CN107087433A - 射频识别标签 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种射频识别(RFID)标签，包括开槽天线，所述开槽天线具有位于基板上的集成电路模块，其中，所述开槽天线包括至少一个主开口以用于容纳所述集成电路模块并且用于控制所述RFID标签的共振频率。

Description

射频识别标签
技术领域
本发明涉及一种射频识别标签并且具体地(但不仅)涉及一种用于车辆应用的射频识别挡风玻璃标签。
背景技术
射频识别(RFID)技术现已广泛用于物件跟踪和识别应用。通常，RFID系统包括附着到物件的RFID标签以及RFID读取器。RFID读取器利用电磁或射频识别场/波/信号与RFID标签通信和/或启动RFID标签。RFID标签通常包含与物件相关的信息(例如，物件的性质，数量，生产时间等)，并且可以由RFID读取器读取。在某些情况下，RFID读取器也可以将信息写入RFID标签。
目前，有多种类型的用于RFID标签的分类。例如，取决于RFID标签是否包括电源和电源如何操作，RFID标签可以被分为有源的、无源的、或半无源类型。其它类型的分类涉及到标签的天线，其可使用线性极性或圆极性以用于RF信号通信。明显地，不同类型的RFID标签适于或者特别地适用于具体的应用。
对于用于车辆应用(例如，追踪车辆、自动缴费、停车场管理等)的RFID标签，RFID标签通常附接至车辆，且最常见地附接至车辆的挡风玻璃。这种类型的挡风玻璃标签通常必须符合“信用卡”类型的物理尺寸和形状，并因此它们的天线设计通常限于使用双极或T匹配双极。挡风玻璃标签的制造商一直有很大的偏见继续利用现有已知的技术来制造挡风玻璃RFID标签。这使得标签在设计和制造方面相当受限。
本发明的目的是满足上述需求，克服或大体上缓解上述缺陷或更一般的提供一种改进的RFID标签，特别是一种改进的挡风玻璃RFID标签。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种射频识别(RFID)标签，所述射频识别(RFID)标签包括开槽天线，上述开槽天线具有位于基板上的集成电路模块，其中，所述开槽天线包括至少一个主开口以用于容纳所述集成电路模块并且用于控制所述RFID标签的共振频率。
优选地，所述RFID标签的所述共振频率由以下因素控制：至少一个主开口的尺寸；所述至少一个主开口距离所述开槽天线的边缘的移位；和/或所述开槽天线的尺寸。
在第一方面的一个优选实施方式中，所述RFID标签的所述共振频率随着所述至少一个主开口的尺寸的增大而减小；和/或随着所述至少一个主开口距离所述开槽天线的边缘的移位的减小而减小。
优选地，所述至少一个主开口布置在所述开槽天线的中心部。所述开槽天线可以包括任何形状，但优选为矩形。
优选地，所述开槽天线包括两个主开口，所述两个主开口在所述开槽天线的中心部彼此大体上对齐。
优选地，所述至少一个主开口的形状为四边形、三角形、椭圆形、圆形、扇形或多边形。
在本发明的第一方面的一个实施方式中，所述开槽天线还包括至少一个第二开口，所述第二开口邻近所述至少一个主开口的一侧或两侧布置。
优选地，所述至少一个第二开口对所述RFID标签的共振频率大体无影响。
在第一方面的一个实施方式中，所述基板包括陶瓷、纸质或者塑料材料。
在第一方面的具体实施方式中，所述陶瓷材料包括氧化铝。
在第一方面的一个实施方式中，所述RFID标签被布置成附接至玻璃材料。
优选地，所述RFID标签为无源RFID标签。
优选地，所述RFID标签至少部分地装在包装材料中。在一个实施方式中，所述包装材料包括塑料材料。
优选地，所述RFID标签被布置成附接至车辆的挡风玻璃。
