CN1766913A - 射频标识标签 - Google Patents

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Abstract

一种RFID标签，其在靠近人体使用时具有改进的发射/接收特性，且其具有一个天线，所述天线在与13MHz频带RFID标签堆叠时不会对该标签的环形天线产生影响。一种RFID标签组件包括：一个具有螺旋状环形天线的第一RFID标签；和一个叠加在所述第一RFID标签上的第二RFID标签。所述第二RFID标签包括：一个由金属构件形成的天线，该金属构件覆盖一个介电基底的一个表面的至少一部分；一个安装在所述金属构件上的电子部件和一个构件，其端部容纳由所述金属构件形成的天线，以覆盖所述第一RFID标签的重叠螺旋状环形天线的一部分。

Description

射频标识标签
相关申请案的交互参考
此申请案涉及并要求2004年10月27日在日本专利局申请的日本申请案第2004-313061号的优先权，所述申请案的内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及UHF频带RFID(射频标识)标签，并且涉及一种RFID标签，其中即使其包含一个卡片型13MHz频带RFID标签，对该13MHz频带RFID卡的环形天线的影响也已经被减小，而且即使在靠近人体使用时也可以获得良好的发射与接收特性。
背景技术
使用常规的折叠偶极天线来阐释RFID标签。
图1显示一个细薄RFID标签500的上表面。一个置于孔550上的芯片510连接到柔性基底520上的触点525，并且所述基底520中包含至少两个折叠偶极天线530和531。
将在下文阐释具有一个常规接地面(ground plane)的无线标签。
图2显示无线标签1的构造。图2(a)为无线标签1的平面图且图2(b)为其剖视图。
无线标签1具有一个圆极化波匹配形式并由下列部件组成：一个具有无线电波发射面2a的发射端导电片2、一个具有接地面3a的接地端导电片3、一个半导体模块4和一个介电部件5。在本文中，天线元件6是通过将介电部件5插入发射端导电片2与接地端导电片3之间而构成的，并且发射端导电片2是中心具有矩形切口区域7(孔)的圆形导电片。半导体模块4的一端4a连接到发射端导电片2而另一端4b连接到接地端导电片3。众所周知，从介电部件5观察到的在接地面3a与无线电波发射面2a的一点之间的阻抗越接近于无线电波发射面2a的中心时越接近于0，而越接近于无线电波发射面2a的边缘时越大。
在无线电波发射面2a的边缘处，所述阻抗高达几百欧姆。
相对于半导体模块4的位置而言，所述模块被连接到一个可将从半导体模块4的两端4a与4b观察到的阻抗更好地调节到无线电波发射面2a与接地面3a之间的阻抗的位置附近。进行调节以将根据端4a与端4b的长度和宽度而定的阻抗特性包括在内。从询问器发出的圆极化信号被无线电波发射面2a捕获并输入到半导体模块4。读取标签信息时，根据无线标签1中的信息来调制己输入到无线标签1中的信号波，并通过改变标签阻抗来反射输入波，使其从无线电波发射面2a返回到询问器。
举例而言，日本未经审查专利申请公开案H8-88586和日本未经审查专利申请公开案2002-353735中显示了诸如此类的装置。
卡片型13MHz频带RFID标签使用了一个螺旋状环形天线，并且当叠加一个独立的UHF频带或2.45GHz频带RFID标签以覆盖此螺旋状环形天线的正面或背面时，该叠加的UHF频带或2.45GHz频带RFID标签的金属将阻挡通过螺旋状环形天线内部的磁通量，且在环形天线上几乎不产生任何电流。由此，电流未能施加到卡片型13MHz频带RFID标签上的芯片中，标签无法工作，无法实现通信。
作为一个独立于上述问题之外的问题：当靠近人体使用常规UHF频带RFID标签(例如，具有折叠偶极天线的标签)时，会产生特性劣化的问题。
此外，尽管具有接地面的常规标签可以在靠近人体时不受特性劣化的影响，但是我们知道因为天线具有正面和背面，所以当天线元件转向人体时，其特性将劣化。
