半主动式电子标签，其内设置的电源一般不具备充电功能，电子标签的使用寿命受到电池容量的约束。

（2）RFID领域使用的主动式或者半主动式电子标签，虽然内部都设置有电源，但由于选用的电源一般都为一次性电池，使用寿命短，且使得半被动电子标签和主动式电子标签不能随意弯折、弯曲。

（3）RFID领域使用的主动式或者半主动式电子标签，一般使用不可充电、尺寸和容量较大的一次性电池，导致电子标签厚度大、重量大且体积大，降低了电子标签的可用性。

基于上述构思，本发明提供一种超薄抗弯折电子标签。

实施例一

请参考图8，本实施例提供一种超薄抗弯折电子标签，电子标签的薄膜电池在本实施例中优选为固态薄膜电池13，该电子标签为主动式电子标签，其组成结构包括：薄膜太阳能电池11、充电管理模块12、固态薄膜电池13、标签IC14和收发天线模块17。薄膜太阳能电池11与充电管理模块12电连接，充电管理模块12与固态薄膜电池13电连接，固态薄膜电池13分别与标签IC14和收发天线模块17电连接，为标签IC14和收发天线模块17的正常工作供电，标签IC14与收发天线模块17电连接。该电子标签还包括基板601，薄膜太阳能电池11、充电管理模块12、固态薄膜电池13、标签IC14和收发天线模块17都集成在基板601上。

进一步地，收发天线模块17包括电磁波收发处理单元15和天线16，电磁波收发处理单元15和天线16电连接，电磁波收发处理单元15分别与固态薄膜电池13和标签IC14电连接，固态薄膜电池13为标签IC14和电磁波收发处理单元15的正常工作供电。

本实施例中，电磁波收发处理单元15包括接收子单元1502、发射子单元1501和本振子单元1503，接收子单元1502的输入端通过射频开关分别与天线16和固态薄膜电池13的输出端相接，输出端与标签IC14的输入端相接，发射子单元1501的输入端分别与标签IC14和固态薄膜电池13的输出端相接，输出端通过射频开关与天线16相接，本振子单元1503的输出端分别与接收子单元和发射子单元相接，本振子单元1503为本振信号源，作用是为接收子单元1502和发射子单元1501提供一个的基准频率。其中，接收子单元1502包括第一滤波器、第一放大器、混频器，第二滤波器和第二放大器，第一滤波器、第一放大器、混频器，第二滤波器和第二放大器依次电连接，第一滤波器的输入端通过射频开关与天线16相接，第二放大器的输出端与标签IC14的输入端相接，混频器的输入端还与本振子单元的输出端相接，第一放大器和第二放大器的输入端分别与固态薄膜电池13的输出端相接，固态薄膜电池13通过第一放大器和第二放大器为接收子单元1502的正常工作供电；发射子单元1501包括第四滤波器、调制器、第三放大器和第三滤波器，第四滤波器、调制器、第三放大器和第三滤波器依次电连接，第四滤波器的输入端与标签IC14的输出端相接，第三放大器的输入端还与固态薄膜电池13的输出端相接，固态薄膜电池13通过第三放大器为发射子单元1501的正常工作供电，第三滤波器的输出端通过射频开关与天线16相接，调制器的输入端与本振子单元1503的输出端相接。

