CN109411864A - 一种用于汽车玻璃rfid电子标签的增强天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于汽车玻璃RFID电子标签的增强天线，RFID电子标签贴装在汽车玻璃上，增强天线设置在RFID电子标签的至少一个边部，增强天线由金属材料制成。本发明通过在RFID电子标签的周边设置增强天线，与RFID电子标签内部的天线电磁耦合，对于镀膜玻璃、夹丝加热玻璃、隔音玻璃或其他内部含有对RFID电子标签产生电磁干扰的金属成分的玻璃，能够增强RFID电子标签内部天线接收和发射信号的能力，从而大幅恢复因金属成分衰减的信号收发强度，使得RFID电子标签能够被RFID系统可靠识别。

Description

一种用于汽车玻璃RFID电子标签的增强天线

技术领域：

本发明涉及RFID电子标签领域，尤其涉及一种用于汽车玻璃RFID电子标签的增强天线。

背景技术：

无线射频识别，RFID(Radio Frequency Identification)电子标签技术，是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。RFID电子标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点，支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。

目前，RFID电子标签技术被广泛应用于在机动车辆管理领域,相比于传统交通管理技术，其具备明显优势，电子标识唯一的TID(Tag identifier，标签识别号)实现了“一车一卡”，难以伪造、拆移，能够有效解决牌照“假、套、改、挡、污、损”导致的无法识别车辆真实身份问题。现在的机动车辆管理系统一般是由RFID电子标签、读写器和天线三部分组成，其中，读写器一般作为计算机终端，用来实现对RFID电子标签的数据读写和存储，而RFID电子标签则是一种无源的应答器，主要由RFID芯片和与其集成的内部天线组成，其工作原理是：首先是阅读器通过其发射天线发射射频信号，并产生一个电磁场区域做为工作区域。当相应的RFID电子标签进入读写器发射天线产生的磁场区域时，RFID电子标签在空间耦合的作用下产生感应电流给自身电路供能，此后RFID电子标签就被激活开始工作。RFID电子标签被激活后，内部存储控制模块将存储器中的数据信息调制到载波上并通过后向散射通信的方式传播，读写器的接收天线接收到从电子标签发送来的含有数据信息的载波信号，由天线传送到读写器相关解调、解码等数据处理电路，对接收到的信号进行解调、解码后送到后台系统进行处理。后台系统首先判断该RFID标签的合法性，然后根据预先的设定做出相应处理和控制，解读出RFID标签中所储存的汽车信息。

车辆上安装RFID电子标签时通常要求贴装在汽车前挡风玻璃上，以方便对汽车的管理。然而，RFID电子标签在车辆上的实际应用中，由于现在很多前档玻璃都开始采用在玻璃上镀有各种金属膜层的镀膜玻璃或再玻璃中间设置加热丝的夹丝加热玻璃，这类玻璃的层系结构中普遍含有对电磁产生干扰和屏蔽的金属成分，容易造成汽车电子标签的信号失谐，减弱电子标签接受信号强度，影响了电子标签的工作性能。虽然一般镀膜玻璃会开设有去除膜层的通讯窗口，但将RFID电子标签安装在通讯窗口的范围内依然无法满足正常的工作需求。而为了使满足RFID电子标签远距离可靠识别的工作需求，一般都是针对现有的RFID电子标签的内部芯片和天线结构进行改进，然而RFID电子标签做为汽车的电子身份证，包含每辆汽车唯一的认证信息，涉及各项国家标准和法律法规要求，所以RFID电子标签一般由各地公安局来制作和发放，因此对RFID电子标签的内部芯片和天线结构进行改进同时涉及技术和法律两方面，需要耗费大量的人力和物力，普通企业难以承受如此高昂的成本。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种用于汽车玻璃RFID电子标签的增强天线，无需对RFID电子标签本身进行改进，设计一种与RFID电子标签一同设置在玻璃上，并与RFID电子标签的内部天线耦合的增强天线，加强RFID电子标签发射和接收信号的能力，满足RFID电子标签远距离可靠识别的工作需求。

