CN111382824A

CN111382824A - 射频识别rfid标签

Info

Publication number: CN111382824A
Application number: CN201811626706.3A
Authority: CN
Inventors: 牛臻弋; 李梦媛; 谢云鹏; 王艳华; 马若飞
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2018-12-28
Publication date: 2020-07-07
Also published as: WO2020135480A1

Abstract

本发明提供了一种射频识别RFID标签，包括：介质板；RFID天线，设置在介质板上，包括一个产生定向辐射特性的闭合环路结构；RFID标签芯片，与RFID天线电连接。通过本发明，解决了相关技术中在RFID标签密集排布的环境下，不能准确的识别RFID标签的问题，达到准确识别RFID标签的效果。

Description

射频识别RFID标签

技术领域

本发明涉及射频识别领域，具体而言，涉及一种射频识别RFID标签。

背景技术

射频识别(Radio Frequency Identification，简称为RFID)作为一种非接触式自动识别技术，由于其本身具有的追踪和自动识别特性，广泛应用于物流管理和生产流水线等领域中，可以实现智能化管理。RFID标签系统一般由标签、读写器和信息管理系统组成。其中，RFID标签包括天线和载有标签信息的芯片，具有接收和发送信号的功能。标签的选择和性能的好坏，直接关系到RFID标签系统的准确性。

超高频(Ultra-High Frequency，简称为UHF，一般为840-960MHz)RFID，由于识别的距离远，标签识别能力强，正成为目前RFID技术的发展方向。但超高频标签由于采用电磁波反向散射的工作方式，对环境较为敏感，在具体应用中，工作环境对标签天线造成的干扰成为制约系统性能的重要因素。针对密集标签环境下标签性能问题，已有的研究资料都是基于大间隔，即标签间隔在十几厘米以上的情况，而极少有对小间隔，即标签距离在几毫米以内的情况进行研究和解决。

在物流、仓储等标签密集排布的场合，大量密集摆放的物品可能会导致标签的间距很近。大量密集排布的标签天线间存在互阻抗，使得标签芯片及天线阻抗匹配条件发生变化，很多类型的标签不能被识别，导致标签的应用受到极大的限制。当采用传统的偶极或微带贴片等其辐射方向大都垂直于天线平面的RFID标签天线时，天线间的互耦会导致天线性能下降甚至不能正常工作。其次，目前市面上大部分的标签尺寸较大，不能满足某些微小型物品管理的需要。为了满足被管理物品不同尺寸的要求，天线的小型化设计也变得尤为重要。

针对上述中的技术问题，相关技术中尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种射频识别RFID标签，以至少解决相关技术中在RFID标签密集排布的环境下，不能准确的识别RFID标签的问题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种射频识别RFID标签，包括：介质板；RFID天线，设置在介质板上，包括一个产生定向辐射特性的闭合环路结构；RFID标签芯片，与RFID天线电连接。

可选地，闭合环路结构的一端与RFID标签芯片的一端连接，另一端形成弯折结构与RFID标签芯片的另一端连接。

可选地，RFID天线还包括：容性加载结构，设置在闭合环路结构内，用于进行对RFID标签进行容性加载。

可选地，弯折结构包括以下至少之一：环形结构；矩形结构；不规则结构。

可选地，RFID芯片为无源RFID标签芯片。

可选地，介质板的介电常数在预设范围之内。

可选地，RFID天线的辐射方向平行于RFID天线。

可选地，RFID天线通过以下方式至少之一设置在介质板上：印刷，蚀刻。

通过本发明，由于RFID标签的介质板上设置的RFID天线，包括一个产生定向辐射特性的闭合环路结构，RFID标签芯片与RFID天线电连接，使得RFID天线间的互耦干扰较小，对RFID天线的性能影响不大。因此，可以解决相关技术中在RFID标签密集排布的环境下，不能准确的识别RFID标签的问题，达到准确识别RFID标签的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的射频识别RFID标签的示意图；