本实施例中的超薄抗弯折电子标签的工作方式如下：

薄膜太阳能电池11从外界获取太阳光能量，并将光能转换为电能，后将电能输给充电管理模块12；充电管理模块12，从薄膜太阳能电池11获取到电能后先对其进行稳压控制，形成一定电压和电流的直流电，后给固态薄膜电池13供电，并按照固态薄膜电池13的性能需要，对固态薄膜电池13的充电电压和充电电流等进行控制，并对充放电过程进行准确控制，如对固态薄膜电池13的充电电压进行检测、对固态薄膜电池13进行过充或过放保护等，从而大大延长固态薄膜电池13的使用寿命；固态薄膜电池13，从充电管理模块12获取电能，并进行电能存储，给标签IC14和电磁波收发处理单元15进行供电，外部能源的输入和固态薄膜电池13本身储存的一定能量,加上低功耗标签IC的设计,使得电子标签有持续不断地的电量供应,大大提高了电子标签的使用寿命，其中，充电管理模块12对固态薄膜电池13的充电及过充或过放保护功能通过图10和11实现，其中充电电路由稳压器件和二极管组成,保护电路由检测IC和控制开关组成，充电电路保证了太阳能进来后可输出一定的电压和电流，能储存到固态薄膜电池13中，而保护电路则通过检测IC检测固态薄膜电池13的电压，通过控制开关来避免固态薄膜电池13的过充或过放，另外，保护电路可根据实际的器件特性和设计需要，在有些时候中也可省略，即充电管理模块12中不包含保护电路，也不影响电子标签的实际工作性能。天线16接收到外部读写器发出的电磁波后，经过电磁波收发处理单元15的处理后，处理后的电磁波进入标签IC14；标签IC14收到并验证协议数据后，根据协议回应电磁波信号，回应的电磁波信号经过电磁波收发处理单元15处理，最后通过天线16发送该电磁波。本实施例中，作为优选的特列，固态薄膜电池13也可以是具有同等功能的薄膜电容等器件。

该实施例中，充电管理模块12、标签IC14和收发天线模块17都可利用现有技术来实现上述对应功能。

薄膜太阳能电池具有以下优良特性:（1）具有超薄厚度，封装总厚度可低至0.3mm，优选范围为0.4～0.7mm；（2）采用柔性基材和新型薄膜材料和新型多种金属复合化合物半导体材料，具有重量轻、抗弯折/弯曲性能好；（3）光电性能稳定、衰减率低,转化效率高，且重量轻,输出功率高。

固态薄膜电池采用固态电解质，使用溅射镀膜、气相沉积等工艺制作，具有以下优良特性:（1）高温性能良好，工作温度可达-40～80℃；（2）可制作成超薄厚度，低至0.15mm，优选范围为0.2～0.5mm；（3）采用柔性基材和封装材料，抗弯折、弯曲性能极好；（4）能量密度高;（5）循环充放电使用寿命长，深度充放电循环达2000次，浅度充放电循环可达10000次；（6）自放电率低；（7）工作过程中基本不产气，无形变；（8）安全性良好；（9）使用年限长，一般可达5～10年。

本实施例中的一种超薄抗弯折电子标签为主动式电子标签，采用上述薄膜太阳能电池11和可循环充放电的固态薄膜电池13作为标签IC14和电磁波收发处理单元15的供电电源时，由于薄膜太阳能电池11和固态薄膜电池13具有上述优良特性，超薄厚度，制作时采用柔软基材，具有良好的抗弯折和抗弯曲性能，因而，使得本实施例中的主动式电子标签厚度大大减小，并且具有可弯折和可弯曲的性能。同时，由于本实施例中的主动式电子标签采用的固态薄膜电池13可进行循环的充放电过程，在其内还设有充电管理模块12，能对固态薄膜电池13的循环充放电性能进行调节，并同时对固态薄膜电池13进行过充或过放保护，使得本实施例中的主动式电子标签的使用寿命大大增长，实用性更强。

实施例二

请参考图9，本实施例提供一种超薄抗弯折电子标签，电子标签的薄膜电池在本实施例中优选为固态薄膜电池23，该电子标签为半主动式电子标签，其组成结构包括：薄膜太阳能电池21、充电管理模块22、固态薄膜电池23、标签IC24和收发天线模块25。薄膜太阳能电池21与充电管理模块22电连接，充电管理模块22与固态薄膜电池23电连接，固态薄膜电池23与标签IC24电连接，为标签IC24的正常工作供电，标签IC24与收发天线模块25电连接。该电子标签还包括基板601，薄膜太阳能电池21、充电管理模块22、固态薄膜电池23、标签IC24和收发天线模块25都集成在基板601上。

