CN105512718A - 一种双频rfid标签 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种双频RFID标签，包括：标签天线以及标签芯片；标签天线包括基材、设置于基材反面的天线线圈、以及设置于基材正面的第一连接结构以及第二连接结构；天线线圈还包括分别设置于高频部分天线线圈的第一端以及设置于超高频部分天线线圈的第二端，第一端与第一连接结构电连接，第二端与第二连接结构电连接；标签芯片设置于基材正面，与第一连接结构和第二连接结构相连。本发明使得同一天线结构既可以用于高频识别，也可以用于超高频识别，或高频和超高频识别同时使用，且RFID标签在工作时，互感与涡流影响非常小，工作性能优良，且不管是制成高频标签还是超高频标签，都可以采用同样的生产工艺，节省生产时间和成本。

Description

一种双频RFID标签
技术领域
本发明涉及射频识别领域，特别是涉及一种双频RFID标签。
背景技术
射频识别(RFID)技术是一种利用电磁场原理工作的双向非接触式无线通讯技术，其主要作用是数据采集和自动识别。主要技术分为工作在13.56Mhz的HF高频和860Mhz-960Mhz的UHF超高频射频识别技术。
HF高频RFID技术使用类似变压器的电感耦合方式工作，主要用于支付类数据交换和短距离的单个物品的识别。UHF超高频技术使用类似雷达的反向散射耦合方式工作，主要用于长距离多个物品的识别。长久以来，因为工作原理截然不同，它们是两套独立系统，HF高频RFID系统的标签不能被UHF超高频RFID系统的读写器读取，反之亦然。
随着RFID技术应用的不断深入，单一技术已经无法满足复杂场景下的数据采集和自动识别的需求，多种RFID技术需要集成部署。不单单是同一种物品需要利用不同RFID技术的优势，一个物品在供应链的多个阶段也需要采用不同的RFID技术才能正常运作。所以在使用RFID标签时即想使标签能进行长距离多物品识别也能与NFC手机等通用读写设备快速结合，这样一个物品上就需要贴一个HF高频RFID标签和一个UHF超高频标签，应用成本很高。
通常的HF高频RFID标签被设计为一颗芯片和一个线圈式天线；而UHF超高频RFID标签则被设计为一颗芯片和一个对称偶极子天线。两种标签的设计思想是互不兼容的。如将HF高频RFID标签和UHF超高频标签简单复合在一张RFID标签上不仅两种标签的性能都显著下降，标签的尺寸也难以控制在合理范围内。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种双频RFID标签，用于解决现有技术中集合高频和超高频的RFID射频标签的应用性能不佳，且两者设计不能相互兼容的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种双频RFID标签，包标签天线，包括基材、天线线圈、第一连接结构、以及第二连接结构，所述基材具有基材正面和基材反面，所述天线线圈设置于所述基材反面，所述第一连接结构以及第二连接结构设置于所述基材正面；所述天线线圈包括超高频部分天线线圈和高频部分天线线圈，所述超高频部分天线线圈包括第一超高频天线线圈以及位于第一超高频天线线圈内部的第二超高频天线线圈，所述第一超高频天线线圈以及所述第二超高频天线线圈结合以形成双环路结构，其中，所述超高频部分天线线圈的宽度大于所述高频部分天线线圈的宽度，且被所述高频部分天线线圈包围，所述天线线圈还包括两个端点，分别为设置于所述高频部分天线线圈的第一端以及设置于所述超高频部分天线线圈的第二端，所述第一端通过开设于所述基材的第一过孔与所述第一连接结构电连接，所述第二端通过开设于所述基材的第二过孔与所述第二连接结构电连接；标签芯片，设置于所述基材正面，包括与所述第一连接结构连接的第一引脚以及与所述第二连接结构连接的第二引脚。
于本发明一具体实施例中，所述标签芯片为以下中的一种：高频标签芯片、超高频标签芯片、或集成高频以及超高频的混合标签芯片。
于本发明一具体实施例中，所述第一连接结构以及所述第一超高频天线线圈位置相对的分别设置于所述基材正面和反面，以形成第一外置电容。