根据本发明的第二方面，提供了一种附接有根据本发明的第一方面的RFID标签的车辆。优选地，射频识别(RFID)挡风玻璃标签附接在车辆的挡风玻璃上。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于车辆的射频识别挡风玻璃标签，包括：射频识别标签，所述射频识别标签包括开槽天线，所述开槽天线具有位于基板上的集成电路模块，其中，所述开槽天线包括至少一个主开口以用于容纳所述集成电路模块并且用于控制所述射频识别标签的共振频率，并且所述集成电路模块储存与车辆有关的信息；包装材料，用于至少部分地包封所述射频识别标签；其中，所述射频识别挡风玻璃标签被布置成附接至所述车辆的挡风玻璃，以使得包含在所述集成电路模块中的与车辆有关的信息可由布置在车辆外部的射频识别读取器读取。
优选地，所述RFID标签的所述共振频率由以下因素控制：至少一个主开口的尺寸；所述至少一个主开口距所述开槽天线的边缘的移位；和/或所述开槽天线的尺寸。
在第三方面的优选实施方式中，所述RFID标签的所述共振频率随着所述至少一个主开口的尺寸的增大而减小；和/或随着所述至少一个主开口距离所述开槽天线的边缘的移位的减小而减小。
优选地，所述至少一个主开口布置在所述开槽天线的中心部。所述开槽天线可以为任何形状，但优选为矩形。
在第三方面的一个实施方式中，所述基板包括陶瓷、纸质或塑料材料。
在第三方面的一个实施方式中，所述包装材料包括塑料材料。
在第三方面的一个实施方式中，所述RFID挡风玻璃标签为无源RFID标签。
根据本发明的第四方面，提供了一种附接有根据本发明的第三方面的射频识别(RFID)挡风玻璃标签的车辆。优选地，射频识别(RFID)挡风玻璃标签附接在车辆的挡风玻璃上。
附图说明
现在以示例的方式参照附图来将描述本发明的实施方式，其中:
图1为根据本发明的一个实施方式的用于RFID标签的天线的示意图；
图2为根据本发明的另一实施方式的用于RFID标签的天线的示意图；
图3为根据本发明的再另一实施方式的用于RFID标签的天线的示意图；
图4为用于示出图1的天线的主要尺寸的视图；
图5A为用于示出如何在本发明的一个实施方式中将RFID标签附接到玻璃材料的示意图；
图5B为用于示出如何在本发明的另一个实施方式中将RFID标签附接到玻璃材料的示意图；以及
图6示出了本发明的RFID标签的示例性应用。
具体实施方式
参照图1至图3，示出了射频识别(RFID)标签的不同实施方式，其包括开槽天线，该开槽天线被布置成与基板上的集成电路模块连接，其中，开槽天线包括至少一个主开口，以用于容纳集成电路模块并且用于控制RFID标签的共振频率。
图1示出了根据本发明的一个实施方式的用于RFID标签的天线100的示意图。如图1所示，天线100大体上为平面的，并且具有大体矩形的形状。天线100包括两个布置在其中心部的较小的中心开口102。如图1所示，较小的中心开口102具有大体正方形的形状并且彼此对齐。两个较大的侧面开口104布置在两个较小的中心开口102的两侧上。如图所示，较大的侧面开口104为矩形形状。较小的中心开口102和较大的侧面开口104被布置成大体上相对于开槽天线100的中心短轴对称。
在本实施方式中，供应部106容纳集成电路模块/芯片(未示出)。取决于集成电路模块/芯片的接口，供应部106可以包括一个或多个供应间隙。两个较小的中心开口102被布置成与供应部连接。更具体地，天线100和集成电路模块/芯片之间的连接允许天线100和集成电路模块/芯片之间的数据通信，从而使得RFID标签可以与外部RFID读取器交互，以从集成电路模块/芯片读取信息或将信息写入到集成电路模块/芯片中。在一个实施方式中，两个较大的侧面开口104可被布置成将物体容纳在其中，尽管在一些其他实施方式中这并非优选的。优选地，开槽天线100和集成电路模块/芯片通过印刷或其他附接技术而形成在基板材料(例如，陶瓷(例如，Al2O3)、塑料或纸质材料)上。
图2为根据本发明的另一实施方式的用于RFID标签的天线200的示意图。如图2所示，天线200大体为平面的，并且具有大体矩形的形状。天线200包括布置在其中心部的两个较小的中心开口202。如图所示，较小的中心开口202具有大体圆形的形状并且彼此对齐。两个较大的侧面开口204布置在两个较小的中心开口202的两侧上。如图2所示，两个较大的侧面开口204为矩形形状。不同于图1的实施方式，较小的中心开口202和较大的侧面开口204被布置成相对于开槽天线200的中心短轴不对称。
