CN104463309B

CN104463309B - 一种用于汽车挡风玻璃的超高频无源电子标签

Info

Publication number: CN104463309B
Application number: CN201310444720.2A
Authority: CN
Inventors: 陈昊
Original assignee: JIANGSU BELLON Technology CORP
Current assignee: JIANGSU BELLON Technology CORP
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2017-10-31
Anticipated expiration: 2033-09-25
Also published as: CN104463309A

Abstract

一种用于汽车挡风玻璃的超高频无源电子标签，所述电子标签包含有基片，标签天线，超高频射频芯片，所述标签天线蚀刻在所述基片上，所述超高频射频芯片设有标签天线接口，所述超高频射频芯片焊接在所述标签天线结构的馈电端口上；所述标签天线包括短路线，短截线，开路短截线，辐射体，天线孔，所述短截线由T型匹配导体和部分偶极子共同形成。本发明的用于汽车挡风玻璃的超高频无源电子标签，可穿透汽车前挡风玻璃、汽车金属贴膜，满足了在车辆自由流环境下读写器对超高频无源电子标签远距离、可靠识别的需求。

Description

一种用于汽车挡风玻璃的超高频无源电子标签

技术领域

本发明涉及交通车辆管理领域，具体涉及一种用于汽车挡风玻璃的超高频无源电子标签。

背景技术

目前，在城市及高速公路智慧交通管理领域，车辆上一般都会安装电子的识别标签，通常要求电子标签贴装在汽车前挡风玻璃上，以方便对汽车的管理。实际中车主一般都会在挡风玻璃上贴膜，如太阳膜、防爆膜等，此类膜中含有金属成分，容易造成电子标签的信号失谐，减弱电子标签接受信号强度，影响了电子标签的工作性能。所以受到汽车前挡风玻璃、挡风玻璃金属贴膜的影响，电子标签读写距离不足够远，甚至不能够被识别，所以一般的超高频无源电子标签很难满足车辆运行环境的需求，给识别电子标签使用带来大大不便。申请号201220424937.8，名称为“电子标签”的中国专利申请公开了一种车辆专用电子标签，可以用在有金属膜的车辆上，但是必须要在挡风玻璃上割去标签尺寸大小的金属膜才可以正常使用，在实际的使用中有很大的局限性。

同时车辆管理的实际运用中，对电子标签基板的材质有更多的需求，申请号201120215609.2，名称为“可贴于汽车挡风玻璃内侧的玻璃基片远距离无源电子标签”的中国专利申请公开了一种远距离无源电子标签，该电子标签使用易碎的玻璃基片，无法解决实际应用中对PET、纸质、陶瓷、PVC等基板的电子标签的需求。

针对现有电子标签的缺陷，特别需要一种具有抗汽车挡风玻璃和玻璃贴膜特性和远距离识别能力的车辆专用超高频无源电子标签，以解决以上提到的问题，满足在车辆自由流环境下读写器对电子标签远距离、可靠识别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于汽车挡风玻璃的超高频无源电子标签，解决了汽车挡风玻璃和玻璃金属贴膜的影响，满足了在车辆自由流环境下，读写器对超高频无源电子标签远距离、可靠识别的需求。

本发明所采用的技术方案具体是这样实现的：

本发明提供了一种用于汽车挡风玻璃的超高频无源电子标签，包括：基片、标签天线、超高频射频芯片，所述标签天线结构印制在所述基板，所述超高频射频芯片焊接在所述远距离标签天线结构的馈电端口上；

所述标签天线采用的是共面偶极子T型天线的设计原理，呈左右对称型结构，所述标签天线包括短路线、短截线、开路短截线、辐射体、天线孔，所述短截线由T型匹配导体和部分偶极子共同形成；

所述开路短截线的开路端之间设置有间隙，所述短截线与所述开路短截线之间形成一个简短的T型缝隙，所述短截线的末端分别焊接在超高频射频芯片的RF+和RF-端口，所述辐射体上设置有若干个所述天线孔。

优选的，所述短路线用于调整所述标签天线的电阻匹配，所述短截线用于调整天线电抗匹配，从而使所述标签天线的整体阻抗和所述超高频射频芯片的阻抗能够形成共轭匹配。

优选的，所述短截线与所述开路短截线之间形成一个简短的T型缝隙，具有一定末端电容效应。

优选的，所述天线辐射体与所述短截线之间的耦合强度受到开路短截线开路端之间的间隙影响，间隙越窄，耦合强度越强，间隙越宽，耦合强度越弱。同时，间隙的变化引起所述天线辐射体的尺寸的变化，也改变了所述标签天线的谐振频率。