进一步地，收发天线模块25包括电磁波收发处理单元27和天线26，电磁波收发处理单元27与天线26电连接，电磁波收发处理单元27还与标签IC24电连接，固态薄膜电池23与标签IC24电连接，为标签IC24的正常工作供电。天线26接收到的电磁波后，使用接收到的电磁波的能量作为回应电磁波信号所需的能量，该能量不再需要驱动标签IC24。

本实施例中的电磁波收发处理单元27包括充放电子单元271和放大子单元272，充放电子单元271的输出端与标签IC24的输入端相接，输入端与天线26相接，放大子单元272的输入端与标签IC24的输出端相接，输出端与天线26相接。其中，充放电子单元271包括二极管和充放电电容，放大子单元272包括场效应管，二极管与充放电电容的共接点与标签IC24输入端连接，场效应管的栅极与标签IC24的输出端相接，源极与天线26相接，漏极接地。

本实施例中的超薄抗弯折电子标签的工作方式如下：

薄膜太阳能电池21从外界获取太阳光能量，并将光能转换为电能，后将电能输给充电管理模块22；充电管理模块22，从薄膜太阳能电池21获取一定电压的直流电，给固态薄膜电池23供电，并按照固态薄膜电池23的性能需要，对固态薄膜电池23的充电电压和充电电流等进行控制，并对充放电过程进行准确控制，如对固态薄膜电池23的充电电压进行检测、对固态薄膜电池23进行过充或过放保护等，充电功能及过充或过放保护功能的实现与实施例一相同；固态薄膜电池23，从充电管理模块22获取电能，并进行电能存储，给标签IC24进行供电；天线26接收到外部读写器发出的电磁波后，电磁波直接进入标签IC24；标签IC24收到并验证协议数据后，根据协议回应电磁波信号，天线26使用接收到的电磁波的能量作为回应电磁波信号所需的能量，以发送电磁波。本实施例中，作为优选的特列，固态薄膜电池23同样也可以是具有同等功能的薄膜电容等器件。

该实施例中，充电管理模块22、标签IC24和收发天线模块25都可利用现有技术来实现上述对应功能。

本实施例中的一种超薄抗弯折电子标签为半主动式电子标签，采用薄膜太阳能电池21和固态薄膜电池23作为标签IC24的供电电源，由于薄膜太阳能电池21和固态薄膜电池23具有超薄厚度，制作时采用柔软基材，具有良好的抗弯折和抗弯曲性能，因而，使得本实施例中的半主动式电子标签厚度大大减小，并且具有可弯折和可弯曲的性能。同时，由于本实施例中的半主动式电子标签内采用的固态薄膜电池23可进行循环的充放电过程，在其内还设有充电管理模块22，能对固态薄膜电池23的充放电性能进行调节，并同时对固态薄膜电池23进行过充或过放保护，使得本实施例中的半主动式电子标签的使用寿命大大增长，实用性更强。

实施例三

电子标签作为RFID系统的关键部件之一，其天线性能的好坏决定了该电子标签识别距离的远近。按照阅读器和电子标签之间的作用距离，可将RFID系统分为密耦合系统，遥耦合系统和远距离耦合系统。电磁反向散射RFID系统属于远距离耦合系统，识别距离一般在lm以上，电磁反向散射RFID系统中，阅读器和电子标签之间的能量和数据传送依靠阅读器的天线和电子标签的天线来完成，阅读器首先通过天线发射电磁波，处于有效识别范围内的电子标签的天线一方面接收电磁能量为电子标签提供能量，另一方面反向散射电磁波，并将有用信息调制在反射波上，完成反向散射调制。

目前，电子标签的天线主要有线圈型、微带贴片型和偶极子型3种基本形式，如图4-7，图4为微带贴片天线的基本结构示意图，主要包括贴片41、介质基板42和金属底板43，图5-7为几种常见偶极子天线结构示意图，天线振子臂间距为2l（2l为天线工作的中心频点所对应的波长的一半），由于这三种类型的天线工作原理各不相同，导致其应用领域也各不相同：小于1m的近距离RFID系统的天线一般采用工艺简单、成本低的线圈型天线，它们主要工作在中低频段；而1m以上远距离RFID应用系统需要采用微带贴片型或偶极子型的天线，它们工作在高频及微波频段。