在本实施方式中，供应部206容纳集成电路模块/芯片(未示出)。取决于集成电路模块/芯片的接口，供应部206可以包括一个或多个供应间隙。两个较小的中心开口202被布置成与供应部紧密地连接。更具体地，天线200和集成电路模块/芯片之间的连接允许天线和集成电路模块/芯片之间的数据通信，从而RFID标签可以与外部RFID读取器交互，以从集成电路模块/芯片读取信息或将信息写入到集成电路模块/芯片中。在一个实施方式中，两个较大的侧面开口204可被布置成将物体容纳在其中，尽管在一些其他实施方式中这并非优选的。优选地，开槽天线200和集成电路模块/芯片通过印刷或其他附接技术而形成在基板材料(例如，陶瓷(例如，Al2O3)、塑料或纸质材料)上。
图3示出根据本发明的又一实施方式的用于RFID标签的天线300。如图3所示，天线300大体上为平面的，并且具有大体矩形的形状。天线300包括布置在其中心部的三个中心开口302。如图所示，三个中心开口302具有大体矩形的形状并且彼此对齐。不同于前述图1和图2的两个实施方式，在本发明的开槽天线300中没有侧面开口。
在本实施方式中，供应部306容纳集成电路模块/芯片(未示出)。取决于集成电路模块/芯片的接口，供应部306可以包括一个或多个供应间隙。中心开口302被布置成与供应部紧密地连接。更具体地，天线300和集成电路模块/芯片之间的连接允许天线300和集成电路模块/芯片之间的数据通信，从而RFID标签可以与外部RFID读取器交互，以从集成电路模块/芯片读取信息或将信息写入到集成电路模块/芯片中。优选地，开槽天线300和集成电路模块/芯片通过印刷或其他附接技术而形成在基板材料(例如，陶瓷(例如，Al2O3)、塑料或纸质材料)上。
尽管在如图1至图3中所示RFID标签的天线(或RFID标签)的各种实施方式中，开槽天线100,200,300具有大体矩形的形状，但是在其他实施方式中开槽天线还可以具有其他形状，例如其他的四边形、圆形、椭圆形、三角形或甚至多边形。此外，在本实施方式中，开槽天线必须包括至少一个或优选地至少两个中心开口。在不同的实施方式中，中心开口的数目可以改变。中心开口的形状同样可以改变，其在其他实施方式中可以具有其他形状，例如其他的四边形、圆形、椭圆形、三角形或甚至多边形。优选地，在本实施方式中，开槽天线包括至少一个侧面开口(尽管这非绝对必要)。在其他实施方式中，开槽天线可以不具有侧面开口。侧面开口的形状在不同的实施方式中可以改变(通过具有任何规则或不规则的形状)。尽管在如图1至图3中所示的多个实施方式中，开槽天线100,300大体相对于其短轴或长轴对称，但是这并非绝对必要。中心开口和/或侧面开口的对准同样是非必要的，尽管在一些实施方式中，这是优选的。在如图所示的RFID标签的各种实施方式中，RFID标签优选地为无源RFID标签。但是，RFID标签还可以是具有电源的有源或半无源的标签。
图4示出了图1的RFID标签天线100中的天线的主要尺寸。在本实施方式中，主要尺寸包括开槽天线的整体尺寸(C x D)、中心开口的尺寸(A)、以及中心开口偏离开槽天线100的边缘的偏置距离(B)。更具体地，在本实施方式中，主要尺寸为：开槽天线100的长度(C)和宽度(D)、中心开口的长度(A)(沿着开槽天线的长轴)、以及中心开口偏离开槽天线100的长边缘的偏置距离(B)(即，中心开口到开槽天线的长边缘的最短距离)。取决于开槽天线在其他实施方式中的设计，其他因素也可以影响标签共振频率(fres)，尽管在开槽天线中的标签共振频率的主要影响因素为前述所列举的参数。
在以下的表中示出了天线的一些主要尺寸对RFID标签的标签共振频率(fres)(实现最佳标签性能所在的频率)的影响的模拟。
表1
表2