发明内容
鉴于上述问题提出本发明，其目的在于提供一种RFID标签，其中即使当其与卡片型13MHz频带RFID标签重叠时，对该13MHz频带RFID卡的环形天线的影响也会被减小，而且即使当靠近人体使用时也可以获得良好的发射与接收特性。
本发明的一个实施例使用单个RFID标签，其叠加在具有螺旋状环形天线的另一个RFID标签上，所述单个RFID标签包括：一个由板状金属形成的天线，该板状金属覆盖一个介电基底的表面；一个安装在所述板状金属上的电子部件；和一个构件，其端部容纳由所述板状金属形成的天线，以覆盖所述另一个RFID标签的重叠螺旋状环形天线的一部分。
本发明的一个实施例使用单个RFID标签，其叠加在具有螺旋状环形天线的另一个RFID标签上，所述单个RFID标签包括：一个由被部分地切除的板状金属构件形成的天线，该板状金属构件覆盖一个介电基底的表面；一个安装于所述板状金属构件上的电子部件；和一个构件，其端部容纳由所述板状金属构件形成的所述天线，以覆盖所述另一个RFID标签的重叠环形天线的一部分。
本发明的一个实施例使用由天线和电子部件形成的RFID标签，其包括：一个由形成折叠环(folded loop)的金属构件形成的天线，所述折叠环覆盖一个介电基底的表面；一个安装在所述金属构件上的电子部件；和一个将所述天线容纳在其端部中的构件。
本发明的一个实施例使用由天线和电子部件形成的RFID标签，其包括：一个由金属构件形成的天线，该金属构件覆盖一个介电基底的表面并形成一个环，所述环的两端折叠到中央部分附近；一个安装在所述金属构件上的电子部件；和一个将所述天线容纳在其端部中的构件。
在本发明中，因为使用上述实施例，所以即使当叠加13MHz频带RFID标签时，也可以在螺旋状环形天线上产生充足的电流以允许13MHz频带RFID标签令人满意地执行通信。这是通过防止干扰通过13MHz频带RFID标签的螺旋状环形天线内部的磁通量而实现的。此外，可避免由于人体的影响而产生的发射与接收特性的劣化，并且可在带宽变宽的同时增加增益。
附图说明
图1为一个具有至少两个折叠偶极天线的常规细薄状标签的俯视图。
图2为一个常规无线标签1的方框图，(a)为平面图且(b)为横截面图。
图3显示本发明的板状环形天线的一个例示性实施例的构造。
图4显示在本发明的RFID标签内部的第一板状环形天线的布局的一个实例。
图5显示本发明的RFID标签与13MHz频带RFID标签相堆叠的配置的实例。
图6显示本发明的环长度增加的天线的一个例示性实施例的构造。
图7显示本发明的天线与IC芯片的匹配特性的一个实例。
图8显示图6(b)中电流在金属构件上流动的方向的一个实例。
图9显示天线的一个实施例的构造的实例，其是图6的天线构造的一个变形。
图10显示本发明的第三天线与IC芯片的匹配特性的一个实例。
图11显示作为本发明的第四天线的折叠环形天线的构造的一个实例。
图12显示本发明的第四天线与IC芯片的匹配特性的一个实例。
具体实施方式
下面将参考附图阐释本发明的实施例。
图3显示根据本发明的板状环形天线的构造。在图3中，表面被部分地切除的金属部件11被包在介电基底10上，并且显示出电源位置和IC芯片12的安装位置都在靠近该切除部分处。
图4显示在本发明的RFID标签中的板状环形天线的布局的一个实例。
在图4中，图3所示的板状环形天线被放置在RFID标签13内部靠近其端部处。图5显示将一个13MHz频带RFID标签叠加在本发明的RFID上的配置的一个实例。图5(a)为显示侧视图的结构图，图5(b)为显示从正上方观察的视图的结构图。
