CN201465167U - 一种射频识别标签以及系统 - Google Patents

一种射频识别标签以及系统 Download PDF

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贾琳
邵世刚
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Abstract

本实用新型公开了一种射频识别标签,用以解决现有技术中设计和制造射频识别标签时,射频识别标签的标签天线阻抗调整困难的问题。该射频识别标签包括:标签芯片(1)和标签天线(2),所述标签天线(2)包括:第一对称振子(21)、第二对称振子(24),第一感性加载环(25)和第二感性加载环(27),其中,所述第一感性加载环(25)与所述第二感性加载环(27)通过所述标签芯片(1)连接,且关于所述标签芯片(1)轴对称;所述第一感性加载环(25)连接到所述第一对称振子(21),所述第二感性加载环(27)连接到所述第二对称振子(24);所述第一对称振子(21)与所述第二对称振子(24)组成的天线振子关于所述标签芯片(1)轴对称。

Description

一种射频识别标签以及系统
技术领域
本实用新型涉及射频识别技术领域,尤其涉及一种射频识别标签及系统。
背景技术
射频识别技术是近年来兴起的一种自动识别技术。射频识别系统主要由读码系统和标签系统组成,通过无线射频信号传递信息。其中,对于标签系统来说,射频识别标签由标签芯片和标签天线两部分组成。当标签芯片输入阻抗与标签天线阻抗共轭匹配时,可以提高射频识别标签的识别能力,实现射频识别系统最远阅读距离。
但对于不同射频识别标签,由于工艺和制造技术等原因,其标签芯片的输入阻抗各不相同,因此必须根据标签芯片的输入阻抗值设计标签天线,使之与标签芯片相匹配。
标签芯片的输入阻抗一般呈现大的容性电抗和小的电阻,可以表示为Z=R-jX,其中:Z为阻抗,R为电阻,X为电抗,j表示虚数形式,标签芯片具有高品质因数Q值。传统的偶极子天线如图1所示,包括:对称振子1和4,其电阻为r,电抗为0,则阻抗为Z=r+j0,虽然可以通过调整对称振子1和4的宽度和长度,使r=R,但是虚部+jX只能通过加载的方式实现。
目前,标签天线的设计存在以下几种结构:一、双支弯折偶极子标签天线结构,其结构图如图2所示,包括折弯形状的天线振子1和天线振子4,这样,通过调整天线振子1和4的线宽、线长、以及折弯程度来进行阻抗匹配,其具体通过调整弯折程度如弯折部分的宽度、高度等来实现对X的调整;二、电磁耦合馈电标签天线结构,其结构图如图3所示,包括:天线振子1和耦合环5。通过调整天线振子的线宽、线长、耦合环的大小、以及耦合环与天线振子的距离来进行阻抗匹配。
由上可见,目前标签天线的结构复杂,在根据标签芯片的输入阻抗值设计标签天线的过程中,标签天线的阻抗调整不易,很难与标签芯片的输入阻抗实现完全匹配,从而,给设计和制造射频识别标签带来困难。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型实施例提供一种射频识别标签,用以解决现有技术中设计和制造射频识别标签时,射频识别标签的标签天线阻抗调整困难的问题
本实用新型实施例提供了一种射频识别标签,包括:标签芯片(1)和标签天线(2),所述标签天线(2)包括:第一对称振子(21),第二对称振子(24),第一感性加载环(25),第二感性加载环(27),其中,
所述第一感性加载环(25)与所述第二感性加载环(27)通过所述标签芯片(1)连接,且关于所述标签芯片(1)轴对称;
所述第一感性加载环(25)连接到所述第一对称振子(21)的第一馈入点(22),所述第二感性加载环(27)连接到所述第二对称振子(24)的第二馈入点(23);
所述第一对称振子(21)与所述第二对称振子(24)组成的天线振子关于所述标签芯片(1)轴对称.