从RFID技术原理和RFID系统中电子标签的天线类型来看，RFID系统具体应用的关键在于电子标签内天线的特点和性能。目前线圈型天线的实现技术很成熟，虽然都已广泛地应用在如身份识别、货物标签等RFID系统中，但是对于那些要求频率高、信息量大、工作距离和方向不确定的RFID系统，采用线圈型天线则难以实现相应的性能指标；同样，如果采用微带贴片型天线的话，由于实现工艺相对复杂，成本较高，一时还无法被低成本的RFID系统所选择，且此种结构的天线较难做到超薄，并具有一定的损耗，难以满足车辆识别电子标签的需要；而偶极子天线具有辐射能力较强、制造及结构简单、辐射效率较高、且可通过折叠达到小型化等优点，虽然基本上具备设计成适用于全方向通讯的RFID系统中电子标签的天线，但还必须克服其阻抗相对固定，不易与标签IC共轭匹配的缺点。基于上述构思，本实施例提出另一种基于偶极子天线的超薄抗弯折电子标签。

请参见图12-14，该实施例提供一种超薄抗弯折电子标签，与实施例一或二不同的是，本实施例对实施例一中的主动式电子标签或实施例二中的半主动使电子标签按照下述结构作进一步改进，改进主要是体现在天线结构的改进上：

本实施例中天线具有以下结构：包括基础部101和弯折部，基础部101包括涂覆于基板601其中一面的金属辐射体层；金属辐射体层具有使基板601的被涂覆位置部分暴露的槽隙结构，槽隙结构包括横向槽隙1031；弯折部分别从基础部101上两位置处生长而出，包括长度相同、高度相异且处于横向槽隙1031的横向轴向延伸线同侧的第一弯折部1021和第二弯折部1022；第一弯折部1021和第二弯折部1022的弯折方向都朝向横向槽隙1031以相向抱拢。

优选地，槽隙结构还包括一纵向槽隙1032，与横向槽隙1031连通，构成一倒置“T”型槽隙结构；第一弯折部1021呈倒置“L”型；第二弯折部1022呈倒置的反“L”型。

对于构成天线的基础部101，通常的形状为矩形、正方形和圆形，这三种形状的基础部101，辐射效率依次降低，为了进一步提高天线的辐射效率，本实施例中，基础部101优选呈矩形，横向槽隙1031平行矩形基础部101的长边设置；第一弯折部1021和第二弯折部1022分别从矩形基础部101的长边的两端生长而出，并处于该长边的同侧。

该天线采用特殊的柔性PCB加工工艺，将金属辐射体层以上述的结构形式附在作为基板601的柔性PCB板上，该板厚度仅为约0.1mm，在满足电子标签的高性能的接收要求上，实现了天线的超薄，小型化，以及在车内识别距离远于车外的特征。

下面以矩形基础部为例对该天线的设计思路做简要描述。

如图12和14所示，在矩形基础部101的中间开一个倒置的“T”型槽隙结构来调节天线的阻抗，具体是通过调节“T”型槽隙结构中横向槽隙1031的长度L和宽度W来控制该天线的阻抗（通常W=1～4mm，L=0.05λ₀～0.1λ₀，λ₀为天线工作的中心频点所对应的波长），最终使天线的阻抗与标签IC的阻抗相匹配，从而达到良好的通信效果。

