CN117559113A - 一种射频标签 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种射频标签，所述射频标签包括：射频芯片和天线本体；所述天线本体包括阻抗匹配网络和辐射体，所述射频芯片与所述阻抗匹配网络连接；所述阻抗匹配网络通过并联的阻抗匹配单元形成，所述阻抗匹配网络和所述辐射体连接，所述辐射体为镂空设计，基于所述并联的阻抗匹配网络以及所述阻抗匹配网络和所述辐射体之间的缝隙，使得所述射频标签的极化方向为垂直方向。本申请实施例的射频标签，通过改变射频标签中天线的结构，使得射频标签的天线的极化方向为垂直方向，相比于常规的偶极子天线的极化方向，实现极化方向90°翻转，提高了射频标签的性能。

Description

一种射频标签

技术领域

本申请涉及射频识别技术领域，特别是涉及一种射频标签。

背景技术

射频识别(RFID，Radio Frequency Identification)技术，是一种可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触的通信技术。其中，RFID标签(射频标签)作为RFID系统的重要组成部分，会极大的影响整个RFID系统的性能。影响RFID标签性能的主要因素包括芯片灵敏度、天线尺寸、工作频段、阻抗、天线极化及增益等。

在RFID系统中，射频标签通常安装在物品上，然后射频读写设备通过读取物品上的射频标签，从而实现对物品的物品状态的监控。然而，但由于在物品的放置环境可能存在有耗介质，并且，有时候物品通常是堆垛在一起，而物品在堆垛时会导致电磁波穿过介质后能量衰减极大，且射频标签的标签天线辐射方向图畸变，同时有耗介质极化效应引起的缝隙处电场方向变化往往会带来极化损失，因此，对射频标签的性能挑战极大。

发明内容

本申请实施例提供了一种射频标签方法，以解决射频标签的性能不高的问题。

为了解决上述问题，本申请实施例公开了一种射频标签，所述射频标签包括：

射频芯片和天线本体；

所述天线本体包括阻抗匹配网络和辐射体，所述射频芯片与所述阻抗匹配网络连接；

所述阻抗匹配网络通过并联的阻抗匹配单元形成，所述阻抗匹配网络和所述辐射体连接，所述辐射体为镂空设计，基于所述并联的阻抗匹配网络以及所述阻抗匹配网络和所述辐射体之间的缝隙，使得所述射频标签的极化方向为垂直方向。

可选地，所述阻抗匹配网络包括第一阻抗匹配单元和第二阻抗匹配单元，所述第一阻抗匹配单元和所述第二阻抗匹配单元通过所述射频芯片并联。

可选地，所述第一阻抗匹配单元和所述第二阻抗匹配单元为T型结构的电感性阻抗匹配单元。

可选地，所述阻抗匹配网络与所述辐射体之间的缝隙形成容性加载，在所述辐射体上形成垂直方向的电场方向，结合所述阻抗匹配网络的垂直电流方向在所述辐射体上形成镜像电流，使得所述射频标签的极化方向为垂直方向。

可选地，所述射频芯片为单端口的射频芯片。

可选地，所述射频标签适用于物品堆垛的场景中。

可选地，所述射频标签安装在所述物品，在所述物品堆垛时位于所述物品之间的缝隙中。

可选地，在射频读写设备辐射的圆极化的电磁波通过所述物品时受到所述物品的极化效应影响，所述电磁波的电场方向变为垂直于所述物品之间的缝隙的垂直方向，与安装于所述物品上的所述射频标签的极化方向相同。

可选地，所述物品中包含有耗介质。

可选地，所述射频标签位于所述物品的有耗介质之间的缝隙中。

本申请实施例还公开了一种产品包装，所述产品包装上包含上述的射频标签。

与现有技术相比，本申请实施例包括以下优点：

在本申请实施例中，射频标签包括射频芯片和天线本体，天线本体包括阻抗匹配网络和辐射体，射频芯片与阻抗匹配网络连接，其中，阻抗匹配网络通过并联的阻抗匹配单元形成，阻抗匹配网络和辐射体连接，辐射体为镂空设计，基于并联的阻抗匹配网络以及阻抗匹配网络和辐射体之间的缝隙，使得射频标签的极化方向为垂直方向。本申请实施例的射频标签，通过改变射频标签中天线的结构，使得射频标签的天线的极化方向为垂直方向，相比于常规的偶极子天线的极化方向，实现极化方向90°翻转，提高了射频标签的性能。

附图说明

图1是本申请实施例的一种射频标签的结构示意图之一；

图2是本申请实施例的一种射频标签的结构示意图之二；

图3是本申请实施例的一种物品堆垛的示意图。

附图标记：

1、射频芯片；2、天线本体；21、辐射体的GND；22、辐射体；231、第一阻抗匹配单元；232、第二阻抗匹配单元；241、容性加载；242、容性加载；3、射频标签；4、有耗介质。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