如表1和表2中的如模拟结果所示，随着偏置(B)增大，标签共振频率增大。更具体地，由于偏置(B)中的改变而导致的标签共振频率的增大率为26.5MHz/mm。另一方面，随着长度(A)增大，标签共振频率减小。更具体地，由于长度(A)的改变而导致的标签共振频率的增大率为22MHz/mm。这示出了：在本实施方式中，中心开口的面积越小，标签共振频率(fres)越高。该分析可以优选地延伸到具有其他形状的中心开口。
图5A和图5B示出了本发明的RFID标签如何被布置以附接到玻璃材料上。如图5A和图5B所示，RFID标签包括与集成电路芯片(被开槽天线隐藏)连接的开槽天线502A、502B。具有集成电路芯片的开槽天线502A、502B形成在基板504A、504B上。在一个示例中，基板504A、504B为陶瓷材料，并且开槽天线与集成电路芯片被印刷在其上。在图5A中，RFID标签被装在包装材料506A中。包装材料506A附接到玻璃材料层508A中，以使得RFID标签“间接地”与玻璃材料层508A连接或安装在玻璃材料层508A上。包装材料506A的示例包括塑料或纸质材料，并且该材料优选地为防水或防尘或水不能透过或灰尘不能透过的。通过将RFID标签包装在这样的包装材料中，可以防止该标签被外界环境(例如由于灰尘或湿气)磨损或损坏。在图5B的实施方式中，RFID标签“直接地”附接至玻璃材料层508B，而不包装在任何包装材料中。
图6示出了本发明的RFID标签的应用。具体地说，图6示出了本发明的RFID标签602附接至车辆604的挡风玻璃上。尽管在本示例中车辆604为轿车，但是在其他实施方式中，车辆可以为货车或轮船或任何其他类型的车辆。优选地，RFID标签602以类似于图5A和图5B所示的方式而附接至挡风玻璃。在其他实施方式中，该标签可以附接至车辆604的其他部分上，即不必是挡风玻璃上。
在一个示例中，出于管理的目的，RFID读取器606布置在停车场入口处。当附接有RFID标签的轿车604到达停车场入口时，RFID读取器606(在本质上为收发器)检测轿车604的存在(例如，通过其他传感器)，并且将电磁/射频波(其可以包括功率信号和读取信号)607传输到RFID标签602。RFID标签602(不具有任何内部电源)然后被上电以从RFID读取器606接受指令(其可以在读取信号中)。在经由RFID标签602中的电路处理后，与车辆相关的数据从RFID标签602中的集成电路芯片中获得，并且被传输回到RFID读取器606。与车辆相关的数据可以包括车牌号、轿车的类型、轿车的所有者、进入时间等。传输到RFID读取器606的数据然后将存储在局域或远程数据库608中。之后当轿车离开停车场时，RFID读取器606再次检测到标签602的存在并且将功率和读取信号607传输至标签。标签602然后可以将相对于以下的信息传输至读取器606：离开时间、车牌号、轿车的类型、轿车的所有者等。标签读取器606在接收到该信息后可以将该信息传输至局域或远程数据库608，该局域或远程数据库608负责计算付款值并且将帐单发送给用户。
应当理解，上述示例性应用仅是本发明的RFID标签许多可能的应用中的一个。本领域技术人员理解，与盗窃、车体部件识别、车牌管理或公路电子识别收费应用有关的其它示例也是可能的。
本发明的不同实施方式中的RFID标签具有许多特别的优点。首先，本发明中的标签不使用双极或T匹配双极天线，而是使用具有至少一个(优选至少两个)中心开口和任选数量的侧面开口的“真正”的开槽天线。与现有的RFID标签相比，特别是与用于挡风玻璃或车辆应用(其为信用卡类型的物理尺寸和形状)的RFID标签相比，提供至少一个(优选至少两个)中心开口允许更灵活的阻抗匹配和更宽的阻抗带宽(更稳健的性能)。此外，提供侧面开口便于减少导电油墨的消耗，并因此降低制造成本，而不会显著地影响标签的性能或标签共振频率。通过参考上述说明，本发明在结构、功能、成本、有效性、易制造性、效率等方面的其它优点对于本领域的技术人员将显而易见。
本领域技术人员将理解，在不脱离以上广泛描述的本发明的精神或范围的情况下，可以对特定实施方式中所示的本发明进行多种变化和/或修改。因此，本实施方式在所有方面都应被视为是说明性而非限制性的。