图2是本发明实施例的RFID天线多次折叠后的结构示意图(一)；

图3是本发明实施例的RFID天线多次折叠后的结构示意图(二)；

图4a是本发明实施例的RFID天线堆叠排布的示意图；

图4b是本发明实施例的RFID天线平铺排布的示意图；

图5是本发明实施例的RFID天线在自由空间及多RFID标签密集排布空间的对比图(一)；

图6是本发明实施例的RFID天线在自由空间及多RFID标签密集排布空间的对比图(二)；

图7是本发明实施例的RFID天线在自由空间及多RFID标签密集排布的增益对比图(一)；

图8是本发明实施例的RFID天线在自由空间及多RFID标签密集排布的增益对比图(二)。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

在本实施例中提供了一种射频识别RFID标签，图1是根据本发明实施例的射频识别RFID标签的示意图，如图1所示，包括如下设备：介质板1；RFID天线，设置在介质板1上，包括一个产生定向辐射特性的闭合环路结构3；RFID标签芯片2，与RFID天线电连接。

在本实施例中，由于闭合环路结构3可以使天线产生定向辐射特性，使得RFID天线间的互耦干扰较小，对相邻RFID标签的性能影响不大。因此，可以解决相关技术中在RFID标签密集排布的环境下，不能准确的识别RFID标签的问题，达到准确识别RFID标签的效果。

在一个可选的实施例中，闭合环路结构3的一端与RFID标签芯片2连接，另一端形成弯折结构4与RFID标签芯片2的另一端连接。如图1所示，弯折结构4起到延长电流路径的作用。弯折结构4包括以下至少之一：环形结构；矩形结构；不规则结构。例如：弯折结构4可以是向内弯折的图案，也可以是一次或多次弯折得到的圆环、矩形或其他结构，通过多次弯折可以起到降低谐振点，从而进一步减小天线尺寸的作用。此外，由于±Y轴上弯折结构4上的电流与闭合环路结构3上的电流流向相反、相互抵消，天线具有了定向辐射的特性。

在一个可选的实施例中，RFID天线还包括：容性加载结构5，设置在闭合环路结构3内，用于进行对RFID标签进行容性加载。如图1所示，容性加载结构5可以是容性加载环，设置于弯折结构4的中间，可以由一对扇环6或其他任意相似的、可以达到容性加载目的的结构组成。其中，两个扇环6组合在一起，可以起到容性加载的作用，从而调节谐振频率，起到进一步减小标签天线的尺寸的作用。

在一个可选的实施例中，介质板1的介电常数在预设范围之内。介质板1的材料包括以下之一：纸质材料、塑料基材、陶瓷基材，但不限于此。例如：介质板1的介电常数范围为2-20。

在一个可选的实施例中，RFID天线辐射方向平行于RFID天线。

在一个可选的实施例中，RFID天线是通过印刷或蚀刻加工到介质板上，可以保证RFID天线的电磁特性稳定。

下面结合具体实施例对本发明进行说明，具体如下：

在物流、仓储等RFID标签密集排布的场合，大量密集摆放的物品可能会导致RFID标签的间距很近。大量密集排布的RFID标签天线间存在互阻抗，使得RFID标签芯片及RFID天线阻抗匹配条件发生变化，很多类型的RFID标签不能被识别，导致RFID标签的应用受到极大的限制。当采用传统的偶极或微带贴片等其辐射方向大都垂直于天线平面的RFID标签天线时，天线间的互耦会导致天线性能下降甚至不能正常工作。其次，目前市面上大部分的标签尺寸较大，不能满足某些微小型物品管理的需要。虽然有些陶瓷类的抗金属标签可以做到微小型的尺寸，但是抗金属标签的读距对金属背板的尺寸和到标签的距离有要求，RFID标签的应用场景很受限制。为了满足被管理物品不同尺寸的要求，RFID天线的小型化设计也变得尤为重要。因此，针对密集排布的应用环境设计一款微小型的标签天线，可以改善在标签密集排布的场合下RFID系统的稳定性。

本实施例提供一种密集排布的应用环境下天线性能稳定性好的、微小型的RFID标签。

RFID标签天线的原理在于：传统的偶极或微带贴片标签天线往往尺寸较大，且其辐射方向大都垂直于天线平面，在密集排布的情况下，RFID标签处于彼此的近场区，天线间的互耦干扰会导致天线性能发生变化。微小型RFID标签天线首先利用环天线实现天线微小型设计并产生定向辐射特性，同时通过多次进行折叠和容性加载，进一步调节谐振频率来实现标签天线的微小型化设计。由于本实施例中的RFID天线的辐射方向平行于RFID天线平面，且具有定向辐射特性，所以在密集排布的堆叠和平铺的情况下，本实施例的RFID标签天线较传统标签而言，RFID天线间的互耦干扰较小，对RFID天线的性能影响不大。从而实现了一款结构紧凑、密集环境下性能稳定的微小型RFID标签天线。

