CN107392295A - 一种超高频抗金属的远距离rfid巡检标签 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高频抗金属的远距离RFID巡检标签，基于英频杰M4芯片，采用CER‑10 3.18mm基材，输入阻抗约为：15.9824+j141.2554 Ω，天线的板材为CER‑10，厚度为3.18mm，天线双面敷铜，并在铜的表面沉金或镀金，仿真后天线的实际输入阻抗为：实部15.9824 Ω，虚部141.2554Ω。本发明通过专业射频仿真与天线工艺设计，提高超高频抗金属标签的远距离识读性能，为金属环境下远距离射频识读提供一种技术手段。
Description
技术领域
本发明涉及一种超高频抗金属的远距离RFID巡检标签，属于物联网先进射频技术领域。
背景技术
RFID作为物联网前端的核心关键技术，涉及RFID芯片、先进射频技术与高级封装技术。除了芯片以外，先进射频技术是制约RFID技术性能的主要因素。在电力、交通、能源等各个国民经济关键领域的资产设备管理当中，无源RFID的免维护和经济特性具有无可比拟的技术优势。在这些行业当中金属材质的资产设备占据很大的比例，RFID在金属资产设备巡检管理中的应用，识读距离和抗金属性能直接影响着RFID的适用性。远距离抗金属的无源RFID在电力能源、铁路交通、国防军事、石油化工等广大行业有着极其庞大的市场需求。
由于各应用厂商的技术路线差异，阅读器与RFID标签的射频优化匹配，在实际应用中难以操作。RFID标签的先进射频设计成为提高RFID识读距离和抗金属性能的最有效途径。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种超高频抗金属的远距离RFID巡检标签，为金属环境下远距离射频识读提供一种技术手段。
为解决上述技术问题，本发明提供一种超高频抗金属的远距离RFID巡检标签，包括英频杰M4芯片和超高频天线；所述英频杰M4芯片焊接在超高频天线上，通过超高频天线接收射频能量，为英频杰M4芯片提供电源，英频杰M4芯片又将RFID数据通过超高频天线发出；所述英频杰M4芯片采用CER-10 3.18mm基材，输入阻抗为：15.9824+j141.2554 Ω；所述超高频天线的板材为CER-10，厚度为3.18mm；所述超高频天线双面敷铜，并在铜的表面沉金或镀金；所述超高频天线经仿真后的实际输入阻抗为：实部15.9824 Ω，虚部141.2554Ω。
前述的标签长*宽*厚为92mm*40mm*3.18mm。
前述的天线每面敷铜厚度为0.018mm。
前述的天线的机械精度为0.1mm，走线精度为0.05mm。
前述的基材上开设两个沉孔，用于固定标签，所述沉孔为M3.2规格，适配M3.0的螺钉。
前述的沉孔需要金属化。
本发明的有益效果为：
本发明通过专业射频仿真与天线工艺设计，提高超高频抗金属标签的远距离识读性能，天线实际增益优于4.6dBi，理论上，比标准卡清点距离提高约40%，用EIRP为36dBm的读头，清点距离至少达13.6m。本发明为金属环境下远距离射频识读提供一种技术手段。
附图说明
图1为本发明的标签的结构示意图；
图2为本发明的标签的仿真模型图；
图3为本发明的仿真增益图；
图4为本发明的仿真阻抗图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明的超高频抗金属远距离RFID巡检标签，基于长*宽*厚为92mm*40mm*3.18mm的规格尺寸进行设计，如图1和图2所示，包括英频杰M4芯片和超高频天线。芯片焊接在天线上，通过超高频天线接收射频能量，为芯片提供电源，芯片又将RFID数据通过超高频天线发出。超高频的无线电频段是指300兆赫兹—3000兆赫兹。
具体的，英频杰M4芯片采用CER-10 3.18mm基材，输入阻抗约为：15.9824+j141.2554欧。
天线的工艺技术要求：
1.板材为CER-10，厚度为3.18mm；双面敷铜，每面敷铜厚度为0.018mm。
2.机械精度：0.1mm；走线精度：0.05mm。
3.用于固定标签的沉孔pad0和pad1，沉孔为M3.2规格（适配M3.0的螺钉），M3.2的螺丝开口大，所以沉孔内壁需要金属化，沉孔开设在基材上。
4. 为防止氧化，在双面敷铜上面做双面沉金或镀金，不涂阻焊剂（绿油）。
如图3所示的仿真增益，在期望的最大辐射方向增益约为4.8755dBi。图中，实线闭合曲线代表天线水平方向增益，虚线闭合曲线代表天线垂直方向增益，90°方向为期望的最大辐射方向。
天线最佳阻抗为：实部11Ω，虚部143 Ω。天线最佳阻抗是由芯片输入阻抗、标签的尺寸、金属环境等匹配到50 Ω，计算得出的值。理想情况下，天线的实时输入阻抗为天线最佳阻抗，而在实际设计中，各个因素影响只能尽量的接近最佳阻抗。如图4所示的仿真阻抗图，经仿真后，天线的实际输入阻抗为：实部15.9824 Ω，虚部141.2554Ω。图中的m1的纵坐标表示虚部，m2的纵坐标表示实部。
由于天线实际输入阻抗和最佳阻抗是有差距的，因而也就产生了能量损耗，最终的仿真结果显示，匹配效率为96.188184%，匹配损耗只有0.1687827dB。
本发明通过专业射频仿真与天线工艺设计，提高超高频抗金属标签的远距离识读性能。天线实际增益优于4.6dBi。理论上，比标准卡清点距离提高约40%。用EIRP为36dBm的读头，清点距离至少达13.6m。本发明主要安装在金属表面，利用金属特性，在超高频下，标签和金属表面形成电容，从而匹配天线阻抗，达到远距离通讯的目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种超高频抗金属的远距离RFID巡检标签，其特征在于，包括英频杰M4芯片和超高频天线；所述英频杰M4芯片焊接在超高频天线上，通过超高频天线接收射频能量，为英频杰M4芯片提供电源，英频杰M4芯片又将RFID数据通过超高频天线发出；所述英频杰M4芯片采用CER-10 3.18mm基材，输入阻抗为：15.9824+j141.2554 Ω；所述超高频天线的板材为CER-10，厚度为3.18mm；所述超高频天线双面敷铜，并在铜的表面沉金或镀金；所述超高频天线经仿真后的实际输入阻抗为：实部15.9824 Ω，虚部141.2554Ω。
2.根据权利要求1所述的一种超高频抗金属的远距离RFID巡检标签，其特征在于，所述标签长*宽*厚为92mm*40mm*3.18mm。
3.根据权利要求1所述的一种超高频抗金属的远距离RFID巡检标签，其特征在于，所述天线每面敷铜厚度为0.018mm。
4.根据权利要求1所述的一种超高频抗金属的远距离RFID巡检标签，其特征在于，所述天线的机械精度为0.1mm，走线精度为0.05mm。
5.根据权利要求1所述的一种超高频抗金属的远距离RFID巡检标签，其特征在于，所述基材上开设两个沉孔，用于固定标签，所述沉孔为M3.2规格，适配M3.0的螺钉。
6.根据权利要求5所述的一种超高频抗金属的远距离RFID巡检标签，其特征在于，所述沉孔需要金属化。
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