除非另有说明，否则本文包含的对现有技术的任何引用不应被视为承认该信息是公知常识。

Claims (24)

1.一种射频识别标签，包括开槽天线，所述开槽天线具有位于基板上的集成电路模块，其中，所述开槽天线包括至少一个主开口以用于容纳所述集成电路模块并且用于控制所述射频识别标签的共振频率。
2.如权利要求1所述的射频识别标签，其中，所述射频识别标签的所述共振频率由以下因素控制：
所述至少一个主开口的尺寸；
所述至少一个主开口距离所述开槽天线的边缘的移位；和/或
所述开槽天线的尺寸。
3.如权利要求2所述的射频识别标签，其中，所述射频识别标签的所述共振频率
随着所述至少一个主开口的尺寸的增大而减小；和/或
随着所述至少一个主开口距离所述开槽天线的边缘的移位的减小而减小。
4.如权利要求1至3中任一项所述的射频识别标签，其中，所述至少一个主开口布置在所述开槽天线的中心部。
5.如权利要求4所述的射频识别标签，其中，所述开槽天线包括两个主开口，所述两个主开口在所述开槽天线的中心部彼此大体上对齐。
6.如权利要求1至5中任一项所述的射频识别标签，其中，所述至少一个主开口的形状为四边形、三角形、椭圆形、圆形、扇形或多边形。
7.如权利要求1至6中任一项所述的射频识别标签，其中，所述开槽天线还包括至少一个第二开口，所述第二开口邻近所述至少一个主开口的一侧或两侧布置。
8.如权利要求7所述的射频识别标签，其中，所述至少一个第二开口对所述射频识别标签的共振频率大体无影响。
9.如权利要求1至8中任一项所述的射频识别标签，其中，所述基板包括陶瓷、纸质或者塑料材料。
10.如权利要求9所述的射频识别标签，其中，所述陶瓷材料包括氧化铝。
11.如权利要求1至10中任一项所述的射频识别标签，其中，所述射频识别标签被布置成附接至玻璃材料。
12.如权利要求1至11中任一项所述的射频识别标签，其中，所述射频识别标签为无源射频识别标签。
13.如权利要求1至12中任一项所述的射频识别标签，其中，所述射频识别标签至少部分地装在包装材料中。
14.如权利要求13所述的射频识别标签，其中，所述包装材料包括塑料材料。
15.如权利要求1至14中任一项所述的射频识别标签，其中，所述射频识别标签被布置成附接至车辆的挡风玻璃。
16.一种附接有前述权利要求中任一项所述的射频识别标签的车辆。
17.一种用于车辆的射频识别挡风玻璃标签，包括：
射频识别标签，所述射频识别标签包括开槽天线，所述开槽天线具有位于基板上的集成电路模块，其中，所述开槽天线包括至少一个主开口以用于容纳所述集成电路模块并且用于控制所述射频识别标签的共振频率，并且所述集成电路模块储存与车辆有关的信息；
包装材料，用于至少部分地包封所述射频识别标签；
其中，所述射频识别挡风玻璃标签被布置成附接至所述车辆的挡风玻璃，以使得包含在所述集成电路模块中的与车辆有关的信息可由布置在车辆外部的射频识别读取器读取。
18.如权利要求17所述的射频识别挡风玻璃标签，其中，所述射频识别标签的所述共振频率由以下因素控制：
至少一个主开口的尺寸；
所述至少一个主开口距离所述开槽天线的边缘的移位；和/或
所述开槽天线的尺寸。
19.如权利要求18所述的射频识别挡风玻璃标签，其中，所述射频识别标签的所述共振频率
随着所述至少一个主开口的尺寸的增大而减小；和/或
随着所述至少一个主开口距离所述开槽天线的边缘的移位的减小而减小。
20.如权利要求17至19中任一项所述的射频识别挡风玻璃标签，其中，所述至少一个主开口被布置在所述开槽天线的中心部。
21.如权利要求17至20中任一项所述的射频识别挡风玻璃标签，其中，所述基板包括陶瓷、纸质或塑料材料。
22.如权利要求21所述的射频识别挡风玻璃标签，其中，所述包装材料包括塑料材料。
23.如权利要求17至22中任一项所述的射频识别挡风玻璃标签，其中，所述射频识别标签为无源射频识别标签。
24.一种附接有如权利要求17至23中任一项所述的射频识别挡风玻璃标签的车辆。
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