CN104346639A - 一种宽频带陶瓷抗金属标签 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无线射频识别(RFID)领域，提供了一种宽频带陶瓷抗金属标签。一种宽频带陶瓷抗金属标签，其特征在于，包括天线、芯片和基板，基板收容所述天线和芯片，天线与芯片匹配；天线包括辐射部分、阻抗调节部分、共面耦合部分及接地面，辐射部分、阻抗调节部分和共面耦合部分位于基板的正面，接地面位于基板的背面，芯片位于基板的侧面；所述芯片与阻抗调节部分和接地面相连。该种陶瓷抗金属标签尺寸小，天线的特殊设计可极大地降低天线的Q值、展宽带宽，性能超过普通的大尺寸抗金属标签，可以方便的应用在很多尺寸较小，同时对读取距离、带宽要求较高的金属环境中。
Description
技术领域：
本发明涉及一种宽频带陶瓷抗金属标签，属微波通讯技术领域，适用800MHz～1GHz频率范围内的射频识别
背景技术：
近年来随着RFID的发展，电子标签越来越多的应用在物流、防伪领域。普通的平面类纸质标签贴在金属表面辐射效率下降、阻抗和辐射方向图变化，导致这类标签读取距离大幅下降甚至不能被读取。因此针对金属环境通常需要使用抗金属标签，近年来，陶瓷抗金属标签采用高介电常数的陶瓷材料作为基底，极大地缩小了标签的尺寸，提高了标签在金属物体尤其是小尺寸的金属零件上的使用率。但由于陶瓷介质的介电常数越高，Q值也越大，大多数能量被储存在介质中，天线的带宽极窄，只有普通大尺寸抗金属标签的几十分之一，限制了标签的使用。针对这些问题，本发明设计了一种宽频带陶瓷抗金属标签，尺寸小，天线增益和带宽均超过普通大尺寸抗金属标签，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种宽频带陶瓷抗金属标签，旨在方便的解决对读取距离、带宽要求较高且尺寸较小的金属物体的识别、防伪要求。
本发明陶瓷抗金属标签包括天线、芯片和基板，基板收容所述天线和芯片，天线与芯片匹配；天线包括辐射部分、阻抗调节部分、共面耦合部分及接地面，辐射部分、阻抗调节部分和共面耦合部分位于基板的正面，接地面位于基板的背面，芯片位于基板的侧面；所述芯片与阻抗调节部分和接地面相连。
所述天线材质包括以下材质中的这一种：铜、铝、银和导电油墨。
所述基板的材质为陶瓷，包括以下材质中的一种：BaO-TiO2系列、ZrO2-TiO2系列、BaO-Ln2O3-TiO2系列、CaO-Li2O-Ln2O3-TiO2及铅基钙钛矿系列等。
所述辐射部分、接地面的形状包括以下形状中的一种：三角形、矩形、多边形、弧形、椭圆形、圆形、半椭圆形或半圆形。
所述阻抗调节部分的形状包括以下形状中的一种：直线形、曲线形或折线形。
所述辐射部分及接地面上的缝隙开槽的形状包括以下形状中的一种：矩形，十字形、H形、折线形、多边形、圆形或椭圆弧形等，且数量不限于一条。
所述辐射部分、阻抗调节部分、共面耦合部分、接地面、缝隙尺寸及芯片馈电处位置可根据实际情况改变。
所述基板的长度为5mm～35mm，宽度为5mm～35mm，厚度为0.5mm～5mm。
本发明陶瓷抗金属标签中，天线包括辐射部分、阻抗调节部分、共面耦合部分及接地面，辐射部分、阻抗调节部分和共面耦合部分位于基板的正面，接地面位于基板的背面，芯片位于基板的侧面；所述芯片与阻抗调节部分和接地面相连。通过调整辐射部分及共面耦合部分尺寸可以方便的调节天线工作的频率，并且调整阻抗调节部分及缝隙的位置尺寸可以调节天线的阻抗，使天线阻抗与芯片共轭匹配，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。同时由于标签尺寸小，陶瓷介质Q值高，辐射部分及共面耦合部分的特殊设计拓宽了带宽，适当的缝隙开槽可进一步拓展带宽和缩小天线的尺寸，使标签的应用更为方便。
附图说明：
图1是本发明的一个实施例中宽频带陶瓷抗金属标签的结构示意图
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，本实施例中宽频带陶瓷抗金属标签包括天线10、芯片20和基板30，所述基板30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包含辐射部分11、阻抗调节部分12、共面耦合部分13及接地面14，所述辐射部分11、阻抗调节部分12和共面耦合部分13位于所述基板30的正面，所述接地面14位于基板30的背面，所述芯片20位于基板30的侧面，与阻抗调节部分12和接地面13相连。
基板30的形状和尺寸具体要求设置。例如在一实施例中，可将基板30设置成矩形，其长度为5mm～35mm，宽度为5mm～35mm。基板30的材质为陶瓷介质，可以为以下BaO-TiO2系列、ZrO2-TiO2系列、BaO-Ln2O3-TiO2系列、CaO-Li2O-Ln2O3-TiO2及铅基钙钛矿系列等。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，可进一步选取相对合适材质作为基板30的材质，并根据天线10的尺寸设置基板30的厚度为0.5～5mm。
辐射部分11的外形可以为梯形、三角形、多边形、弧形、椭圆形、圆形、半椭圆形或半圆形。参照图1，在一实施例中，辐射部分11的外形为半椭圆形，其位于基板30的正面。
共面耦合部分13的外形可以为梯形、三角形、多边形、弧形、椭圆形、圆形、半椭圆形或半圆形。参照图1，在一实施例中，共面耦合部分13的外形为弧形，其位于基板30的正面，且与辐射部分11及阻抗调节部分12耦合。
接地面14的外形可以为矩形、梯形、三角形、多边形、弧形、椭圆形、圆形、半椭圆形或半圆形。参照图1，在一实施例中，接地面14的外形为矩形，其位于基板30的背面。