设该天线工作的中心频点为f₀，其在空气中的波长为λ₀=c/f₀。为保证该天线在该频点附近有较高的辐射效率，该天线的长度为L_total=L₁+L₂+L₃+L₄+L₅≈λ₀/2。同时，为了使该天线占有较小的空间，优选采用了如图12所示的第一弯折部1021和第二弯折部1022，第一弯折部1021往右上弯折，第二弯折部1022则往左上弯折，以呈相向抱拢状态，且第一弯折部1021的高度L₆不同于第二弯折部1022的高度L₇，如：可以是L₆的高度小于L₇的高度，也可以是L₆的高度大于L₇的高度，图5中是L₆的高度小于L₇的高度，且两个弯折部是以直角进行过渡的弯折结构，当然，也可以采用其他形式的弯折过渡结构，比如圆弧过渡的弯折结构或其他曲线的弯折结构，无论采用何种弯折过渡结构，应尽量保证两弯折部的长度基本相等，即L₁+L₆≈L₇+L₅，这里由于基础部101为矩形，则满足L₁+L₂≈L₄+L₅，这样，在保证天线辐射性能的前提下，还可实现天线尺寸的小型化。对于以圆弧过渡的弯折结构，弯折部的高度理解为：与弯折部的生长点（即弯折部与基础部101相连接的点）的垂直距离最远的点到其与矩形基础部101相连接的长边的垂直距离。

当基础部101为正方形时，该天线的长度为L_total=L₁+L₆+3倍的正方形边长+L₇+L₅=L₁+L₂+正方形边长+L₄+L₅≈λ₀/2；当基础部101为圆形时，两弯折部分别从基础部101的水平方向的直径的两端生长，此时，该天线的长度为L_total=L₁+L₆+圆形基础部的直径长+L₇+L₅≈λ₀/2。

为了使电子标签在汽车内有良好的通信效果，在设计该天线时还需把汽车的挡风玻璃作为天线的一部分进行仿真分析，分析结果表明，玻璃介质对天线在UHF（Ultra HighFrequency，是指频率为300～3000MHz的特高频无线电波）频段工作时的阻抗影响还是相当大的，因此，还需将在玻璃介质环境下的天线的阻抗设计成与标签IC的阻抗共轭匹配。假设选用的标签IC在UHF中心频点下的阻抗为R-jX，天线在空气中对应频点下的阻抗为R₁+jX₁；而天线在紧贴汽车挡风玻璃下对应频点的阻抗为R₂+jX₂。通过调整横向槽隙1031的长度L和宽度W，使得天线在有玻璃介质下的阻抗与标签IC共轭匹配，即R₂=R，X₂=X。此时，天线在空气中的阻抗与标签IC的阻抗就处于较为明显的失配状态（R₁≠R，X₁≠X）。当然，玻璃介质较空气而言，对电磁波的衰减要大些，但在UHF频段，两种介质相差不大。所以处于较好匹配和严重失配下的两种天线的通信效果就相差甚远，这就是本实施例中电子标签内的天线在车内比车外的通信距离明显远的主要原因。

下面举例阐述天线的设计过程，该例中，第一弯折部1021的高度小于第二弯折部1022的高度，即L₆的高度小于L₇的高度。

设天线工作的中心频点为f₀=915MHz，其在空气中的波长为λ₀=c/f₀=327mm。为保证该天线在该频点附近有较高的辐射效率，那么该天线的总长度为L_tatal=L₁+L₂+L₃+L₄+L₅≈λ₀/2=163.5mm。由于要使具备该天线的整个电子标签尺寸尽量小，所以对该天线进行小型化设计，本实施例中，优选采用了如图12所示的第一弯折部1021和第二弯折部1022，第一弯折部1021往右上弯折，第二弯折部1022则往左上弯折，同时，考虑到在天线的左上方需要留位置放置固态薄膜电池，所以采用的优选布局结构是第一弯折部1021的高度低于第二弯折部1022的高度，即L₆小于L₇，与此同时，还要保证第一弯折部1021和第二弯折部1022长度基本相等，即L₁+L₆≈L₇+L₅。天线中，各段的尺寸范围为：矩形基础部101的长度L₃为59～63mm，矩形基础部101的宽度与第一弯折部1021的高度L₆之和为19～23mm，矩形基础部101的宽度与第二弯折部1022的高度L₇之和为28～32mm，第一弯折部1021的水平长度L₁为20～24mm，第二弯折部1022的水平长度L₅为13～17mm，即：L₁=20～24mm，L₂=19～23mm，L₃=59～63mm，L₄=28～32mm，L₅=13～17mm。