本发明的技术方案如下：

一种用于汽车玻璃RFID电子标签的增强天线，所述RFID电子标签贴装在汽车玻璃上，其特征在于，所述增强天线设置在RFID电子标签的至少一个边部，所述增强天线由金属材料制成。RFID电子标签是基于电磁辐射，通过后向散射通信的工作方式让读写器接收信号，因此在RFID电子标签的周边设置金属材料制成的增强天线，通过增强天线与RFID电子标签的内部天线的电容和电感耦合，增强RFID标签天线的接收、发射信号的能力。

其中，所述增强天线的材质为铜、铝或银中的一种。

其中，所述增强天线被制作成箔片形式贴装在汽车玻璃上。箔片的制作简单，直接贴装在玻璃上，操作简易，且成本低。

其中，所述增强天线通过镀膜的方式镀在汽车玻璃上。通过镀膜的方式，能使增强天线与玻璃之间具有较高的结合强度，不易剥落。

其中，所述增强天线通过丝网印刷的方式印刷在汽车玻璃上。通过丝网印刷的方式，能够将部分形状复杂、不规则的增强天线快速印制在玻璃上，并且印制的增强天线与玻璃之间也具有一定的结合强度，不易剥落。

其中，所述增强天线与RFID电子标签的边部间距为0mm～30mm。增强天线与RFID电子标签的边部间距越小，其与RFID电子标签的耦合度越好，但同时对RFID电子标签的内部天线工作干扰度大，因此综合耦合度和工作干扰度的考虑，需要将增强天线与RFID标签的边部间距设置在一个合理范围内。

其中，所述增强天线的形状为条形，所述增强天线的长度为20mm～180mm，宽度为5mm～20mm。条形结构图形规则，加工简单，在不干扰汽车玻璃上其他电子器件的情况下，足够长度的条形增强天线即可达到预期的使用效果，而继续加长增强天线的尺寸也不会继续提升RFID电子标签的性能，反而可能会干扰到汽车玻璃上其他的电子器件。

其中，所述增强天线的形状为由若干“几”字形结构组成的矩形波浪型，所述“几”字形结构包括第一水平部、第一垂直部和第二垂直部，所述“几”字形结构的高H为4mm～10mm，所述第一垂直部和第二垂直部的距离d1为2～6mm，所述“几”字形结构的长度d2为8mm～14mm。有时汽车玻璃上还装有其他的附件，比如后视镜支架，导致汽车玻璃上空间有限，增强天线采用矩形玻璃结构能够在有限的空间内具有足够的总长度，从而使增强天线与RFID电子标签的内部天线良好耦合。

其中，所述增强天线被油墨印边层所覆盖。增强天线设置在汽车玻璃上，在视觉上不太美观，因此采用油墨印边将增强天线在汽车玻璃上从视觉上隐藏起来。

其中，所述汽车玻璃为普通玻璃、镀膜玻璃、夹丝加热玻璃或隔音玻璃中的一种。

本发明由于采用了上述技术方案，带来的有益效果是：

通过在RFID电子标签的周边设置增强天线，与RFID电子标签内部的天线电磁耦合，对于镀膜玻璃、夹丝加热玻璃、隔音玻璃或其他内部含有对RFID电子标签产生电磁干扰的金属成分的玻璃，能够增强RFID电子标签内部天线接收和发射信号的能力，从而大幅恢复因金属成分衰减的信号收发强度，使得RFID电子标签能够被RFID系统可靠识别。

附图说明：

图1是本发明的增强天线在汽车玻璃上的布置示意图；

图2是本发明的增强天线的实施例1的结构示意图；

图3是本发明的增强天线的实施例2的结构示意图；

图4是本发明的增强天线的实施例3的结构示意图。

标号说明：

1、汽车前挡风玻璃，2、通讯窗口，3、RFID电子标签，4、增强天线；41、“几”字型结构，411、第一水平部，412、第一垂直部，413、第二垂直部。

具体实施方式：

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，汽车前挡风玻璃1是一块镀膜夹层玻璃(还可以是普通夹层玻璃、夹层夹丝加热玻璃或夹层隔音玻璃等)，金属膜层采用磁控溅射技术镀在汽车前挡风玻璃1的第二面或第三面，金属膜层上开设有用于安装RFID电子标签3的通讯窗口2，选用的RFID电子标签3的RFID芯片接收信号频率为920MHz～925MHz的高频芯片，汽车RFID标签3的位于通讯窗口内，并贴装在汽车前挡风玻璃1的第三面或第四面。