辐射部分及接地面上的缝隙开槽的形状包括以下形状中的一种：矩形，十字形、H形、折线形、多边形、圆形或椭圆弧形等，且数量不限于一条。参照图1，在一实施例中，辐射部分11和共面波导部分13上各有两条直线型的缝隙。
阻抗调节部分12的形状包括以下形状中的一种：直线形、曲线形或折线形。参照图1，在一实施例中，阻抗调节部分12的形状为直线形，其位于基板30的正面。
在一实施例中可以通过调整辐射部分11和共面耦合部分13的尺寸可以方便的调节天线工作的频率，并且调整阻抗调节部分12及缝隙的位置尺寸可以调节天线的阻抗，使天线阻抗与芯片共轭匹配，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。
辐射部分11、共面耦合部分13的特殊弧形设计可极大地降低天线的Q值，拓展带宽，适当的缝隙开槽可进一步扩展带宽。如在本实施例中，可以通过调节辐射部分11、共面耦合部分13的形状尺寸，缝隙开槽的位置尺寸来调整天线10的工作带宽，以适配于复杂环境的使用。
天线10的材质可以为铜、铝、银和导电油墨等，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倒封装在基板30的侧面，也可以用金线或铝线邦定机用金线或铝线将芯片20邦定在基板30侧面。
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，也可以封装在客户要求的模具内。
宽频带陶瓷抗金属标签中设有上述天线10、芯片20以及基板30，可以方便的应用于物流、防伪等领域。
进一步地，本发明使用介电常数为120的陶瓷基板作为基底，基板的尺寸为18.5*17mm，厚度为3mm，损耗正切角为0.002；辐射面11为半椭圆形和矩形，半椭圆形的长直径12mm，短边直径长度为15.6mm，矩形尺寸为12*2mm，阻抗调节部分12的长度为6.7mm，宽度为1mm，共面耦合部分13与辐射面11、阻抗调节部分12的间距为0.4mm，辐射面11和共面耦合部分13的两条缝隙开槽的长度为6mm，宽度为0.5mm，距离基板左侧5mm。接地面14的尺寸为18.5*17mm。
进一步地，本发明的陶瓷标签贴在400*400mm的金属板上，天线在915MHz时阻抗为30.1+113.4j。
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 (10)
1.一种宽频带陶瓷抗金属标签，其特征在于，包括天线、芯片和基板，基板收容所述天线和芯片，天线与芯片匹配；天线包括辐射部分、阻抗调节部分、共面耦合部分及接地面，辐射部分、阻抗调节部分和共面耦合部分位于基板的正面，接地面位于基板的背面，芯片位于基板的侧面；所述芯片与阻抗调节部分和接地面相连。
2.根据权利要求1所述的标签，其特征在于，所述天线材质包括以下材质中的一种：铜、铝、银或导电油墨。
3.根据权利要求1所述的标签，其特征在于，所述基板为陶瓷材质，包括以下材质中的一种：BaO-TiO2系列、ZrO2-TiO2系列、BaO-Ln2O3-TiO2系列、CaO-Li2O-Ln2O3-TiO2及铅基钙钛矿系列等。
4.根据权利要求1所述的标签，其特征在于，所述辐射部分的形状包括以下形状中的一种：梯形、三角形、矩形、多边形、弧形、椭圆形、圆形、半椭圆形或半圆形。
5.根据权利要求1所述的标签，其特征在于，所述阻抗调节部分的形状包括以下形状中的一种：直线形、曲线形或折线形。
6.根据权利要求1所述的标签，其特征在于，所述共面耦合部分的形状包括以下形状中的一种三角形、矩形、多边形、弧形、椭圆形、圆形、半椭圆形或半圆形。
7.根据权利要求1所述的标签，其特征在于，所述接地面部分的形状包括以下形状中的一种：三角形、矩形、多边形、弧形、椭圆形、圆形、半椭圆形或半圆形。
8.根据权利要求1所述的标签，其特征在于，所述辐射部分及接地面上的缝隙开槽的形状包括以下形状中的一种：矩形，十字形、H形、折线形、多边形、圆形或椭圆弧形等，且数量不限于一条。
9.根据权利要求1所述的标签，其特征在于，通过调整辐射部分、共面耦合部分、阻抗调节部分及缝隙的尺寸调节天线的阻抗，使天线阻抗与芯片阻抗共轭匹配，使标签输出最大功率。
10.根据权利要求1所述的标签，其特征在于，所述基板的形状包括以下形状中的一种：矩形、方形、梯形、多边形、椭圆形或圆形。
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|---|---|---|---|---|
| CN107819293A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-03-20 | 杭州泽济电子科技有限公司 | 具有小型化电子标签的动触头 |
| CN109742529A (zh) * | 2019-01-21 | 2019-05-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种应用于探地雷达系统的超宽带异形槽天线 |
| CN109754053A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-05-14 | 广东工业大学 | 基于介质谐振器的小型化高增益抗金属标签天线 |
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2014
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