该天线工作在UHF频段，标签IC的阻抗为一个复数值，并非传统的50欧姆，如果采用匹配网络与标签IC相连接，再利用巴伦匹配到50欧，这样设计既麻烦，同时还会引入一定的插损。因此，为了简化匹配网络的设计，本实施例中，直接将电子标签内的天线在UHF频段工作时的阻抗设计成与标签IC成共轭匹配的状态，省去匹配网路的设计，达到了小型化的要求。

同时，为了使具备该天线的电子标签在车内具有良好的通信效果，本实施例将电子标签内的天线和玻璃介质进行一体化设计，使得电子标签在车内的通信距离远大于在车外的通信距离，这也是之前电子标签内的天线设计不具有的特点。

在本实施例中，采用如图12和14所示的弯折形式，主要是考虑设计电子标签是可在左上方需要预留一个安置固态薄膜电池的位置。当然该天线的弯折形式可以多样，可以采取直角过渡弯折，圆弧过渡弯折，也可以是其他曲线形式弯折，但要保证L₁+L₆≈L₇+L₅，以保证天线辐射方向图的左右对称性。

该实施例所提供的电子标签，可以选用EM4324的芯片作为电子标签的标签IC，其可工作的频率范围为860～960MHz。当该标签IC处于未供电状态时，接收灵敏度为-9dBm；当该标签IC处于供电状态时（工作电压为1.1V～3.6V），接收灵敏度为-27dBm。本发明中的电子标签应用频段为902～928MHz。

为了使电子标签在汽车内的有较远的通信距离，在设计该天线时还应该把汽车的挡风玻璃作为天线的一部分进行仿真分析，并同时考虑2个电池：薄膜太阳能电池和薄膜电池二者对天线性能的影响。

电子标签中，上述选用的EM4324标签IC在中心频点f₀=915MHz下的阻抗为11-j155。天线阻抗的调节主要是调整槽隙结构中横向槽隙2031的长度L和宽度W，仿真发现，在一定范围内，电阻和电抗部分分别受W和L影响剧烈，而且随着W和L的增大，天线的电阻和电抗分别增大，仿真发现，槽隙结构的横向槽隙2031的长度和宽度范围分别为L=18～24mm，W=1～4mm。通过对L和W的相关尺寸调整，天线在有挡风玻璃下的阻抗为12+j156，而此时天线在空气中的阻抗为1+j124。那么天线在汽车挡风玻璃内，天线与芯片几乎完全呈现共轭匹配状态，而天线在空气中与芯片处于明显的失配状态。所以处于较好匹配和严重失配下的通信效果就相差较远。

采用输出功率为30dBm的便携式手持机测试，该手持机天线的极化方式为水平极化。实测结果表明，该电子标签安装在汽车内，汽车处于静止状态的通信距离可达30m；当它以20-30km/h速度行驶时，通信距离可到15-20m。而将电子标签放置于空气中，通信距离仅有10m多。该电子标签安装在汽车玻璃的下的辐射方向图如图15和16所示。由于该电子标签在汽车内为水平放置，该电子标签内的天线的水平面辐射方向图为准“8”型，垂直面辐射方向图接近全向。由于该电子标签内的天线在垂直面的辐射方向图接近全向辐射，即在不同的安装角度下，0-90度范围内，信号强度几乎是相等的，所以在大小不同的车上，不同倾角的挡风玻璃下，电子标签的通信效果是相当的。因此，该电子标签能应用在各种规格的车辆上。而采用此天线的电子标签安装时最好离车辆的顶端有8～15cm的距离，原因是若电子标签安装离车顶太近，车顶的金属对天线阻抗影响较大，会引起天线与电子标签的明显失配,影响电子标签的通信效果。

