CN201243083Y - 电子标签天线及采用该天线的电子标签 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了能够有效提高标签的读取距离的电子标签天线及采用该天线的电子标签，该电子标签天线为偶极子天线的形式，该天线两臂中的任一臂均包括位于天线基板正反两面的两层铜皮，该两层铜皮之间通过短路柱连接；该天线的馈点不在天线基板的同一个表面上，而采用短路柱将天线某一臂的一侧铜皮直流导通到另一侧，并在该侧设置一个焊盘。该天线靠近馈点处的铜皮成折弯形。天线基板可以为柔性基板。本实用新型电子标签适合于靠近人体应用，例如可广泛运用于人员门禁的系统中。

Description

电子标签天线及采用该天线的电子标签

技术领域

本实用新型属于微波通讯技术领域，涉及一种电子标签天线，尤其涉及一种应用于840MHz—845MHz频率范围内射频识别的电子标签，本实用新型还涉及采用该天线的电子标签。

技术背景

目前电子标签广泛被用于门禁系统中，譬如员工佩戴的工卡，会议签到系统等。电子标签被越来越多的用于靠近人体的环境中，由于人体对电磁波会有强烈的吸收，同时由于在佩戴时方向具有不确定性，因此对靠近人体应用的电子标签天线会有更苛刻的要求。

首先，由于运用场景的特殊性，譬如工卡，电子标签天线需要选用全向天线，那么简单的微带结构天线等不能适用。又由于工卡形式电子标签的尺寸限制，所以环形天线在性能实现上都有较大的困难。偶极子天线则表现出了它的优越性。一般的靠近人体使用的电子标签，譬如矿帽标签等，多采用弯折线偶极子电子标签天线形式，以保证标签天线的有效长度尽量最大化。但是由于在超高频下，人体的正切损耗在0.3-0.5，既不属于良导体，又不属于良介质，人体对超高频段电磁波有明显的吸收，因此简单的偶极子天线虽然能够用在工卡形式的靠近人体的电子标签中，但是在性能和读取距离上还是不能得到最优化。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种电子标签天线，该电子标签天线相对于传统的电子标签天线，能够有效提高标签的读取距离，本实用新型还要提供一种采用该电子标签天线的电子标签。

为解决上述技术问题，本实用新型电子标签天线采用偶极子天线的形式，该偶极子天线两臂中的任一臂均包括两层铜皮，该两层铜皮之间为天线基板；所述两层铜皮之间处于直流导通状态；该偶极子天线两臂的馈点不在天线基板的同一个表面上。

所述天线任一臂的两层铜皮之间均是采用短路柱实现所述直流导通的。短路柱可以为一个也可以为多个，在天线尺寸较大时采用多个短路柱有利于更好地保持两层铜皮之间的电连接。

所述天线任一臂的铜皮均是紧贴天线基板的。

所述天线任一臂的铜皮都可以根据需要采用不同的形状，例如为了提高天线增益所述天线任一臂的两层铜皮均可以各自采用环形的形状。

在天线的一个臂上，靠近天线馈点的铜皮可以形成弯折状，这样能够有效改变天线的阻抗大小，使天线的阻抗与芯片的特性阻抗达到共扼匹配。也可以是在天线的两个臂上，靠近天线馈点的铜皮均形成弯折状，可以根据具体需要来确定。

在该天线的两臂中的一个臂上，该臂的两层铜皮中的一层被直流导通到天线基板的另一个表面上，并在该表面上形成一个连接点，供芯片安装使用。芯片即安装于所述连接点和天线的另一臂上。这样的结构安排即是为了实现所述偶极子天线两臂的馈点不在天线基板的同一个表面上。

具体地，可以采用短路柱将所述两层铜皮中的一层直流导通到天线基板的另一个表面上，即所述该天线臂的两层铜皮中的另一层所在的面上，同时，所述连接点可以是位于该短路柱上的一个焊盘。

为了解决上述技术问题，本实用新型电子标签采用了上述本实用新型提出的电子标签天线。

本实用新型电子标签优选聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，Polythyleneterephthalate，俗称涤纶树脂)为基板，采用该基板性能可靠且有利于降低电子标签成本。

天线基板可以为柔性基板，天线基板的形状也可以有不同选择，可以为长方体形，也可以根据具体需要设计成椭圆形等其它形状。

在本实用新型电子标签天线中，由于该偶极子天线两臂的馈点不在同一个表面上，所有当有电流通过时，天线任一臂的两层铜皮之间都会产生一个电容，从而得到感应电流，此感应电流的方向与该臂上原有的电流是反向的，因而臂上原有电流就会在一定程度上抵消。在靠近人体时，由于电流削弱使得电磁场减小，人体对电磁波的吸收也就会在一定程度上减小，从而提高了天线增益，增大了标签的读取距离。因而本实用新型电子标签天线能够实现靠近人体后的远距离读取，且性能稳定、易于批量加工、安装方便。

