CN107122815A - 一种uhf频段的rfid标签纱线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种UHF频段的RFID标签纱线，包括RFID标签芯片，所述RFID标签芯片两端连接有导电纱线/纤维，所述导电纱线/纤维缠绕在承载纱线上作为天线；所述RFID标签芯片粘接贴附在承载纱线上；所述导电纱线/纤维螺旋缠绕在承载纱线上形成标签；所述标签外还通过包缠纱进行包缠。本发明保留了纱线的柔软性，赋予标签一定的柔韧性，能承受一定的弯曲变形，完美隐藏于服装内部。

Description

一种UHF频段的RFID标签纱线
技术领域
本发明涉及RFID标签纱线技术领域，特别是涉及一种UHF频段的RFID标签纱线。
背景技术
RFID(射频识别)作为一种21世纪高智能化的先进物联网技术，目前已经渗入人类日常生活中并逐渐发展壮大。一个完整的、可以正常工作的RFID系统至少包括两个部分：电子标签和读取装置。电子标签是由耦合元件及芯片组成的超薄集成电路标签，其核心部件是芯片和负责接发信号的天线。与传统的信息标签相比，如条形码、二维码，RFID标签的优势颇多，尤其是读取距离远的UHF(超高频)频段的RFID标签(以下简称为UHF RFID标签)，主要体现在读取环境适应性强、多个同时读取、存储容量大、安全性好及可读写五大优势。鉴于这些好处，UHF RFID标签被广泛应用于物流、图书馆、商品、收费站、军事等各个方面。当然，在纺织服装行业，纺织服装产品的信息标识、库存管理、服装防伪等对UHF RFID标签具有很大的需求。
在纺织服装与RFID结合的领域，希望UHF RFID标签能与服装完美结合，成为服装的一部分，既不影响服装的外观，也不影响服装给人的舒适感。现在市场上有许多不干胶纸层合UHF RFID标签，并得到一定程度的应用，但其生产成本相对于纺织服装行业的利润率而言相对较高，且其机械物理性能相对于所标记纺织服装产品而言相差很大。中国专利(专利公开号:CN203311453U)《用于服装类产品的一种UHF频段的RFID标签》，主要将用于服装类产品的UHF频段RFID标签通过不干胶将其正反两面粘住，然后缝入服装产品内部，以完成对服装的识别跟踪。这种UHF RFID标签对于服装上的使用还有很大的局限性，比如较薄的衬衫、内衣等贴身服装，即使不考虑标签采用缝入工艺带来的问题，不干胶相对于纺织面料和人体体表而言较硬，很难自然而然的成为服装的一部分和不给穿戴者的皮肤带来潜在的损伤。对于那些很薄的服装材料，不干胶RFID标签缝在外面影响了服装的外观，缝在内部又影响穿着舒适感，且当不干胶发生变形时，内部标签很难恢复到原有的形状，一定程度上也影响标签的读取效果。中国专利(专利公开号：CN202563538U)《内贴式防揭起RFID不干胶标识》所述，标签结构由内向外依次设有第一不干胶层、正面印刷层、电子芯片层、反面印刷层、第二不干胶层和PET层。这种服装内贴式标签同样存在前述专利所述标签的问题，影响穿着舒适感。此外，标签的读取性能受所标记的服装材料电介质性能差异的影响，上述专利声明的标签都没有给出具体的解决方案，且如何保护服装在洗涤等机械作用力后其标签仍能较好的保持原来的读取效果也存在一定缺陷。中国专利(专利公开号：CN1052607565A)《基于丝网印制得水洗唛UHF频段的RFID标签》，以洗标布为印制天线的基片，采用丝网印刷的方法将导电油墨印制在基片上形成天线再与RFID芯片结合，再对芯片进行涂层保护制成标签，这种方法虽然解决了可穿戴，耐水洗，读取效果容易受影响的问题，但上述专利声明的标签都是属于二维平面的标签，依附在服装的表面或内层，表面积大，伪造者容易将其移植在伪造衣物上，以假乱真，偷窃者容易发现，将其移除完成偷盗。因此，上述的UHF RFID标签在防伪防盗方面并没有十足的优势。