本实用新型实施例提供了一种射频识别系统,包括射频阅读器和射频识别标签,所述射频识别标签包括标签芯片(1)和标签天线(2),所述标签天线(2)包括:第一对称振子(21),第二对称振子(24),第一感性加载环(25),第二感性加载环(27),其中,
所述第一感性加载环(25)与所述第二感性加载环(27)通过所述标签芯片(1)连接,且关于所述标签芯片(1)轴对称;
所述第一感性加载环(25)连接到所述第一对称振子(21)的第一馈入点(22),所述第二感性加载环(27)连接到所述第二对称振子(24)的第二馈入点(23);
所述第一对称振子(21)与所述第二对称振子(24)组成的天线振子关于所述标签芯片(1)轴对称。
本实用新型实施例中,由于射频识别标签的感性加载环直接加载到对称振子上,这样在根据标签芯片的输入阻抗值设计标签天线,只需要调整对称振子的长度、宽度,以及感性加载环的面积,即可实现标签天线的阻抗与标签芯片的输入阻抗匹配。因此,标签天线阻抗调整简单,使得标签天线与标签芯片之间的阻抗匹配变得简单容易。
附图说明
图1为现有技术中传统的偶极子天线结构图;
图2为现有技术中双支弯折偶极子标签天线结构图;
图3为现有技术中电磁耦合馈电标签天线结构图;
图4为本实用新型实施例射频识别标签结构图;
图5为本实用新型实施例射频识别标签整体结构示意图。
具体实施方式
本实用新型实施例提供一种射频识别标签,用以解决现有技术中设计和制造射频识别标签时,射频识别标签的标签天线阻抗调整困难的问题
本实用新型实施例中,在传统的偶极子天线的对称振子上直接增加了感性加载环,这样,通过调整对称振子的长度、宽度,以及感性加载环的面积,即可实现标签天线阻抗与标签芯片的输入阻抗匹配。
下面结合附图对本实用新型实施例提供的技术方案进行说明。
参见图4,射频识别标签包括标签芯片1和标签天线2,标签芯片1和标签天线2都在印刷电路板3上。其中,标签芯片1的输入阻抗Z=R-jX,Z为阻抗,R为电阻,X为电抗,j表示虚数形式。标签芯片1的贴片处为印刷电路板3上的某个位置。为与标签芯片1的输入阻抗相匹配,本实用新型中设计的标签天线2包括:对称振子21和24,感性加载环25和27,其中,对称振子21可以为第一对称振子21,对称振子24可以为第二对称振子24,感性加载环25可以为第一感性加载环25,感性加载环27可以为第二感性加载环27。
感性加载环25与感性加载环27在标签芯片1的两侧,即感性加载环25与感性加载环27之间放置标签芯片1,并且感性加载环25与感性加载环27关于标签芯片1轴对称。
感性加载环25和27直接加载到称振子21和24上,即感性加载环25直接与所述对称振子21连接,感性加载环27直接与对称振子24连接;这里,具体连接位置可以为对称振子21的22处,以及对称振子24的23处,22处和23处也就是感性加载环的馈入点,其中,馈入点22可以为第一馈入点,馈入点23可以为第二馈入点23.馈入点22和馈入点23处也是关于标签芯片1轴对称的.
对称振子21与对称振子24直接连接,组成一个天线振子,并且对称振子21与对称振子24也关于标签芯片1轴对称,或者对称振子21与对称振子24为一个天线振子的两部分,该天线振子的中心轴与标签芯片1的中心轴一致。
在图4的印刷电路板3焊接上标签芯片1后,由馈入点22和馈入点23之间的天线振子、感性加载环25、感性加载环27以及标签芯片1可以组成一个闭环结构,该闭环结构的形状可以是方形、圆形、六边形等等中的一种。不管该闭环结构的形状是上述那一种,该闭环结构必须关于标签芯片1轴对称。
在图4中,对称振子21与对称振子24为带状结构,当然,对称振子21与对称振子24还可以为梯形结构,靠近标签芯片1的中心轴的地方窄,远离标签芯片1的中心轴的地方宽,其结构也是关于标签芯片1的中心轴完全对称。或者,对称振子21与对称振子24为倒梯形结构,靠近标签芯片1的中心轴的地方宽,远离标签芯片1的中心轴的地方窄;或者,对称振子21与对称振子24为线性结构。不管对称振子21与对称振子24为上述那一种结构,对称振子21与对称振子24都是关于标签芯片1的中心轴完全对称。