参照图1，是本申请实施例的一种射频标签的结构示意图，所述射频标签可以包括：射频芯片1(RFID芯片)和天线本体2；天线本体2包括阻抗匹配网络和辐射体，射频芯片1与阻抗匹配网络连接；阻抗匹配网络通过并联的阻抗匹配单元形成，阻抗匹配网络和辐射体连接，辐射体为镂空设计，基于并联的阻抗匹配网络以及阻抗匹配网络和辐射体之间的缝隙，使得射频标签的极化方向为垂直方向。

其中，射频标签中天线的极化方向是指电场的方向，电磁波在空间传输时是通过电场和磁场相互转换来实现的，例如水平极化，是指的电场方向与地面保持水平的，垂直极化则是电场方向跟地面垂直，可以理解，同一个射频标签的天线不同的摆放方式，天线的极化方式也有所不同。

在具体实现中，常规的偶极子天线的极化方向是水平方向，而本申请实施例的射频标签，通过改变射频标签中天线的结构，使得射频标签的天线的极化方向为垂直方向，相比于常规的偶极子天线的极化方向，实现极化方向90°翻转。

其中，射频标签中的射频芯片可以是单端口的射频芯片，单端口的射频芯片是指只有一组端口的芯片。本申请实施例的射频标签通过使用单端口的射频芯片，由于单端口的射频芯片的成本较低，天线尺寸相比双端口的射频芯片的天线设计更较小，因此成本较低。

参照图2，阻抗匹配网络可以包括第一阻抗匹配单元231和第二阻抗匹配单元232，具体地，第一阻抗匹配单元231和第二阻抗匹配单元232通过分别连接射频芯片的端口实现并联。可选地，第一阻抗匹配单元231和第二阻抗匹配单元232可以均为T型结构的电感性阻抗匹配单元。当然，第一阻抗匹配单元231和第二阻抗匹配单元232也可以为T型、多段弯折型、I型等其他形状，本申请实施例对此无需加以限制。

在本申请实施例中，阻抗匹配网络与辐射体之间的缝隙形成容性加载，具体地，参照图2，容性加载是指的阻抗匹配网络与辐射体的末端之间的缝隙214和242(图中仅示意出辐射体上半部分的两处)，容性加载可以调整天线本体的输入阻抗和电长度，可以起到减小射频标签的天线本体的尺寸的作用。

在本申请的实施例中，阻抗匹配网络与辐射体之间的缝隙形成容性加载，在辐射体上形成垂直方向的电场方向，结合阻抗匹配网络的垂直电流方向在辐射体上形成镜像电流，使得射频标签的极化方向为垂直方向。具体地，参照图2，以图2中的虚线为分界线，辐射体的左侧可以视为辐射体的GND，辐射体的右侧可以视为辐射体，辐射体的右侧末端与电感性的阻抗匹配网络之间存在缝隙，基于该缝隙形成容性加载，进而辐射体上形成垂直方向的电场方向，结合并联的电感性阻抗匹配网络馈电点处的垂直电流方向，并在左侧GND处形成镜像电流，相比对于常规的偶极子天线为水平方向，本申请实施例的射频标签的极化方向，在于常规的偶极子天线为极化方向的基础上实现极化方向90°翻转，即，本申请实施例的射频标签的极化方向，由平行于射频标签的方向变为垂直于射频标签的方向。

对于本申请实施例极化方向为垂直方向的射频标签，非常适用于物品堆垛的场景中。具体来说，物品堆垛是指物品堆积，或将物品有规律的码放，形成垛形。在应用本申请实施例的射频标签时，可以将该射频标签安装在各个物品上，物品堆垛时，射频标签将位于物品与物品之间的缝隙中。作为一个示例，安装本申请实施例的射频标签的物品，可以是包含有耗介质的物品，有耗介质是指会影响射频读写设备的辐射的电磁波的电场方向的介质，例如冰淇淋。

具体地，在射频读写设备辐射的圆极化的电磁波通过物品时，受到物品中的有耗介质的极化效应影响，射频读写设备的电磁波的电场方向，会变为垂直于物品之间的缝隙的垂直方向，可见，如果使用常规的极化方向为水平方向的射频标签，那么极化损失极大，将大大影响射频标签的性能。

作为一个具体示例，参照图3，是本申请实施例的一种物品堆垛的示意图，在物品堆垛时，本申请实施例的射频标签安装在两个内置有耗介质3(如冰淇淋)的纸质包装桶的上盖侧边沿，射频标签将位于有耗介质3与有耗介质3之间的缝隙中，此时，如果进行射频识别，那么射频读写设备的天线辐射的圆极化波经过缝隙后，由于有耗介质3的极化效应的影响，其电场方向变为近似垂直于缝隙的方向。并且，射频读写设备的电磁波穿过有耗介质3后会发生较大的衰减，因此本申请实施例需要在物品码垛后，需要使射频标签的辐射体主体位于有耗介质3之间的缝隙处，如果物品上安装的射频标签是常规的射频标签(例如使用偶极子天线的射频标签)，则其极化方向为水平方向，与缝隙处的电场方向垂直，产生较大的极化损失，而如果物品上安装的射频标签是本申请实施例的射频标签极化方向为垂直方向的射频标签，则可以大幅降低极化损失。