于本发明一具体实施例中，所述第二连接结构与所述第二超高频天线线圈位置相对的分别设置于所述基材正面和反面，以形成第二外置电容。
于本发明一具体实施例中，所述第一过孔的数量与所述高频部分天线线圈的宽度相对应，所述第二过孔的数量与所述超高频部分天线线圈的宽度相对应。
于本发明一具体实施例中，所述第二过孔的数量大于所述第一过孔的数量。
于本发明一具体实施例中，所述天线线圈为矩形。
如上所述，本发明的双频RFID标签，包标签天线，包括基材、天线线圈、第一连接结构、以及第二连接结构，所述基材具有基材正面和基材反面，所述天线线圈设置于所述基材反面，所述第一连接结构以及第二连接结构设置于所述基材正面；所述天线线圈包括超高频部分天线线圈和高频部分天线线圈，所述超高频部分天线线圈包括第一超高频天线线圈以及位于第一超高频天线线圈内部的第二超高频天线线圈，所述第一超高频天线线圈以及所述第二超高频天线线圈结合以形成双环路结构，其中，所述超高频部分天线线圈的宽度大于所述高频部分天线线圈的宽度，且被所述高频部分天线线圈包围，所述天线线圈还包括两个端点，分别为设置于所述高频部分天线线圈的第一端以及设置于所述超高频部分天线线圈的第二端，所述第一端通过开设于所述基材的第一过孔与所述第一连接结构电连接，所述第二端通过开设于所述基材的第二过孔与所述第二连接结构电连接；标签芯片，设置于所述基材正面，包括与所述第一连接结构连接的第一引脚以及与所述第二连接结构连接的第二引脚。同一个天线结构既可以用于高频识别，也可以用于超高频识别，或高频和超高频可同时使用，且RFID标签在工作时，互感与涡流影响非常小，工作性能优良，且不管是高频标签还是超高频标签，都可以采用同样的生产工艺，节省生产时间和成本。
附图说明
图1显示为本发明的双频RFID标签在一具体实施例中的结构示意图。
图2显示为本发明的双频RFID标签在一具体实施例中的结构示意图。
图3显示为本发明的双频RFID标签在一具体实施例中的结构示意图。
图4显示为本发明的双频RFID标签在一具体实施例中的结构示意图。
元件标号说明
1RFID标签
11标签天线
111基材
1111基材正面
1112基材反面
1113第一过孔
1114第二过孔
112天线线圈
1121超高频部分天线线圈
11211第一超高频天线线圈
11212第二超高频天线线圈
1122高频部分天线线圈
1123第一端
1124第二端
113第一连接结构
114第二连接结构
12标签芯片
121第一引脚
122第二引脚
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
在现有的射频识别应用中，存在同一个物品既需要可实现高频射频识别(短距离)，又需要实现超高频射频识别(远距离)，而在现有一具体实施例中，为适应不同的应用需求，在物品上粘贴多个不同频率的RFID标签，现有另一具体实施例中，在一枚标签内同时复合一个HF高频RFID标签和一个UHF超高频标签，这两种实施例中，标签性能都会受到影响而下降，且标签尺寸易超出适用范围。
为了得到性能更好的双频(高频和超高频)RFID射频标签，本发明公开一种频率可选的双频RFID标签。以下将结合图1～图4对本发明一具体实施例中公开的双频RFID标签进行详细说明。
请参阅图1～图3，其中图1显示为本发明的双频RFID标签的正面在一具体实施例中的结构示意图。图2显示为本发明的双频RFID标签的反面在一具体实施例中的结构示意图。图3显示为本发明的双频RFID标签在一具体实施例中的整体结构示意图，即给出双频RFID标签的基材为透明状态时的基材正反面的天线的状态。
所述双频RFID标签1包括标签天线11以及标签芯片12。
所述标签天线11包括基材111。所述基材111为绝缘材料，具有基材正面1111和基材反面1112。所述基材正面1111和基材反面1112的电路不连通，除非有穿过所述基材正面1111和基材反面1112的过孔点的设计，使两者电性连通。