图5(a)与(b)假定已将13MHz频带RFID标签20与RFID标签13堆叠，并且保持在RFID标签13中的天线部件(金属)被配置在其一端处。如图5(a)与(b)所示，在13MHz频带RFID标签20中，通过在螺旋状环形天线21内部使由来自读写器的无线电波所产生的磁通量通过而在该环中产生电流，并基于此电流使与读写器的通信成为可能。本发明以如下方式进行设计：通过减小天线部件(金属)的尺寸并将其容纳在端部中，使此环形天线21的内部不会完全被天线金属所覆盖，以避免接收通过螺旋状环形天线21内部的磁通量，如图5(a)与(b)所示。因而，如从图5(b)可见，本发明的RFID标签13的构造使得可以确保连接到螺旋状环形天线21内部的磁通量区，并且解决了过去出现的13MHz频带RFID标签的工作失败的问题。由此，即使将13MHz频带RFID标签与本发明的RFID标签叠加起来，读写器仍能够充分读取13MHz频带RFID标签上的信息。
图6显示本发明的环长度增加的天线的例示性构造。在图6(a)中，图3的板状环形天线的金属部分的一部分被移除并露出介电基底，以使即使上面叠加有一个13MHz频带RFID标签，所述13MHz频带RFID标签的螺旋状环形天线也不会受到影响。图6(b)为仅显示图6(a)天线构造的金属部分的视图。将图6中的天线以与图5中相同的方式容纳在RFID标签的端部中。
图6(a)所示的例示性天线构造的金属部分的尺寸为a＝4mm、b＝6mm且c＝24.5mm，介电基底的尺寸为54mm×54mm×0.4mm，基底相对介电常数为2.3，基底介电损耗(tan δ)为0.004，金属部分的电导率为3×107S/m，且金属厚度为9μm。芯片导纳的实部为约1mS、虚部为10mS或更高。这种天线构造和IC芯片具有类似于图7所示的特性。这些特性的垂直轴为匹配值(VSWR)，水平轴显示频率。图8中的图显示从图6(b)的上表面所见到的通过金属的电流方向。电流的起始点为IC芯片的安装位置。
图9显示作为图6所示的天线构造的一个变形的第三天线构造。图9(a)显示介电基底的正面和背面被经过切除的金属部分覆盖的构造，并且各个金属部分形成一个用作金属配线的环。图9中的天线也容纳在如图5所示的RFID标签的端部中。
图9(a)中天线构造的金属部分的尺寸为d＝32mm且e＝29mm，介电基底尺寸为60mm×47mm×0.6mm，基底的相对介电常数为2.3，基底介电损耗(tanδ)为0.01或更小，金属部分的电导率为1×107S/m，且金属厚度为9μm。芯片导纳的实部为约1mS、虚部为5mS或更高。这种天线构造和IC芯片具有类似于图10中所示的特性。
图11显示作为本发明的第四天线的折叠环形天线的构造。图11中的天线容纳在如图5中所示的RFID标签的端部中。图11(a)显示的天线中，环形天线的两端折叠到中央位置处，形成天线的金属尺寸为g＝2mm(金属宽度)且f＝41mm，介电基底的尺寸为82mm×55mm×0.8mm，基底的相对介电常数为3.5，基底介电损耗(tanδ)为0.01或更小，金属部分的电导率为1×107S/m，金属厚度为35μm。芯片导纳的实部为约1mS、虚部为5mS或更高。这种天线构造和IC芯片具有类似于图12所示的特性。
尽管已描述了本发明的特定实施例，但是所属领域的技术人员应理解：仍存在其它与所描述的实施例等同的实施例。因而，应理解，本发明并非限定于所例示说明的实施例，而仅由所附权利要求书的范畴来界定。

Claims (35)

1.一种RFID标签组件，其包括：
具有一螺旋状环形天线的第一RFID标签；和
叠加在所述第一RFID标签上的第二RFID标签，所述第二RFID标签包括：
由一金属构件形成的天线，所述金属构件覆盖一介电基底的一个表面的至少一部分，
安装在所述金属构件上的电子部件，和
构件，其端部容纳由所述金属构件形成的天线，以覆盖所述第一RFID标签的重叠螺旋状环形天线的一部分。
2.根据权利要求1所述的RFID标签组件，其中所述金属构件为板状。
3.根据权利要求2所述的RFID标签组件，其中：
所述第一RFID标签以13MHz频带工作。
4.根据权利要求2所述的RFID标签组件，其中：
所述第二RFID标签以UHF频带工作。
5.根据权利要求4所述的RFID标签组件，其中：
所述第一RFID标签以13MHz频带工作。
6.一种RFID标签组件，其包括：
具有一螺旋状环形天线的第一RFID标签；和
叠加在所述第一RFID标签上的第二RFID标签，所述第二RFID标签包括：
