CN106815629A - 一种平面x形缝隙电子标签 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线射频识别(RFID)领域，提供了一种平面X形缝隙电子标签。所述标签包括天线、芯片和基板，基板呈矩形设置，收容所述天线和芯片。其中，所述天线与芯片匹配。所述天线包括辐射面及缝隙，所述辐射面位于所述基板的表面。所述缝隙设有相互交叉成“X形”的两臂，所述两臂呈左右、上下对称设置，两臂交叉点位于基板的中心，所述芯片位于两臂交叉处。本发明平面X形缝隙电子标签提供了一种新型的缝隙电子标签的设计方法，能够方便地调节天线的阻抗实现与芯片的共轭匹配，通过固化作用将芯片固定于基材，使用时可粘贴在物体表面，由于缝隙天线的磁流元辐射特性，该平面缝隙电子标签可特别适用于在贴有金属防爆膜的汽车挡风玻璃、镀有金属喷漆的物体表面、人体等类金属环境。

Description

一种平面X形缝隙电子标签

技术领域：

本发明涉及一款平面X形缝隙电子标签，属微波通讯技术领域，适用800MHz～1200MHz频率范围内的射频识别

背景技术：

近年来随着RFID的发展，电子标签已广泛应用于物流业、零售业及交通业等诸多领域，其有效地提高了管理效率，并大大节约了人力成本。在某些类金属环境中如贴有金属防爆膜的汽车挡风玻璃、镀有金属喷漆的物体表面、人体、动物的表面等，由于镜像效应，反射波与入射波形成驻波，金属表面的电场为零，普通天线无法获得能量，辐射效率降低或不能读取。微带天线可以方便地解决这个问题，但有时因成本或使用场合要求，需要设计平面且具有抗金属作用的天线。缝隙天线由于其磁流元辐射的特性，“镜像磁流”产生的反射波与入射波同相，贴在金属表面上时增益更大，因此广泛地被用于平面抗金属天线的设计，但缝隙天线的阻抗调节非常困难，常见的匹配方式有波导馈电、嵌套缝隙匹配、耦合环馈电等，但仍较为困难。针对这些问题，本发明平面X形缝隙电子标签，提出了一种新型的阻抗匹配方法，能够方便地进行天线阻抗调节，旨在解决上述问题。

发明内容：

本发明的主要目的是提供一款平面X形缝隙电子标签，旨在方便的应用于各种不同的尤其是类金属环境中。

该标签包括天线、芯片和基板，基板呈矩形设置，收容所述天线和芯片。其中，所述天线与芯片匹配。所述天线包括辐射面及缝隙，所述辐射面位于所述基板的表面。所述缝隙设有相互交叉成“X形”的两臂，所述两臂呈左右、上下对称设置，两臂交叉的点位于基板的中心，所述芯片位于两臂交叉处。

所述天线材质包括以下材质中的这一种：铜、铝和银。

所述基板的材质包括以下材质中的一种：易碎纸、PVC、ABS、PET、PI或陶瓷Al₂O₃、AlN。

所述辐射面的形状包括以下形状中的一种：矩形、方形、多边形、1/2圆形、椭圆形、圆形或组合形状。

所述缝隙两臂的形状包括以下形状中的一种：矩形，方形、梯形、弧形、折线形、多边形、圆形、椭圆弧形或组合形状。

所述基板的尺寸范围为长50mm～100mm，宽30mm～60mm。

本发明平面X形缝隙电子标签中，天线设置有辐射面及缝隙，所述辐射面位于所述基板 的表面。所述缝隙设有相互交叉成“X形”的两臂，所述两臂呈左右、上下对称设置，两臂交叉的点位于基板的中心，所述芯片位于两臂交叉处。通过调整辐射面和缝隙两臂的长度可以方便的调节天线工作的频率，通过调整缝隙两臂的交叉角度可以调节天线的虚部与实部的比值，通过调整缝隙两臂的宽度可以调节天线的实部，使天线能达到与芯片的共轭匹配，进一步提高天线的读取距离。

附图说明：

图1是本发明所述平面X形缝隙电子标签的结构示意图

图2、图3及图4为本发明所述平面X形缝隙电子标签交叉双臂图形变换示意图；

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，本实施例中平面X形缝隙电子标签包括天线10、芯片20和基板30，所述基板30呈矩形设置，用于收容所述天线10和芯片20，其中所述天线10与芯片20匹配，天线10包含辐射面11及由臂一121和臂二122组成的缝隙，所述辐射面11位于所述基板30的表面，所述缝隙12设有两臂，所述臂一121和臂二122呈上下、左右对称设置。所述臂一121与臂二122交叉成“X形”，交叉点位于基板正中心，所述芯片20位于臂一121和臂二122的交叉点上。