在现有的有源电子标签中，一般在车内的通信距离比车外短。而本实施例提出的电子标签，充分考虑了玻璃介质对电子标签内天线的影响，使得标签在车内时的通信距离反而比车外要远1倍左右，在使用便携式手持读写设备时,通讯距离可达30米左右，电子标签随汽车行使过程中的通信距离可达15～20米。所以，该电子标签可应用在实际的远距离车辆识别与管理领域。由于整个电子标签尺寸相对较小，天线离薄膜太阳能电池和固态薄膜电池的距离都相对较近；且薄膜太阳能电池和固态薄膜电池里面含有金属成分以及复合材料，它们对天线的性能会产生影响。因此，设计该电子标签时，应充分考虑两种电池对天线性能的影响。

实施例四

本实施例和实施例三不同的是，电子标签内，天线中的槽隙结构为“L”型，即：槽隙结构包括一横向槽隙1031和一纵向槽隙1032，纵向槽隙1032与横向槽隙1031连通，构成一“L”型槽隙结构，具有该槽隙结构的天线以与实施例三相同的原理实现对天线阻抗的调节，即同样通过调节横向槽隙1031的长度L和宽度W，以使天线阻抗与标签IC阻抗相匹配。

实施例五

本实施例和实施例三或四不同的是，电子标签内，天线中的槽隙结构为倒置的“π”型，即：槽隙结构包括一横向槽隙1031和二个纵向槽隙，二个纵向槽隙都与横向槽隙1031连通，构成一倒置“π”型槽隙结构。具有该槽隙结构的天线以与实施例三和四相同的原理实现对天线阻抗的调节，即同样通过调节横向槽隙1031的长度L和宽度W，以使天线阻抗与标签IC阻抗相匹配。

实施例六

与实施例一、二、三、四或五不同的是，本实施例在实施例一、二、三、四或五的基础上，对电子标签进行进一步改进，增加防拆卸设计，具体请参见图17和18。

请参考图17，电子标签中，标签IC、收发天线模块、薄膜太阳能电池、充电管理模块和薄膜电池都集成在基板601上，603代表集成在基板601上的标签IC、收发天线模块、薄膜太阳能电池、充电管理模块和薄膜电池等，基板601上设有通孔，沿通孔的边缘向孔外还延伸有划痕线，优选地，通孔为方形通孔602，方形通孔602的每条边的延伸方向都刻有划痕线6021，该实施例中，以方形通孔602为例，其中划痕线有8条，方形通孔602的每个直角处有2条相互垂直的划痕线，划痕线6021的线长约1～2mm。

这样的设计使得柔性基板601在受到拆卸时产生的不同方向的力,受力会集中在划痕线6021上,基板601会沿着划痕线6021撕开造成基板601断裂,电子标签失效；并且，固态薄膜电池的正极极耳采用铝材质,性软易断,电子标签内部用粘结胶水粘合，当电子标签被拆卸时,势必会产生足够大的张力,使得固态薄膜电池的正极耳断裂,造成电子标签失效。

此外，还可对上述防拆设计进行改进，请参考图18，在基板601还具有复数个直角三角形通孔605，直角三角形通孔605的第一直角边为划痕线6021，第二直角边与垂直于划痕线6021的方形通孔602的一边长叠合；方形通孔602与直角三角形通孔605在二者的叠合处相通。其中，直角三角形通孔605共有8个，方形通孔602的每个直角处有2个直角三角形通孔605，这8个直角三角形通孔大小形状相同。

这样的设计使得柔性基板601在受到拆卸时产生的不同方向的力,这些力会集中在直角三角形通孔605的第一直角边或斜边上,基板601会沿着直角三角形通孔605的第一直角边或斜边撕开造成基板601断裂,电子标签失效。

以上内容是结合具体的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。

Claims (13)

1.一种超薄抗弯折电子标签，包括标签IC和收发天线模块，所述标签IC和收发天线模块电连接，其特征在于，还包括薄膜太阳能电池、充电管理模块和薄膜电池，所述薄膜太阳能电池与所述充电管理模块电连接，所述充电管理模块与所述薄膜电池电连接，所述薄膜电池与所述标签IC电连接；