总之，目前已商业化应用和专利公开的UHF RFID标签要么不耐水洗、要么柔软性差等，服装的使用性能或功能性在应用后受到不同程度的影响，并且绝大多数的UHF RFID标签置于织物产品的表面，在防盗防伪方面明显不足，这些缺陷阻碍了UHF RFID标签技术在纺织服装行业的推广应用。因此就要求设计一种能够完全“隐形”服装内部的UHF RFID标签，在防伪防盗方面有足够的优势，并且一定程度上能够耐水洗，柔韧性好，能随衣物随意弯曲折叠，读取效果优良。满足这些要求的UHF RFID标签最优形式是一维线状。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种UHF频段的RFID标签纱线，能够完全隐藏于服装内部。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种UHF频段的RFID标签纱线，包括RFID标签芯片，所述RFID标签芯片两端连接有导电纱线/纤维，所述导电纱线/纤维作为天线；所述RFID标签芯片粘接贴附在承载纱线上；所述导电纱线/纤维螺旋缠绕在承载纱线上；所述标签外还通过包缠纱进行包缠。
所述包缠纱为两根，其中，一根为S捻向的包缠纱，另一根为Z捻向的包缠纱。
所述RFID标签芯片处还通过柔性胶水进行涂层处理。
所述承载纱线为长丝。
所述RFID标签芯片的阻抗与天线的阻抗满足以下关系：其中，f为频率，Γ(f)为功率反射系数，ZC(f)表示芯片的阻抗，Za表示了天线的阻抗。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
(I)标签与服装完美结合，不影响服装的外观和舒适性；(II)标签天线为宽频带天线，使得标签受临近处物体和材料的影响大大减小；(III)标签完全“隐形”于服装内部，能承受一定的弯曲或变形且不易被发现，利于防伪防盗；(IV)标签结构简单，方便制作；(V)省却在服装上缝制标签这一步骤。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种UHF频段的RFID标签纱线，其由普通纱线为基底，导电纱线/纤维为天线，一对天线连接芯片两端并与普通纱线形成包缠结构的标签纱。如图1所示，采用导电纱/纤维2作为偶极子天线，连接在芯片1的两端，制成完整的UHF RFID标签，承载纱线5选用长丝纱为承载标签的基底，然后将芯片1粘接贴附在承载纱线5上，两根天线2螺旋缠绕在承载纱线5上。由于此种芯片防水性能优异，所以制得标签耐水洗效果很好。芯片两端螺旋缠绕在承载纱线上的导电纱制得的螺旋偶极子天线，嵌入纱线中不会影响纱线的柔韧性，并且有一定的拉伸断裂强度，不容易轻易受损。完成后再用细长丝作为包缠纱对标签所在位置进行包缠，其中包缠纱共有两根，一根为S捻向的包缠纱3，另一根为Z捻向的包缠纱4，采用两种捻向的交叉包缠可以使标签在承载纱线上更为牢固，不易滑移。然后再用柔性胶水在芯片1处进行涂层处理，从而使得芯片1不会移动。这样会使整个标签完全隐藏于纱线，不易被看见并且不会影响纱线的柔软性。
对于直线对称振子，由于在臂上会出现反向电流，导致方向瓣分裂，垂直振子方向上的辐射减弱，天线增益下降。如果将振子臂的形式改成折线或螺旋曲线，利于用多线元之间射线波程差引起的相位差来补偿电流的相位差，可降低副瓣，增强在振子对程轴方向的辐射，从而得到较高的增益。采用螺旋弯曲弯折的方法可以有效降低天线谐振频率，控制天线的输入阻抗。在半波偶极子天线的基础上，本实施方式提出了一种尺寸缩减特性的偶极子天线——螺旋弯曲偶极子天线超高频RFID标签纱。在基于纱线的UHF RFID标签中，偶极子天线在纱线中随着纤维螺旋包芯缠绕，可以达到偶极子天线螺旋弯曲的效果，使天线增益增高，从而提高天线的信号传输，保证了所发明标签良好的读取效果。