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，其尺寸范围为长50mm～100mm，宽30mm～60mm。基板30的材质可以为以下材质中的易碎纸、聚氯乙烯PVC、树脂胶ABS、聚对苯基甲酸乙二醇酯PET、聚酰亚胺PI或陶瓷基板Al₂O₃、AlN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，并根据天线10的尺寸设置基板30的厚度为0.001～2mm。

辐射面11的外形可以为1/2圆形、圆形、矩形、方形、多边形、椭圆形或组合形状等。参照图1，在已实施例中，辐射面11的外形为矩形，其位于基板30的表面。

由于天线10的信号是靠缝隙两臂121、122辐射的，通过调节缝隙两臂的尺寸可以调节天线的阻抗，实现与芯片的共轭匹配，进一步地提高工作距离。

在一实施例中可以通过调整辐射臂11及缝隙两臂121、122的尺寸和交叉角度和宽度来实现天线10与芯片20共轭匹配。共轭匹配是指在信号源给定的情况下，天线阻抗与芯片阻抗共轭，当两者共轭时输出功率最大。本实施例宽频带电子标签中天线10与芯片20的共轭匹配是指天线10的阻抗与芯片20的阻抗共轭匹配，从而输出最大功率。

天线10的材质可以为铜、铝和银等，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，可以采用金线或铝线绑定机用金线或铝线将芯片20封装在天线10中两臂121、 122的交叉点上，也可以用金线或铝线绑定机用金线或铝线将芯片20绑定在双面镀铜的PCB板上，然后再用焊锡将PCB板焊接在天线10中两臂121、122的交叉点上。

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。

平面X形缝隙电子标签中设有上述天线10、芯片20以及基板30。

进一步地，本发明专利使用介电常数为9.8的陶瓷基板作为基底，基板的尺寸为85.6*54*0.635mm，损耗正切角为0.0003；使用时粘贴在1000*1000*4.5mm的车玻璃内侧，车玻璃的介电常数为7.5，损耗正切角为0.027；辐射面的尺寸为52*84mm，缝隙两臂的宽度为2.8mm，缝隙的单臂高度为26mm，宽度为42mm，芯片馈电处宽度为4mm，馈电处的间距为2mm。

天线粘贴在车玻璃内侧时，在911MHz时阻抗为10.41+165.31j，采用某公司的芯片，其芯片阻抗为12+165j。

进一步的，该天线的辐射面11和缝隙两臂121、122可以作以下且不限于以下的变形，如图2、图3、图4所示。

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 (9)

1.一种平面X形缝隙电子标签，其特征在于，所述标签包括天线、芯片和基板，

基板，呈矩形设置，收容所述天线和芯片；

天线与芯片匹配。

2.根据权利要求1所述的电子标签，其特征在于，所述天线包括辐射面及缝隙，辐射面位于基板的表面；

缝隙设有相互交叉成“X形”的两臂，两臂呈左右、上下对称设置，两臂交叉的点位于基板的中心，芯片位于两臂交叉处。

3.根据权利要求1或2所述的电子标签，其特征在于，所述天线材质为铜或铝或银。

4.根据权利要求3所述的电子标签，其特征在于，所述基板的材质为易碎纸或聚氯乙烯PVC或树脂胶ABS或聚对苯基甲酸乙二醇酯PET或聚酰亚胺PI或陶瓷基材Al₂O₃或AlN。

5.根据权利要求4所述的电子标签，其特征在于，所述辐射面是矩形或方形或多边形或1/2圆形或椭圆形或圆形或组合形状。

6.根据权利要求5所述的电子标签，其特征在于，所述缝隙的两臂可以是矩形或方形或梯形或弧形或折线形或多边形或圆形或椭圆弧形或组合形状，通过调整缝隙两臂的尺寸来实现天线与芯片共轭匹配。

7.根据权利要求6所述的电子标签，其特征在于，所述基板的形状可以是矩形或方形或多边形或椭圆形或圆形。

8.根据权利要求7所述的电子标签，其特征在于，所述基板的尺寸范围为长50mm～100mm，宽30mm～60mm，厚度为0.001mm～2mm。

9.根据权利要求8所述的电子标签，其特征在于，所述天线通过蚀刻工艺、沉淀工艺或印刷工艺与基板固定连接，或采用金线或铝线绑定机用金线或铝线将芯片封装在天线中两臂的交叉点上，也可以用金线或铝线绑定机用金线或铝线将芯片绑定在双面镀铜的PCB板上，然后再用焊锡将PCB板焊接在天线中两臂的交叉点上。