CN111832686B - 一种抗液体的可穿戴uhf rfid标签 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗液体的可穿戴UHF RFID标签，通过更改原有RFID的天线尺寸，设计出在人体接触的条件下更传输距离更大的天线，配合使用无缘无线的SENHUB系列通用接口传感芯片，实现对佩戴了标签人员体温的无接触式精准定位。本发明不仅增大了最适合人体穿戴的无源RFID标签的传输距离，而且与其他相同传输距离的天线相比，尺寸更小更便携，同时不需要任何电源，成本更低。还通过在天线结构中添加由特制软磁橡胶加稀有金属粉末和铁氧体搅拌而成的磁性材料，使天线的传输距离达到更远。

Description

一种抗液体的可穿戴UHF RFID标签
技术领域
本发明属于天线技术与无线通信领域，具体涉及一种增长人体接触式无源RFID的传输距离的实现。
背景技术
自疫情开始至今，复工复学一直都是受到社会重点关注的事件。为了配合复工复学的政策，各大企业推出了多种测温的产品。
目前对于防疫的测温设备，有红外线体温枪以及摄像头测温机等，前者需要人工测量体温，监管人员需要近距离接触待测人员，并且需要封闭出入口，只保留有限的出入口，存在耗费人力物力等问题。而后者虽省去了人工测量体温的流程，但是无法精准的定位人员的体温，并且获得人员的信息以及行动轨迹。因此，本专利针对疫情测温设计的一种人体测温的 RFID标签。
无线射频识别技术通过无线电波不接触快速信息交换和存储技术，通过无线通信结合数据访问技术，然后连接数据库系统，加以实现非接触式的双向通信，从而达到了识别的目的，用于数据交换，串联起一个极其复杂的系统。在识别系统中，通过电磁波实现电子标签的读写与通信。根据通信距离，可分为近场和远场，为此读/写设备和电子标签之间的数据交换方式也对应地被分为负载调制和反向散射调制。
无源RFID的有效识别距离通常较短，一般用于近距离的接触式识别。为摆脱距离限制，提高当前使用的无源RFID标签的频率，增加标签的读写距离。但是当前全国的RFID标签在被读取时其天线的增益会受到液体的影响而严重下降，导致读距缩短，人体也可以看作液体，在接触到无源RFID标签时，会影响电磁波的传导，引起天线端口的阻抗变化，不利于与RFID 芯片实现共轭匹配，导致读写距离下降，本专利使用在无源RFID标签天线实现在人体接触的条件之下，增大无源RFID标签的读写距离。
发明内容
本发明针对现有产品和技术的不足，设计了一种用于实现无接触式人员体温精准测量的无源RFID天线，能够在人体接触的情况下提高无源的RFID标签的读写距离等。
本发明的具体技术方案如下：
一种抗液体的可穿戴UHF RFID标签，包括无源RFID天线和传感器芯片。
所述无源RFID天线的总长为58mm，宽度为18mm；天线结构左右对称；分别在距离天线上边缘1mm、左边缘4mm、8mm、12mm的位置沿宽度方向刻蚀掉三个长度为16mm、宽度为1mm的矩形；分别在距离天线上边缘0mm、左边缘6mm、10mm、14mm的位置沿宽度方向刻蚀掉三个长度为16mm、宽度为1mm的矩形；在距离天线下边缘1mm、左边缘4mm 的位置，沿长度方向刻蚀掉一个长度为25mm、宽度为1mm的矩形；在距离天线下边缘0mm、左边缘11mm的位置演长度方向刻蚀掉一个长度为18mm、宽度为1mm的矩形；在距离天线左边缘23mm的位置刻蚀掉一个直角边为2mm的等腰直角三角形，其中一条腰与天线上边缘重合，另一条腰平行于天线左边缘，距离为25mm；天线的右半部分与上述结构关于天线的宽度方向中垂线对称；在距离天线下边缘3.5mm、左边缘16.5mm的位置沿长度方向刻蚀掉一个长度为25mm，宽度为4.5mm的矩形作为RFID天线的谐振腔；从天线的上边缘向下刻蚀掉一个深度为8.5mm、宽度为8mm的矩形腔，矩形腔的左边缘距离天线左边缘25mm；谐振腔与矩形腔通过一个长度为4mm的孔隙连通，孔隙的左边缘距离天线左边缘27mm。