在构建完上述标签天线2后,标签天线2的阻抗Z=r+jx,Z为阻抗,r为电阻,x为电抗,j表示虚数形式。要使标签芯片1的输入阻抗与标签天线2的阻抗共轭匹配,必须使得R=r,X=x。本实用新型实施例中的射频识别标签的标签芯片1的输入阻抗是一定的,也就是R、X的值是一定的,只能调整标签天线2的阻抗,也就是r、x值。
当对称振子21和24的长度越长,r值越大,对称振子21和24的宽度越宽,其r值也越大,因此,通过调整对称振子21和24的长度和宽带来调整标签天线2的r值。
当由馈入点22和馈入点23之间的天线振子、感性加载环25、感性加载环27以及标签芯片1组成的闭环结构的面积越大,其x的值越大,因此,通过调整馈入点22和23之间的距离,或者感性加载环25和27的长度、形状来改变闭环结构的面积,从而调整标签天线2的x值。
由于感性加载环25和27直接加载到称振子21和24上,这样在根据标签芯片1的阻抗值设计标签天线2,只需要调整对称振子的长度、宽带,以及感性加载环的面积,即可实现标签天线2阻抗与标签芯片1的输入阻抗匹配。因此,标签天线2阻抗调整简单,使得标签天线2与标签芯片1之间的阻抗匹配变得简单容易。
实施例一、具体结构参见图4,射频识别标签的谐振频率为915MHz,对称振子21和24为带状结构,且关于标签芯片1的中心轴对称;由馈入点22和馈入点23之间的天线振子、感性加载环25、感性加载环27以及标签芯片1组成一个方形结构,该方形结构也关于标签芯片1的中心轴对称。
当对称振子21和24的总长度约为中心频率915MHz载波的自由空间波长的二分之一,对称振子21和24的宽度为2mm时,不仅可以达到标签芯片1输入阻抗要求的R值,并达到了915MHz的谐振频率的要求;
当馈入点22、23之间距离为10mm,即馈入点22、23与标签芯片1的中心轴的垂直距离都为5mm,且天线振子下方的方形结构长度为86cm,宽度为2mm时,可以达到标签芯片1输入阻抗要求的感性加载值X.并且标签天线2输入阻抗的虚部X在谐振频率附近,从而使得标签天线2和标签芯片1的阻抗可以在一个较宽的频段内共轭匹配.这里,可以达到53MHz.
本实用新型实施例中的射频识别标签可以与射频阅读器一起组成射频识别系统,应用与轨道交通中,保证轨道交通的安全性。因此,本实用新型实施例还提供了一种射频识别系统,包括:射频阅读器和射频识别标签。其中,射频识别标签又包括标签芯片1和标签天线2。同样,参见图4,标签天线2包括:对称振子21和24,感性加载环25和27。
感性加载环25与感性加载环27通过所述标签芯片1连接,且关于所述标签芯片1轴对称;感性加载环25连接到所述对称振子21的22处,感性加载环27连接到所述对称振子24的23处;对称振子21与对称振子24组成的天线振子关于所述标签芯片1轴对称。
射频识别标签为无源标签,对使用环境非常敏感,由于本实用新型实施例中的射频识别标签一般应用于轨道环境中,而轨道上的枕木或碎石等物体,会使标签的性能恶化,因此,射频识别标签还包括外壳,该外壳可以为塑料壳,标签芯片1和标签天线2所在的印刷电路板与外壳之间存在一定的间隙,使得标签芯片1和标签天线2始终处于空气介质的包围中,从而减小恶劣环境对射频识别标签性能的影响。
参见图5,射频识别标签还包括外壳4,外壳4分为上盖和底座,标签芯片1和标签天线2所在的印刷电路板3嵌入到外壳4的上盖中,并且印刷电路板8与上盖和底座都有一定的间隙,中间为空气介质6,印刷电路板3可以选用玻纤环氧树脂板材。然后,通过螺钉可以固定到轨道上的支架上。印刷电路板3与上盖和底座之间的间隙的大小可以根据外壳4的材质进行调整。
本实用新型实施例中外壳可以采用ABS与尼龙混合后的材料,可以根据使用情况调整二者之间的比例,一般情况下,ABS材料对电磁波的影响较小,既对系统的性能影响较小,但是其强度较低;而尼龙对电磁波的性能影响较大,但是其强度较高。当外壳4的材质比较坚固,不易变形,可以将印刷电路板3与上盖和底座之间的间隙调整到比较小,例如3mm;当外壳4的材质比较软,容易变形,可以将印刷电路板3与上盖和底座之间的间隙调整到比较大,例如8mm。
在印刷电路板3与上盖和底座之间的间隙还可以使用硬性海绵5,用来进一步固定印刷电路板3的位置,这里,使用了5个硬性海绵来固定印刷电路板3。