优选的，所述标签天线两端对称地开有六个天线孔，所述天线孔的形状为三角形，通过改变所述天线孔的形状、位置或数量，可以增加共轭匹配的自由度，从而使天线具有小型化和多频带谐振等特性。

优选的，所述标签天线为左右对称结构，长度约为67mm，宽度约为21mm。

优选的，所述超高频射频芯片的信号频段为适用于中国射频通信标准的840～845MHz或者920～925MHz，或是860～960MHz的国际通用频段。

优选的，所述基片材料为以下之一：PET，纸，陶瓷，PVC。

优选的，所述标签天线的主要制作方式为铝金属(Aluminum)以蚀刻技术（Etching）制造而成，厚度8～10μm；或是采用银浆（Argentum）印刷，所述银浆印刷的厚度为6～20μm。

本发明的用于汽车挡风玻璃的超高频无源电子标签，可穿透汽车前挡风玻璃、汽车金属贴膜，满足了在车辆自由流环境下读写器对超高频无源电子标签远距离、可靠识别的需求。

附图说明

图1是本发明具体实施例的一种用于汽车挡风玻璃的超高频无源电子标签的结构示意图。

图2是本发明具体实施例的一种用于汽车挡风玻璃的超高频无源电子标签的尺寸图。

图中数字所表示的相应部件名称：

10.基片 20.超高频射频芯片 30.标签天线 31. 短路线

32．T型匹配导体 33.开路短截线 34.短截线 35.辐射体

36．开路端 40 天线孔

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，使本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。

图1是本发明具体实施例的一种用于汽车挡风玻璃的超高频无源电子标签的结构示意图。如图1所示，本发明具体实施例的用于汽车挡风玻璃的超高频无源电子标签，其包括：基片10、超高频射频芯片20，标签天线30，所述超高频射频芯片20焊接在所述标签天线30的馈电端口上。所述标签天线30为左右对称结构。本发明具体实施例中，标签天线长度为67mm，宽度为21mm。

本发明具体实施例中，短路线31的宽度为6.7mm，长度为17mm。通过调节短路线的宽度和长度，实现标签天线的电阻匹配。

本发明具体实施例中，开路短截线33的宽度为6.5mm，长度为7.5mm，开路短截线33开路端之间的间隙为2mm，间隙越窄，耦合强度越强，间隙越宽，耦合强度越弱。同时，间隙的变化引起所述天线辐射体的尺寸的变化，也改变了所述标签天线的谐振频率。

本发明具体实施例中，短截线34的宽度为2.2mm，长度为7.5mm。短截线34由T型匹配导体和部分偶极子共同形成，用于调整标签天线的电抗匹配，同时作为标签天线30的馈电端。短截线34的末端分别焊接在超高频射频芯片20的RF+和RF-端口。

本发明具体实施例中，辐射体35用来增大天线接收面积，从而增强信号接收强度。辐射体35上设置有六个天线孔40，每个天线孔形状为边长为6.7mm的等边三角形。通过改变天线孔的形状、位置或数量，可以增加共轭匹配的自由度，从而使天线具有小型化和多频带谐振等特性。

本发明具体实施例中，标签天线30外观为金属铝银色不透明固体，成不透明金属面形态，厚度8～10μm，本实施例优选用9μm。标签天线30为铝金属(Aluminum)以蚀刻技术（Etching）制造而成。标签天线30也可以采用银浆（Argentum）印刷，所述银浆印刷的厚度为6～20μm。

本发明具体实施例中，所述超高频射频芯片20的信号频段为适用于中国射频通信标准的920～925MHz。通过改变天线30的各组成部分可以改变通信频段，使所述用于汽车挡风玻璃的超高频无源电子标签符合中国射频通信标准的840～845MHz或者920～925MHz，或是860～960MHz的国际通用频段。