增强天线4设置在RFID电子标签3的至少一个边部，具体边数并不做限定，根据实际情况可以灵活调整；通过金属材料制成的增强天线4能与RFID电子标签3的内部天线电磁耦合，提高增强天线4收发信号的能力。增强天线4可以采用铜、铝或银等金属材料制作成箔片贴装在汽车前挡风玻璃1的第三面或第四面，也可以通过磁控溅射或真空镀膜的方式将增强天线4镀在汽车前挡风玻璃1的第三面或第四面，还可以通过丝网印刷的方式将将增强天线4镀在汽车前挡风玻璃1的第三面或第四面。

实施例1

如图2所示，增强天线4为一对沿RFID电子标签3的横向中心线对称布置的条形铜箔，贴装在汽车前挡风玻璃1的第三面，增强天线4的长度为105mm、宽度为6mm，增强天线4与RFID标签3的间距为2mm。

发明人对汽车RFID标签安装在型面和尺寸相同，但配置不同的汽车前挡玻璃的天线感度进行测试，测试用RFID电子标签按照GB 7258要求的安装位置进行安装，选用如下汽车前挡玻璃配置有：普通夹层玻璃，夹丝加热玻璃，带有增强天线的夹丝加热玻璃。

RFID电子标签的内部天线在不同玻璃配置下的主瓣感度的测试结果如表1所示：

表1：

从表1可以看出，在频段为920.125MHz～925.125MHz的高频段区间，RFID电子标签在普通夹层玻璃上的平均感度为2.94dBd，而RFID电子标签在夹丝加热玻璃上的平均感度为-5.19dBd，RFID电子标签在夹丝加热玻璃上的平均感度比普通夹层玻璃上衰减了8.13dBd，可见夹丝加热玻璃内的金属丝对RFID电子标签产生了极大的电磁干扰，致使RFID电子标签难以正常工作，然而在使用本实施例1提供的增强天线后，RFID电子标签在夹丝加热玻璃的平均感度增强了3.82dBd，减轻了金属丝对RFID电子标签产生的电磁干扰，使RFID电子标签在夹丝加热玻璃上能够正常使用。

实施例2

如图3所示，增强天线4采用银浆印刷在汽车前挡风玻璃1的第三面，在RFID电子标签3的边部布置由成“コ”型，RFID电子标签3上、下两边的增强天线4沿RFID电子标签3的横向中心线对称布置，长度为105mm、宽度为6mm，与RFID标签3边部的间距为0mm；RFID电子标签3右边的增强天线4的长度为48mm、宽度为7mm，与RFID电子标签3边部的间距为3mm，与上、下两边的增强天线4的间距为1mm。

发明人对汽车RFID标签安装在型面和尺寸相同，但配置不同的汽车前挡玻璃的天线感度进行测试，测试用汽车RFID标签按照GB 7258要求的安装位置进行安装，选用如下汽车前挡玻璃配置有：普通夹层玻璃，夹丝加热玻璃，带有增强天线的夹丝加热玻璃。

RFID电子标签的内部天线在不同玻璃配置下的主瓣感度的测试结果如表2所示：

表2：

从表2中可以看出，在频段为920.125MHz～925.125MHz的高频段区间，RFID电子标签在普通夹层玻璃上的平均感度达到2.91dBd，而RFID电子标签在夹丝加热玻璃上的感度达到1.57dBd，RFID电子标签在夹丝加热玻璃上的平均感度比普通夹层玻璃上衰减了1.37dBd，然而在使用本实施例2提供的增强天线后，RFID电子标签在夹丝加热玻璃的感度不仅恢复比原先RFID标签在普通夹层玻璃上的平均感度提高了0.62，不仅减轻了对RFID标签产生的电磁干扰，还进一步增强了RFID标签天线的接收、发射信号的能力。