所述薄膜太阳能电池采用柔性基材；

所述电子标签还包括基板(601)，所述标签IC、收发天线模块、薄膜太阳能电池、充电管理模块和薄膜电池都集成在所述基板上；所述基板上具有通孔，沿所述通孔的边缘向孔外还延伸有划痕线；

所述基板在受到拆卸时产生的不同方向的力,受力会集中在划痕线(6021)上,所述基板会沿着所述划痕线撕开造成所述基板断裂,电子标签失效；

所述电子标签应用在各种规格的车辆上；

所述收发天线模块的天线设置在紧贴汽车挡风玻璃下。

2.如权利要求1所述的电子标签，其特征在于，所述薄膜电池具体为固态薄膜电池。

3.如权利要求2所述的电子标签，其特征在于，所述固态薄膜电池还与所述收发天线模块电连接。

4.如权利要求3所述电子标签，其特征在于，所述固态薄膜电池包括薄膜电容，所述薄膜电容与所述标签IC和所述收发天线模块分别电连接。

5.如权利要求4所述的电子标签，其特征在于，所述收发天线模块包括天线和电磁波收发处理单元，所述天线与所述电磁波收发处理单元电连接，所述电磁波收发处理单元分别与所述标签IC和固态薄膜电池电连接。

6.如权利要求5所述的电子标签，其特征在于，所述通孔为方形通孔(602)，所述方形通孔(602)的每条边的延伸方向都刻有划痕线(6021)。

7.如权利要求6所述的电子标签，其特征在于，所述基板(601)还具有复数个直角三角形通孔(605)，所述直角三角形通孔(605)的第一直角边为所述划痕线(6021)，第二直角边与垂直于所述划痕线的方形通孔(602)的一边长叠合；所述方形通孔(602)与所述直角三角形通孔(605)在二者的叠合处相通。

8.如权利要求6-7中任一项所述的电子标签，其特征在于，所述天线包括：

基础部(101)：所述基础部(101)包括涂覆于所述基板(601)其中一面的金属辐射体层；所述金属辐射体层具有使所述基板(601)的被涂覆位置部分暴露的槽隙结构，所述槽隙结构包括横向槽隙(1031)；

分别从所述基础部(101)上两位置处生长而出的弯折部：所述弯折部包括长度相同、高度相异且处于所述横向槽隙(1031)的横向轴向延伸线同侧的第一弯折部(1021)和第二弯折部(1022)；所述第一弯折部(1021)和第二弯折部(1022)相向抱拢。

9.如权利要求8所述的电子标签，其特征在于，所述槽隙结构还包括一纵向槽隙(1032)，与所述横向槽隙(1031)连通，构成一“L”型槽隙结构；或，与所述横向槽隙(1031)连通，构成一倒置“T”型槽隙结构。

10.如权利要求8所述的电子标签，其特征在于，所述槽隙结构还包括二个纵向槽隙，二者与所述横向槽隙(1031)连通，构成一倒置“π”型槽隙结构。

11.如权利要求8所述的电子标签，其特征在于，所述第一弯折部(1021)呈倒置“L”型；所述第二弯折部(1022)呈倒置的反“L”型。

12.如权利要求8所述的电子标签，其特征在于，所述基础部(101)呈矩形；所述横向槽隙(1031)平行所述矩形基础部(101)的长边设置；所述第一弯折部(1021)和第二弯折部(1022)分别从所述矩形基础部(101)的长边的两端生长而出，并处于所述长边的同侧。

13.如权利要求12所述的电子标签，其特征在于，所述矩形基础部(101)的长度为59～63mm，所述矩形基础部(101)的宽度与所述第一弯折部(1021)的高度之和为19～23mm，所述矩形基础部(101)的宽度与所述第二弯折部(1022)的高度之和为28～32mm，所述第一弯折部(1021)的水平长度为20～24mm，所述第二弯折部(1022)的水平长度为13～17mm。