所述标签天线11为导电的金属材料，包括设置于基材反面1112的天线线圈112，以及设置于基材正面1111的第一连接结构113以及第二连接结构114；于本实施例中，所述天线线圈112为矩形。所述天线线圈112包括超高频部分天线线圈1121和高频部分天线线圈1122，所述超高频部分天线线圈1121包括第一超高频天线线圈11211以及位于第一超高频天线线圈11211内部的第二超高频天线线圈11212，所述第一超高频天线线圈11211以及所述第二超高频天线线圈11212结合以形成双环路结构，其中，所述高频部分天线线圈1121的宽度大于所述高频部分天线线圈1122的宽度，且被所述高频部分天线线圈1122包围，所述天线线圈112还包括两个端点，分别为设置于所述高频部分天线线圈1122的第一端1123以及设置于所述高频部分天线线圈1121的第二端1124，所述第一端1123通过开设于所述基材111的第一过孔1113与所述第一连接结构113电连接，所述第二端1124通过开设于所述基材111的第二过孔1114与所述第二连接结构114电连接。
所述标签芯片12设置于所述基材正面1111，包括与所述第一连接结构113连接的第一引脚121以及与所述第二连接结构114连接的第二引脚122。于本发明一具体实施例中，所述标签芯片12为以下中的一种：高频标签芯片、超高频标签芯片、或集成高频以及超高频的混合标签芯片(即HF-UHF双界面标签芯片)。
所述第一连接结构113以及所述第二连接结构114对应位置设置一对馈电点，以与所述标签芯片12的第一引脚121和第二引脚122电连接，此馈电点既可以接UHF超高频RFID标签芯片引脚，也能接HF高频RFID标签芯片引脚，或集成高频以及超高频的混合RFID标签芯片引脚，使所述标签天线11既能作为UHF超高频RFID标签天线，也能作为HF高频RFID标签天线使用，达到RFID标签频率可选的目的。优选的，所述馈电点使用导电胶与所述标签芯片12电连接。
且，优选的，于本发明一具体实施例中，所述第一连接结构113以及所述第一超高频天线线圈11211位置相对的分别设置于所述基材正面1111和基材反面1112，以形成第一外置电容。于本发明一具体实施例中，所述第二连接结构114与所述第二超高频天线线圈11212位置相对的分别设置于所述基材正面1111和基材反面1112，以形成第二外置电容。
且，于具体应用中，可通过调整标签天线11的结构，使标签天线11的天线线圈112的高频部分天线线圈1122整体长度满足电感天线的基本电感要求，并能在标签芯片12采用HF高频RFID标签芯片或者在标签芯片12采用混合标签芯片的高频协议时，与HF高频RFID标签芯片的内置电容调谐，同时与所述第一外置电容和第二外置电容相互配合，提高并联谐振频率至13.56Mhz的工作频率，以实现近场通讯。且，所述超高频部分天线线圈1121的第一超高频天线线圈11211以及位于第一超高频天线线圈11211内部的第二超高频天线线圈11212组成双匹配环路和双层天线结构，且在超高频应用时，第一外置电容和第二外置电容相当于近似导通，则所述第一超高频天线线圈11211和所述第二超高频天线线圈11212形成的双匹配环路的设计起到阻抗匹配的作用，使进出超高频标签芯片能量最大，即在标签芯片12采用超高频标签芯片或者在标签芯片12采用混合标签芯片的超高频协议时，所述天线11的超高频部分天线线圈1121与所述标签芯片12阻抗匹配，以使所述高频部分天线线圈1122形成的互感与涡流影响最小。这样，在不额外增加标签尺寸的情况下，一种标签既可以作为HF高频RFID标签、也可以作为UHF超高频标签使用，如采用HF-UHF双界面芯片，则两个频段可以同时使用。在制造加工时，不管是HF高频标签和UHF超高频标签天线生产，标签封装都可以采用同样的工艺，并能使外围设备诸如RFID标签打印机和贴标机的设计标准化，节省材料和时间。
于本发明一具体实施例中，所述第一过孔1113的数量与所述高频部分天线线圈1122的宽度相对应，所述第二过孔1114的数量与所述超高频部分天线线圈1121宽度相对应，于本实施例中，由于所述高频部分天线线圈1121的宽度大于所述高频部分天线线圈的宽度1122，所以所述第二过孔1114的数量大于所述第一过孔1113的数量，以使过孔处正反面导通性能良好。如图2和图3，显示第一过孔1113的数量为1，所述第二过孔1114的数量为3，当然在其他具体实施例中，相应位置过孔的分布可以更为密集，以满足更高的导电性能的要求。