如图1所示，适用于密集环境的微小型RFID标签天线，包括：介质板1、RFID天线和RFID标签芯片2。RFID天线设置于介质板1上，由闭合环路结构3和一个容性加载结构5组成。闭合环路结构3一端的中间与RFID芯片2电连接，另一端向内形成向内弯折的弯折结构4，起到延长电流路径的作用。弯折结构4可以是一次或多次弯折得到的圆环、矩形或其他结构，通过多次弯折图案4可以起到降低谐振点从而进一步减小天线尺寸的作用。此外，由于±Y轴上弯折结构4上的电流与闭合环路结构3上的电流流向相反、相互抵消，天线具有了定向辐射的特性。

容性加载结构5设置于弯折结构4的中间，可以由一对扇环6或其他任意相似的、可以达到容性加载目的的结构组成。其中，两个扇环6组合在一起，可以起到容性加载的作用，从而调节谐振频率，起到进一步减小标签天线的尺寸的作用。

介质板1的介电常数范围为2-20，RFID标签芯片2选用的是无源的RFID芯片，RFID天线是通过印刷或蚀刻加工到介质板上，以保证天线的电磁特性稳定。

如图1所示，弯折结构4选用的是弯折一次的圆环结构，图2和图3分别是弯折结构4弯折2次和3次的结果。通过多次弯折及加载，可以起到进一步减小RFID天线尺寸的作用。在高频电磁仿真软件HFSS中，对图1的RFID标签进行建模仿真，同时将实际应用中存在的多个RFID标签平铺排放和堆叠排放(如图4a、图4b所示)的情况进行模拟仿真。仿真和加工实测后的结果均表明，RFID天线在驻波比(VSWR)小于2的情况下，可以覆盖全球通用的840MHz-960MHz超高频RFID应用频段，满足多标准的应用需求。如图5、图6、图7、图8中分别给出自由空间、多标签平铺及多标签堆叠时天线的dB(|S₁₁|)和增益变化的对比图所示，当多个标签密集排布时，天线的谐振点和辐射方向图都较为稳定。本发明的辐射方向平行于天线平面且具有定向特性的标签天线，在多标签堆叠的场合具有较好的应用前景。

综上所述，本实施例中的RFID标签天线的辐射方向平行于天线平面，且具有定向辐射特性；此外，RFID天线结构简单紧凑，易于与不同的RFID芯片匹配。当多个RFID标签密集排布时，天线的谐振点和辐射方向图都较为稳定，在多标签堆叠的场合具有较好的应用前景。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种射频识别RFID标签，其特征在于，包括：

介质板；

RFID天线，设置在所述介质板上，包括一个产生定向辐射特性的闭合环路结构；

RFID标签芯片，与所述RFID天线电连接。

2.根据权利要求1所述的标签，其特征在于，所述闭合环路结构的一端与所述RFID标签芯片的一端连接，另一端形成弯折结构与所述RFID标签芯片的另一端连接。

3.根据权利要求2所述的标签，其特征在于，所述RFID天线还包括：

容性加载结构，设置在所述闭合环路结构内，用于进行对所述RFID标签进行容性加载。

4.根据权利要求2所述的标签，其特征在于，所述弯折结构包括以下至少之一：

环形结构；

矩形结构；

不规则结构。

5.根据权利要求1所述的标签，其特征在于，所述RFID芯片为无源RFID标签芯片。

6.根据权利要求1所述的标签，其特征在于，所述介质板的介电常数在预设范围之内。

7.根据权利要求1所述的标签，其特征在于，所述RFID天线的辐射方向平行于所述RFID天线平面。

8.根据权利要求1所述的标签，其特征在于，所述RFID天线通过以下方式至少之一设置在所述介质板上：

印刷，蚀刻。