由一被部分地切除的金属构件形成的天线，该金属构件覆盖一介电基底的一个表面的至少一部分，
安装在所述金属构件上的电子部件，和
构件，其端部容纳由所述金属构件形成的天线，以覆盖所述第一RFID标签的重叠螺旋状环形天线的一部分。
7.根据权利要求6所述的RFID标签组件，其中所述金属构件为板状。
8.根据权利要求7所述的RFID标签组件，其中：
所述第一RFID标签以13MHz频带工作。
9.根据权利要求7所述的RFID标签组件，其中：
所述第二RFID标签以UHF频带工作。
10.根据权利要求9所述的RFID标签组件，其中：
所述第一RFID标签以13MHz频带工作。
11.根据权利要求7所述的RFID标签组件，其中：
形成所述天线的所述板状金属构件的部分切除部分的尺寸为：深度约为24.5mm，一侧比所述介电基底的宽度小4mm，而另一侧比所述介电基底的宽度小6mm。
12.根据权利要求11所述的RFID标签组件，其中：
所述介电基底的尺寸约为54mm×54mm×0.4mm。
13.根据权利要求12所述的RFID标签组件，其中：
所述介电基底的相对介电常数约为2.3。
14.根据权利要求13所述的RFID标签组件，其中：
所述介电基底的介电损耗(tanδ)约为0.004。
15.根据权利要求14所述的RFID标签组件，其中：
所述金属构件的电导率约为3×107S/m。
16.根据权利要求15所述的RFID标签组件，其中：
所述金属构件的厚度约为9μm。
17.根据权利要求16所述的RFID标签组件，其中：
所述电子部件的导纳为：实部约为1mS而虚部为10mS或更大。
18.一种RFID标签，其包括：
由一形成折叠环的金属构件形成的天线，所述折叠环覆盖一介电基底的一个表面的至少一部分；
安装于所述金属构件上的电子部件；和
构件，在其端部中容纳所述天线。
19.根据权利要求18所述的RFID标签，其中所述金属构件为板状。
20.根据权利要求19所述的RFID标签，其中：
所述折叠环的侧边约为32mm和29mm。
21.根据权利要求20所述的RFID标签，其中：
所述介电基底的尺寸约为60mm×47mm×0.6mm。
22.根据权利要求21所述的RFID标签，其中：
所述介电基底的相对介电常数约为2.3。
23.根据权利要求22所述的RFID标签，其中：
所述介电基底的介电损耗(tanδ)约为0.01或更小。
24.根据权利要求23所述的RFID标签，其中：
所述金属构件的电导率约为1×107S/m。
25.根据权利要求24所述的RFID标签，其中：
所述金属构件的厚度约为9μm。
26.根据权利要求25所述的RFID标签，其中：
所述电子部件的导纳为：实部约为1mS而虚部为5mS或更大。
27.一种RFID标签，其包括：
由一金属构件形成的天线，该金属构件覆盖一介电基底的一个表面的至少一部分并形成一个环，且其中所述环的两端折叠到中央部分附近；
安装在所述金属构件上的电子部件；和
构件，在其端部中容纳所述天线。
28.根据权利要求27所述的RFID标签，其中所述金属构件为板状。
29.根据权利要求28所述的RFID标签，其中：
所述折叠环具有约为2mm的金属构件宽度，且所述折叠环的端部间隔开约41mm。
30.根据权利要求29所述的RFID标签，其中：
所述介电基底的尺寸约为82mm×88mm×0.8mm。
31.根据权利要求30所述的RFID标签，其中：
所述介电基底的相对介电常数约为3.5。
32.根据权利要求31所述的RFID标签，其中：
所述介电基底的介电损耗(tanδ)约为0.01或更小。
33.根据权利要求32所述的RFID标签，其中：
所述金属构件的电导率约为1×107S/m。
34.根据权利要求33所述的RFID标签，其中：
所述金属构件的厚度约为35μm。
35.根据权利要求34所述的RFID标签，其中：
所述电子部件的导纳为：实部约为1mS而虚部为5mS或更大。
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