且在具体设计时，可先画出天线模型，导入三维仿真软件得到天线性能参数。此参数多为近似值或趋势值，需使用频谱分析仪对天线实践性能进行实验，使谐振点接近13.56Mhz，天线的馈电点阻抗在工作频率时与芯片的阻抗共轭，达到调谐和阻抗匹配。
进一步参阅图4，显示为一具体实施例中，所述标签芯片12采用高频标签芯片时的电路电流走向示意图，形成一个回路。即从第二引脚122开始，电流以顺时针方向运行，形成回路，以回到所述第一引脚121，且与此同时，所述天线线圈112的高频部分天线线圈1122与所述第一外置电容以及所述第二外置电容共同作用，使并联谐振点的频率提升至13.56Mhz。
综上所述，本发明的双频RFID标签，包括：标签天线，包括基材，具有基材正面和基材反面，设置于基材反面的天线线圈，以及设置于基材正面的第一连接结构以及第二连接结构；所述天线线圈包括超高频部分天线线圈和高频部分天线线圈，所述超高频部分天线线圈包括第一超高频天线线圈以及位于第一超高频天线线圈内部的第二超高频天线线圈，所述第一超高频天线线圈以及所述第二超高频天线线圈结合以形成双环路结构，所述天线线圈还包括两个端点，分别为设置于所述高频部分天线线圈的第一端以及设置于所述超高频部分天线线圈的第二端，所述第一端通过开设于所述基材的第一过孔与所述第一连接结构电连接，所述第二端通过开设于所述基材的第二过孔与所述第二连接结构电连接；标签芯片，设置于所述基材正面。同一个天线结构既可以用于高频识别，也可以用于超高频识别，或高频和超高频可同时使用，且RFID标签在工作时，互感与涡流影响非常小，工作性能优良，且不管时高频标签还是超高频标签，都可以采用同样的生产工艺，节省生产时间和成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种双频RFID标签，其特征在于，包括：
标签天线，包括基材、天线线圈、第一连接结构、以及第二连接结构，所述基材具有基材正面和基材反面，所述天线线圈设置于所述基材反面，所述第一连接结构以及第二连接结构设置于所述基材正面；所述天线线圈包括超高频部分天线线圈和高频部分天线线圈，所述超高频部分天线线圈包括第一超高频天线线圈以及位于第一超高频天线线圈内部的第二超高频天线线圈，所述第一超高频天线线圈以及所述第二超高频天线线圈结合以形成双环路结构，其中，所述超高频部分天线线圈的宽度大于所述高频部分天线线圈的宽度，且被所述高频部分天线线圈包围，所述天线线圈还包括两个端点，分别为设置于所述高频部分天线线圈的第一端以及设置于所述超高频部分天线线圈的第二端，所述第一端通过开设于所述基材的第一过孔与所述第一连接结构电连接，所述第二端通过开设于所述基材的第二过孔与所述第二连接结构电连接；
标签芯片，设置于所述基材正面，包括与所述第一连接结构连接的第一引脚以及与所述第二连接结构连接的第二引脚。
2.根据权利要求1所述的双频RFID标签，其特征在于：所述标签芯片为以下中的一种：高频标签芯片、超高频标签芯片、或集成高频以及超高频的混合标签芯片。
3.根据权利要求1所述的双频RFID标签，其特征在于：所述第一连接结构以及所述第一超高频天线线圈位置相对的分别设置于所述基材正面和反面，以形成第一外置电容。
4.根据权利要求1所述的双频RFID标签，其特征在于：所述第二连接结构与所述第二超高频天线线圈位置相对的分别设置于所述基材正面和反面，以形成第二外置电容。
5.根据权利要求1所述的双频RFID标签，其特征在于：所述第一过孔的数量与所述高频部分天线线圈的宽度相对应，所述第二过孔的数量与所述超高频部分天线线圈的宽度相对应。
6.根据权利要求5所述的双频RFID标签，其特征在于：所述第二过孔的数量大于所述第一过孔的数量。
7.根据权利要求1所述的双频RFID标签，其特征在于：所述天线线圈为矩形。
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