所述芯片为无缘无线SENHUB系列通用接口传感芯片，放置在连通天线谐振腔和矩形腔的孔隙中。在孔隙的左上角与右下角设置与芯片引脚面积相等的凸起，其中芯片的1脚焊接在孔隙左上方的凸起处，6脚焊接在孔隙右下方的凸起处，其余引脚置空。
本发明具有以下有益效果：
1、通过对无缘无线传感芯片SENHUB系列通用接口传感芯片与高频RFID读写模块的配合使用，读取信息，即可实现佩戴人员体温的无接触式精准定位。
2、在相同的距离读写的情况下，本发明更加便携，不用任何电源，体积小，成本低。
附图说明
图1为本发明的天线示意图；
图2为本发明使用的无缘无线SENHUB系列通用接口传感芯片；
图3为本发明使用的芯片原理图；
图4为实施例一种的标签示意图；
图5为磁性材料示意图；
图6为实施例二的标签示意图；
图7为实施例三的标签示意图；
图8为实施例四的标签示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明：
实施例一：
如图1所示，所述无源RFID天线的总长为58mm，宽度为18mm；天线结构左右对称；分别在距离天线上边缘1mm、左边缘4mm、8mm、12mm的位置沿宽度方向刻蚀掉三个长度为16mm、宽度为1mm的矩形；分别在距离天线上边缘0mm、左边缘6mm、10mm、14mm 的位置沿宽度方向刻蚀掉三个长度为16mm、宽度为1mm的矩形；在距离天线下边缘1mm、左边缘4mm的位置，沿长度方向刻蚀掉一个长度为25mm、宽度为1mm的矩形；在距离天线下边缘0mm、左边缘11mm的位置演长度方向刻蚀掉一个长度为18mm、宽度为1mm的矩形；在距离天线左边缘23mm的位置刻蚀掉一个直角边为2mm的等腰直角三角形，其中一条腰与天线上边缘重合，另一条腰平行于天线左边缘，距离为25mm；天线的右半部分与上述结构关于天线的宽度方向中垂线对称；在距离天线下边缘3.5mm、左边缘16.5mm的位置沿长度方向刻蚀掉一个长度为25mm，宽度为4.5mm的矩形作为RFID天线的谐振腔；从天线的上边缘向下刻蚀掉一个深度为8.5mm、宽度为8mm的矩形腔，矩形腔的左边缘距离天线左边缘25mm；谐振腔与矩形腔通过一个长度为4mm的孔隙连通，孔隙的左边缘距离天线左边缘27mm。天线的频率为940MHz。
如图2、图3所示，无缘无线SENHUB系列通用接口传感芯片，内部包括能量收集、电源管理、数据储存、射频通信、信号调节与内置的温度感应等功能模块。如图4所示，芯片放置在连通天线谐振腔和矩形腔的孔隙中。在孔隙的左上角与右下角设置与芯片引脚面积相等的凸起，其中芯片的1脚焊接在孔隙左上方的凸起处，6脚焊接在孔隙右下方的凸起处，其余引脚置空。
与现有技术中的人体射频标签相比，本实施例中的标签射频距离更远。
实施例二：
图5为使用的磁性材料，电磁抗干扰磁布，通过特制软磁橡胶加稀有金属粉末和铁氧体搅拌而成。如图6所示，在实施例一的基础上，将一个长度为6mm、宽度为2mm的矩形磁性材料放置在天线的谐振腔中，磁性材料的几何中心与谐振腔的几何中心重叠，可以大幅度提高人体穿戴时标签的传输距离。