所述标签天线长约65～80mm，宽约20～30mm，本发明具体实施例中，整个识别电子标签的长为67mm，宽为21mm，超高频射频芯片20的信号频段为840～845MHz或者920～925MHz。本发明这款标签天线设计的目的是为了达到超高频段(UHF)特别是中国射频通信标准（840至845MHz及920至925MHz）超高灵敏度超远距离读写的最佳效果，经多次反复试验，具有较现有技术跨越式的有益效果。标签天线30的线条尺寸大小改变或位移均在正负2毫米的范围内，短路线31的宽度变化范围为6mm～8mm，长度变化范围为15～20mm；开路短截线33的宽度变化范围为6-8mm，长度变化范围为6.5mm～8.5mm；短截线的宽度变化范围为1.5mm～3mm，长度变化范围为6.5mm～8.5mm；天线孔40的形状为边长范围为5～8mm的三角形，天线孔的形状不仅局限于实施例中的等边三角形，不同数量的T形、矩形、圆形等不同形状，或所述形状的组合的天线孔也会增加共轭匹配的自由度，从而使标签天线30具有小型化和多频带谐振等特性。通过改变标签天线30的各组成部分的尺寸大小，可以形成不同共轭匹配、谐振频率。若尺寸改变太大，则其效果会大大降低，具体表现为接收距离大大减小。

本发明具体实施例的超高频射频识别电子标签读灵敏度可达-20～-25dBm，根据制造工艺和批次不同，可有1～2dBm的偏差；典型多字节读取速度约为2～5ms。另外，按此设置的射频识别电子标签写灵敏度可达-14～-23dBm，根据制造工艺和批次不同，可有1～2dBm的偏差；典型多字节写入速度约为20～40ms。

中国汽车上普遍会在前挡风玻璃上贴膜，这些太阳膜或防爆膜中普遍含有金属成分，这些金属成分会使信号失谐，减弱标签接收信号强度，直接影响了超高频（UHF）标签的工作性能。实际测试显示，当将此款设计的超高频射频识别电子标签Inlay直接粘贴在含金属膜的汽车挡风玻璃内侧（直接粘贴，不带有任何阻隔）时，读写器仍然能够有效读取电子标签中的信息，最远可达到40米。因此最适合车辆年检标志、交通强制险标志、环保标志(纸质射频识别标志)的应用，同样所述电子标签可以封装成陶瓷卡，PVC卡、纸质等形式用于交通车辆的管理领域，可以达到同样的识别效果。

本发明的用于汽车挡风玻璃的超高频无源电子标签，通过将超高频射频芯片与采用铝金属以蚀刻技术制成的，或是采用银浆（Argentum）印刷制造而成的标签天线相配合使用，可穿透汽车金属贴膜、读写距离远、读写效率、成功率和准确率高，达到发送和接受信号的强度、提高电子标签的工作性能、保证汽车行驶方便和方便道路管理的目的。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种用于汽车挡风玻璃的超高频无源电子标签，其特征在于，所述电子标签包含有基片、标签天线、超高频射频芯片，所述标签天线蚀刻在所述基片上，所述超高频射频芯片设有标签天线接口，所述超高频射频芯片焊接在所述标签天线结构的馈电端口上；

所述开路短截线的开路端之间设置有间隙，所述短截线与所述开路短截线之间形成一个简短的T型缝隙，所述短截线的末端分别焊接在超高频射频芯片的RF+和RF-端口，所述辐射体上设置有所述天线孔。

2.根据权利要求1所述的一种用于汽车挡风玻璃的超高频无源电子标签，其特征在于，通过改变短路线的长度和宽度来调整所述标签天线的电阻匹配，通过改变短截线的长度和宽度来调整所述标签天线电抗匹配，从而使所述标签天线的整体阻抗和所述超高频射频芯片的阻抗能够形成共轭匹配，从而使天线的整体阻抗和不同的超高频射频芯片的阻抗形成阻抗匹配。

3.根据权利要求1所述的一种用于汽车挡风玻璃的超高频无源电子标签，其特征在于，所述标签天线两端对称地开有六个天线孔，所述天线孔的形状为等边三角形，通过改变所述天线孔的形状、位置或数量，增加共轭匹配的自由度，从而使天线具有小型化和多频带谐振特性。

4.根据权利要求1所述的一种用于汽车挡风玻璃的超高频无源电子标签，其特征在于，所述基片材料为以下之一：PET，纸，陶瓷，PVC。

5.根据权利要求1所述的一种用于汽车挡风玻璃的超高频无源电子标签，其特征在于，所述超高频射频芯片的信号频段为适用于中国射频通信标准的840～845MHz或者920～925MHz，或是860～960MHz的国际通用频段。

6.根据权利要求1所述的一种用于汽车挡风玻璃的超高频无源电子标签，其特征在于，所述电子标签封装成车辆年检标志、交通强制险标志、环保标志的纸质形式，粘贴于汽车前挡风玻璃内侧；所述电子标签封装成陶瓷卡、PVC卡形式用于交通车辆的管理领域，达到同样的识别效果。