附图说明

图1是本实用新型电子标签天线的结构示意图；

图2是芯片的安装示意图；

图3是交叉馈电原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

图1是本实用新型电子标签的结构示意图，图中1为PET基板，在本实施例中，其尺寸为79mm×50mm×0.1mm，其介电常数为3.5；2为标签天线，本实施例中为弯折复合型偶极子天线，该标签天线的总体尺寸为77mm×48mm×0.3mm；3为芯片安装位置；4为短路柱。如图所示，本实用新型靠近人体应用的电子标签天线为偶极子形式天线，该天线的两臂均由位于基板正反两面的铜皮通过短路柱连接组成，此处基板的正反面的区分仅是为了描述方面。偶极子天线随长度的增加，增益会提高，例如当偶极子天线长度为半波长时，增益约2.15dB，而当偶极子天线长度为全波长时增益能达到3.8dB，因而本实用新型电子标签天线采用双面的形式，通过天线长度的增加，其增益也会有所提高。同时，该天线采用一个短路柱实现交叉馈电，该短路柱一端连接位于基板反面的天线某一臂的铜皮，另一端位于基板正面，且在该端设置一焊盘，供芯片安装使用。

图2是芯片安装示意图，图中5为芯片，该芯片安装于基板的正面一侧，如图所示，芯片一端连接在所述短路柱的焊盘上，另一端连接在天线另一臂的铜皮上。

在本实施例中，天线的两臂中的一个臂的铜皮在馈电端形成弯折，弯折形状可以根据具体情况设计，本实施例中弯折为E形。采用铜皮在馈电端形成弯折线的方案能够调节电子标签的虚部，使虚部得到提高，而实部的改变相当小，几乎可以忽略。虚部提高后，天线的阻抗能与芯片阻抗实现共轭匹配。

图3是本实用新型电子标签天线的馈电原理示意图，图中未作标注的箭头所指方向是标签天线上的原有电流方向，虚线箭头相当于是馈电部分，它连接上下两端。当标签天线上有电流时，由于上下两层铜皮隔着介质板，所以就相当于产生一个电容，其感应电流即为图中的Ic。感应电流Ic的产生，将部分抵消原有的天线臂上的电流，那么天线臂上的电流就会相对减小。在标签天线靠近人体时，由于电流的削弱导致相应的电磁场减小，则人体对电磁波的吸收也将在一定程度上减小，从而该天线的增益有一定的提高，增大了标签的读取距离。

本实用新型不仅实现了电子标签在靠近人体时的特殊场景应用，而且提高了电子标签天线的性能，例如在840MHz的场景下本实用新型电子标签天线的方向性增益约为-8.2dBi，比普通弯折线偶极子在靠近人体后的增益提高了2-4dBi。此外它的尺寸符合国家标准，可广泛运用于人员门禁的系统中。

以上采用了具体实施例的方式对本实用新型作了详细说明，同时应当理解的是，本实用新型请求保护范围阐明于所附权利要求书中，而不能以说明书的上述描述作为限制，凡是在本实用信息的宗旨之内的显而易见的修改亦应归于本实用信息的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种电子标签天线，其特征在于：

该天线为偶极子天线；

该偶极子天线两臂中的任一臂均包括两层铜皮，该两层铜皮之间为天线基板；所述两层铜皮之间处于直流导通状态；该偶极子天线两臂的馈点不在天线基板的同一个表面上。

2、根据权利要求1所述的电子标签天线，其特征在于：

该天线具有的用于实现所述两层铜皮之间直流导通的器件为短路柱。

3、根据权利要求2所述的电子标签天线，其特征在于：

该天线具有多个所述短路柱。

4、根据权利要求1、2或3所述的电子标签天线，其特征在于：

该天线的靠近天线馈点处的铜皮成折弯形。

5、根据权利要求4所述的电子标签天线，其特征在于：

该天线仅在其中一个臂上形成所述折弯形。

6、根据权利要求1、2或3所述的电子标签天线，其特征在于：

该天线为实现所述天线两臂的馈点不在天线基板的同一个表面上，其具体结构特点为：

在该天线的两臂中的一个臂上，该臂的两层铜皮中的一层被直流导通到天线基板的另一个表面上，并在该表面上形成一个连接点，供芯片安装使用，芯片即安装于所述连接点和天线的另一臂上。

7、根据权利要求6所述的电子标签天线，其特征在于：

该天线具有的用于实现所述将两层铜皮中的一层直流导通到天线基板的另一个表面上的器件为短路柱，所述连接点为设置于该短路柱上的焊盘。

8、采用权利要求1所述电子标签天线的电子标签。

9、根据权利要求8所述的电子标签，其特征在于：

该电子标签的天线基板为聚对苯二甲酸乙二醇酯基板。

10、根据权利要求8所述的电子标签，其特征在于：

该电子标签的天线基板为柔性基板。

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