实施例3

如图4所示，增强天线4的形状为矩形波浪型，增强天线4是用银浆印刷在汽车前挡风夹层玻璃1的第四面，布置在RFID电子标签3的下边部，沿RFID电子标签3的纵向中心线对称，与汽车RFID标签3边部的间距为2mm；矩形波浪型的汽车RFID标签3是由12个连续的“几”字形结构41组成，所述“几”字形结构41包括第一水平部411、第一垂直部412和第二垂直部413，所述“几”字形结构的高度H为4mm，第一垂直部412和第二垂直部413的距离d1为2mm，“几”字形结构41的长度d2为8mm。“几”字形结构41能够使RFID电子标签的内部天线的主瓣感度得到大幅提升。

发明人对汽车RFID标签安装在型面和尺寸相同，但配置不同的汽车前挡玻璃的天线感度进行测试，测试用汽车RFID标签按照GB 7258要求的安装位置进行安装，选用如下汽车前挡玻璃配置有：普通夹层玻璃，镀膜加热玻璃，带有增强天线的镀膜加热玻璃。

RFID电子标签的内部天线在不同玻璃配置下的主瓣感度的测试结果如表3所示：

表3：

从表3中可以看出，在频段为920.125MHz～925.125MHz的高频段区间，RFID电子标签在普通夹层玻璃上的平均感度为2.97dBd，而RFID电子标签在镀膜加热玻璃上的平均感度为-5.45dBd，RFID电子标签在镀膜加热玻璃上的平均感度比普通夹层玻璃上衰减了8.39dBd，可见镀膜加热玻璃内的金属膜层对RFID标签也是产生了极大的电磁干扰，致使RFID标签难以正常工作，然而在使用本实施例3提供的增强天线后，RFID标签在镀膜加热玻璃平均感度增强了4.62dBd，减轻了金属膜层对RFID标签产生的电磁干扰，使RFID电子标签在镀膜加热玻璃上能够正常使用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种用于汽车玻璃RFID电子标签的增强天线，所述RFID电子标签贴装在汽车玻璃上，其特征在于，所述增强天线设置在RFID电子标签的至少一个边部，所述增强天线由金属材料制成。

2.根据权利要求1所述的用于汽车玻璃RFID电子标签的增强天线，其特征在于，所述增强天线的材质为铜、铝或银中的一种。

3.根据权利要求1所述的用于汽车玻璃RFID电子标签的增强天线，其特征在于，所述增强天线被制作成箔片贴装在汽车玻璃上。

4.根据权利要求1所述的用于汽车玻璃RFID电子标签的增强天线，其特征在于，所述增强天线通过镀膜的方式镀在汽车玻璃上。

5.根据权利要求1所述的用于汽车玻璃RFID电子标签的增强天线，其特征在于，所述增强天线通过丝网印刷的方式印刷在汽车玻璃上。

6.根据权利要求1所述的用于汽车玻璃RFID电子标签的增强天线，其特征在于，所述增强天线与RFID电子标签的边部间距为0mm～30mm。

7.根据权利要求1或6所述的用于汽车玻璃RFID电子标签的增强天线，其特征在于，所述增强天线的形状为条形，所述增强天线的长度为20mm～180mm，宽度为5mm～20mm。

8.根据权利要求1或6所述的用于汽车玻璃RFID电子标签的增强天线，其特征在于，所述增强天线的形状为由若干“几”字形结构组成的矩形波浪型，所述“几”字形结构包括第一水平部、第一垂直部和第二垂直部，所述“几”字形结构的高H为4mm～10mm，所述第一垂直部和第二垂直部的距离d1为2mm～6mm，所述“几”字形结构的长度d2为8mm～14mm。

9.根据权利要求1所述的用于汽车玻璃RFID电子标签的增强天线，其特征在于，所述增强天线被油墨印边层所覆盖。

10.根据权利要求1所述的用于汽车玻璃RFID电子标签的增强天线，其特征在于，所述汽车玻璃为普通玻璃、镀膜玻璃、夹丝加热玻璃或隔音玻璃中的一种。