阻抗是天线的重要参数，由天线的形状、材料、尺寸、使用环境等物理结构决定。天线的阻抗匹配，就是通过调谐将天线阻抗和发射源阻抗匹配的过程。在天线工作时，高频信号被反馈到天线上，大部分能量从天线辐射出去，另一部分能量则被反射会发射源，传输线在传输线上形成驻波。当天线阻抗等于发射源阻抗，也就是阻抗匹配时，反射最小，损失率也就最小。也就是说，如果天线与发射源之间阻抗匹配，不但可以增加工作范围，也有利于降低功耗。本申请实施例的射频标签，使用的是并联的T型结构的电感性阻抗匹配单元，而由于并联的T型结构的电感性阻抗匹配单元，受射频标签与有耗介质之间的寄生电容影响较小，因此射频标签的阻抗匹配受纸质包装桶内有耗介质的高度与有耗介质的介电特性影响较小，进一步提高了射频标签的性能。

综上可知，本申请实施例的射频标签基于单端口的射频芯片实现，单端口的射频芯片的成本较低，天线尺寸相比双端口的射频芯片的天线设计较小，成本较低。此外，本申请实施例的射频标签的极化方向相比于常规的射频标签的极化方向翻转90°后，极化方向将变化为垂直方向，因此，在处于物品堆垛场景时，可以实现射频标签的极化方向与有耗介质之间的缝隙处的电场方向近似相同，从而大幅降低极化损失，在有效降低极化损失的同时，可以实现射频标签的辐射体的位于有耗介质之间的缝隙处电场强度较高的区域，提升射频读写设备的读取性能。

本申请实施例还提供了一种产品包装，产品包装上包含上述的射频标签。具体地，该产品包装是指在产品运输、储存、销售等流通过程中，为了保护产品、方便储存促进销售，按一定技术方法而采用容器、材料和辅助物等对产品所附的装饰的总称，其中，本申请实施例的产品包装上可以采用粘贴、内嵌、挂钩等方式将射频标签包装在产品包装上，使得能够追踪定位到包含该产品包装的产品，此外，由于本申请实施例的射频标签体积较小，因此并不会增加产品运输、储存、销售等流通过程时的成本。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明创造后，将容易想到本说明书的其它实施方案。本说明书旨在涵盖本说明书的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本说明书的一般性原理并包括本说明书未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本说明书的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并不用以限制本说明书，凡在本说明书的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书保护的范围之内。

以上对本申请所提供的一种射频标签，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (11)

1.一种射频标签，其特征在于，所述射频标签包括：

射频芯片和天线本体；

所述天线本体包括阻抗匹配网络和辐射体，所述射频芯片与所述阻抗匹配网络连接；

所述阻抗匹配网络通过并联的阻抗匹配单元形成，所述阻抗匹配网络和所述辐射体连接，所述辐射体为镂空设计，基于所述并联的阻抗匹配网络以及所述阻抗匹配网络和所述辐射体之间的缝隙，使得所述射频标签的极化方向为垂直方向。

2.根据权利要求1所述的射频标签，其特征在于，所述阻抗匹配网络包括第一阻抗匹配单元和第二阻抗匹配单元，所述第一阻抗匹配单元和所述第二阻抗匹配单元通过所述射频芯片并联。

3.根据权利要求2所述的射频标签，其特征在于，所述第一阻抗匹配单元和所述第二阻抗匹配单元为T型结构的电感性阻抗匹配单元。

4.根据权利要求1所述的射频标签，其特征在于，所述阻抗匹配网络与所述辐射体之间的缝隙形成容性加载，在所述辐射体上形成垂直方向的电场方向，结合所述阻抗匹配网络的垂直电流方向在所述辐射体上形成镜像电流，使得所述射频标签的极化方向为垂直方向。

5.根据权利要求1所述的射频标签，其特征在于，所述射频芯片为单端口的射频芯片。

6.根据权利要求1所述的射频标签，其特征在于，所述射频标签适用于物品堆垛的场景中。

7.根据权利要求6所述的射频标签，其特征在于，所述射频标签安装在所述物品，在所述物品堆垛时位于所述物品之间的缝隙中。

8.根据权利要求7所述的射频标签，其特征在于，在射频读写设备辐射的圆极化的电磁波通过所述物品时受到所述物品的极化效应影响，所述电磁波的电场方向变为垂直于所述物品之间的缝隙的垂直方向，与安装于所述物品上的所述射频标签的极化方向相同。

9.根据权利要求7所述的射频标签，其特征在于，所述物品中包含有耗介质。

10.根据权利要求9所述的射频标签，其特征在于，所述射频标签位于所述物品的有耗介质之间的缝隙中。

11.一种产品包装，其特征在于，所述产品包装上包含权利要求1至10任一项所述的射频标签。