实施例三：
如图7所示，在实施例二的基础上，将一个长度为5mm、宽度为2mm的矩形磁性材料放置天线矩形腔内距离芯片上方2mm的位置，磁性材料关于天线的对称轴左右对称。本实施例的标签射频距离相较实施例二增加了十几厘米。
实施例四：
如图8所示，在实施例二的基础上，在天线的表面黏贴一个长度和宽度分别为20mm和 2.5mm的磁性材料，磁性材料的下边缘距离矩形腔下边缘3mm。本实施例中的标签射频距离达到最远。
上述实施例并非对发明的限制，本发明也不仅限于上述实施例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种抗液体的可穿戴UHF RFID标签，其特征在于：包括无源RFID天线、传感器芯片和磁性材料；
所述无源RFID天线的总长为58mm，宽度为18mm；天线结构左右对称；分别在距离天线上边缘1mm、左边缘4mm、8mm、12mm的位置沿宽度方向刻蚀掉三个长度为16mm、宽度为1mm的矩形；分别在距离天线上边缘0mm、左边缘6mm、10mm、14mm的位置沿宽度方向刻蚀掉三个长度为16mm、宽度为1mm的矩形；在距离天线下边缘1mm、左边缘4mm的位置，沿长度方向刻蚀掉一个长度为25mm、宽度为1mm的矩形；在距离天线下边缘0mm、左边缘11mm的位置沿 长度方向刻蚀掉一个长度为18mm、宽度为1mm的矩形；在距离天线左边缘23mm的位置刻蚀掉一个直角边为2mm的等腰直角三角形，其中一条腰与天线上边缘重合，另一条腰平行于天线左边缘，距离为25mm；天线的右半部分与上述结构关于天线的宽度方向中垂线对称；在距离天线下边缘3.5mm、左边缘16.5mm的位置沿长度方向刻蚀掉一个长度为25mm，宽度为4.5mm的矩形作为RFID天线的谐振腔；从天线的上边缘向下刻蚀掉一个深度为8.5mm、宽度为8mm的矩形腔，矩形腔的左边缘距离天线左边缘25mm；谐振腔与矩形腔通过一个长度为4mm的孔隙连通，孔隙的左边缘距离天线左边缘27mm；
所述芯片为无缘无线SENHUB系列通用接口传感芯片，放置在连通天线谐振腔和矩形腔的孔隙中；在孔隙的左上角与右下角设置与芯片引脚面积相等的凸起，其中芯片的1脚焊接在孔隙左上方的凸起处，6脚焊接在孔隙右下方的凸起处，其余引脚置空。
2.如权利要求1所述一种抗液体的可穿戴UHF RFID标签，其特征在于：还包括一种磁性材料；所述磁性材料是通过特制软磁橡胶加稀有金属粉末和铁氧体搅拌而成的；放置在天线的谐振腔、矩形腔内，或者粘贴在天线表面。
3.如权利要求2所述一种抗液体的可穿戴UHF RFID标签，其特征在于：还包括第一磁性材料；所述第一磁性材料被放置在天线谐振腔内，长度和宽度分别为2～10mm和0～3mm，几何中心与谐振腔的几何中心重合。
4.如权利要求3所述一种抗液体的可穿戴UHF RFID标签，其特征在于：还包括第二磁性材料，所述第二磁性材料被放置在天线矩形腔内位于芯片上方0～4mm处，长度和宽度分别为3～7mm和0～3mm，且关于天线的对称轴左右对称。
5.如权利要求3所述一种抗液体的可穿戴UHF RFID标签，其特征在于：还包括第三磁性材料，所述第三磁性材料被粘贴在天线矩形腔的表面，磁性材料的长度和宽度分别为8～30mm和0～5mm，距离矩形腔下边缘0～4mm，且关于天线的对称轴左右对称。
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