由于现代科学技术的发展，芯片日趋微型化，采用纱线作为承载基底，可以巧妙地与RFID标签结合。使得标签能像普通纱线一样织造成织物，做成服装。这与采用不干胶缝合的RFID标签相比，完美的解决了在现有方案中不干胶与皮肤接触的不适感问题或服装外观变差的问题，与丝网印刷的RFID标签相比，同样具有耐水性，柔韧性好，不影响服装的外观特性的优点，但同时具有“隐形”于服装内部，不易被发现的特性。并且与普通二维平面的RFID标签相比，本发明还省却了将标签缝制在服装上这一流程。采用螺旋弯曲偶极子天线提高了RFID标签的精度，提高标签的读取距离，保证了所发明标签良好的读取效果；导电纱质地柔软，可以随着纱线弯曲，保证了所发明UHF RFID标签的抗弯折性能；阻抗匹配方面通过控制偶极子天线在承载纱线上的螺旋弯曲程度进行调节。
UHF RFID的表征指标主要有两个：最小功率和读取距离。最小功率激活芯片的功率，使信号传递给读写器；读取距离为标签到读写器天线的最大距离(没有环境的干扰和外在的影响下)。最小功率一般以其功率反射系数来表征，为了获得最大的功率传输，有必要让天线阻抗与芯片阻抗良好匹配，因此本实施方式为了让功率反射系数足够小，从而也使得激活芯片的功率达到最小。
在式(1)中，f为频率，Γ(f)为功率反射系数，ZC(f)表示芯片的阻抗，Za表示了天线的阻抗，满足上式时有关读取距离方面的测试读写器能读到标签的最大距离。
制作好的标签嵌入纱线，随着织入服装即可使用，当然，制作的标签必须具备服装的性能，如一些弯折、在水洗机械作用力下的稳定性。通过柔性胶水固定芯片的标签接触性能良好，粘合牢固，不受洗涤影响，结实耐用，并且标签体积很小，完全隐藏在服装的内部，在一般形变下都不会对标签的性能有较大影响。从而该标签的使用寿命与服装一样长，因此该种标签能够达到目前要求。标签随着纱线织造成织物，随后做成服装。一方面这种标签能够省去将标签缝制在服装上的步骤；另一方面，由于标签在织造的时候就已经随着纱线被整合到服装的内部，外观跟普通纱线无异，只有制造商才知道标签的具体位置。因此，对于伪造者来说，无法将标签移到伪造品上，以假乱真，伪造工作难度增加，同样偷盗者由于无法得知标签的具体位置，无法将其移除，很难完成偷窃。
不难发现，本发明采用导电纱/纤维作为偶极子天线，连接在芯片的两端，制成完整的UHF RFID标签。选用长丝纱为承载标签的基底，然后将芯片粘接贴附在承载纱线上，两根天线螺旋缠绕在承载纱线上。用细长丝对标签所在位置进行包缠，然后再用柔性胶水在芯片处做涂层处理。与现有技术相比，本发明的标签保留了纱线的柔软性；赋予标签一定的柔韧性，能承受一定的弯曲变形；标签完美隐藏于服装内部，不易被发现；并且在服装的制造过程中省却了缝制标签的流程。

Claims (5)

1.一种UHF频段的RFID标签纱线，包括RFID标签芯片，其特征在于，所述RFID标签芯片两端连接有导电纱线/纤维，所述导电纱线/纤维作为天线；所述RFID标签芯片粘接贴附在承载纱线上；所述导电纱线/纤维螺旋缠绕在承载纱线上形成标签；所述标签外还通过包缠纱进行包缠。
2.根据权利要求1所述的UHF频段的RFID标签纱线，其特征在于，所述包缠纱为两根，其中，一根为S捻向的包缠纱，另一根为Z捻向的包缠纱。
3.根据权利要求1所述的UHF频段的RFID标签纱线，其特征在于，所述RFID标签芯片处还通过柔性胶水进行涂层处理。
4.根据权利要求1所述的UHF频段的RFID标签纱线，其特征在于，所述承载纱线为长丝。
5.根据权利要求1所述的UHF频段的RFID标签纱线，其特征在于，所述RFID标签芯片的阻抗与天线的阻抗满足以下关系：其中，f为频率，Γ(f)为功率反射系数，ZC(f)表示芯片的阻抗，Za表示了天线的阻抗。
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