综上所述,本实用新型实施例中,由于射频识别标签的感性加载环25和27直接加载到对称振子21和24上,这样在根据标签芯片1的输入阻抗值设计标签天线2,只需要调整对称振子的长度、宽度,以及感性加载环的面积,即可实现标签天线2的阻抗与标签芯片1的输入阻抗匹配。因此,标签天线2阻抗调整简单,使得标签天线2与标签芯片1之间的阻抗匹配变得简单容易,从而减少了设计和制造射频识别标签的困难。并且,射频识别标签还包括外壳,标签芯片1和标签天线2所在的印刷电路板与外壳之间存在一定的间隙,使得标签芯片1和标签天线2始终处于空气介质的包围中,从而减小恶劣环境对射频识别标签性能的影响,提高了射频识别标签的稳定性。
显然,本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样,倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内,则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种射频识别标签,包括标签芯片(1)和标签天线(2),其特征在于,
所述标签天线(2)包括:第一对称振子(21),第二对称振子(24),第一感性加载环(25),第二感性加载环(27),其中,
所述第一感性加载环(25)与所述第二感性加载环(27)通过所述标签芯片(1)连接,且关于所述标签芯片(1)轴对称;
所述第一感性加载环(25)连接到所述第一对称振子(21)的第一馈入点(22),所述第二感性加载环(27)连接到所述第二对称振子(24)的第二馈入点(23);
所述第一对称振子(21)与所述第二对称振子(24)组成的天线振子关于所述标签芯片(1)轴对称。
2.如权利要求1所述的射频识别标签,其特征在于,由位于所述第一馈入点(22)和第二馈入点(23)之间的天线振子、第一感性加载环(25)、第二感性加载环(27)以及标签芯片(1)组成的结构关于所述标签芯片(1)轴对称。
3.如权利要求1所述的射频识别标签,其特征在于,所述第一对称振子(21)或所述第二对称振子(24)的结构包括:带状结构、梯形结构或线性结构。
4.如权利要求1所述的射频识别标签,其特征在于,还包括:印刷版(3)和外壳(4),其中,
所述印刷版(3)用于放置所述标签芯片(1)和标签天线(2),且所述印刷版(3)与所述外壳(4)之间有间隙。
5.如权利要求4所述的射频识别标签,其特征在于,还包括:至少一个硬性海绵(5),放入所述印刷版(3)与所述外壳(4)之间的间隙中。
6.一种射频识别系统,包括射频阅读器和射频识别标签,所述射频识别标签包括标签芯片(1)和标签天线(2),其特征在于,
所述标签天线(2)包括:第一对称振子(21),第二对称振子(24),第一感性加载环(25),第二感性加载环(27),其中,
所述第一感性加载环(25)与所述第二感性加载环(27)通过所述标签芯片(1)连接,且关于所述标签芯片(1)轴对称;
所述第一感性加载环(25)连接到所述第一对称振子(21)的第一馈入点(22),所述第二感性加载环(27)连接到所述第二对称振子(24)的第二馈入点(23);
所述第一对称振子(21)与所述第二对称振子(24)组成的天线振子关于所述标签芯片(1)轴对称。
7.如权利要求6所述的射频识别系统,其特征在于,由位于所述第一馈入点(22)和第二馈入点(23)之间的天线振子、第一感性加载环(25)、第二感性加载环(27)以及标签芯片(1)组成的结构关于所述标签芯片(1)轴对称。
8.如权利要求6所述的射频识别系统,其特征在于,所述第一对称振子(21)或所述第二对称振子(24)的结构包括:带状结构、梯形结构或线性结构。
9.如权利要求7所述的射频识别系统,其特征在于,所述射频识别标签还包括:印刷版(3)和外壳(4),其中,
所述印刷版(3)用于放置所述标签芯片(1)和标签天线(2),所述印刷版(3)与所述外壳(4)之间有间隙。
10.如权利要求9所述的射频识别系统,其特征在于,所述射频识别标签还包括:至少一个硬性海绵(5),放入所述嵌入印刷版(3)与所述外壳(4)之间的间隙中。
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WO2020135480A1 (zh) * 2018-12-28 2020-07-02 中兴通讯股份有限公司 射频识别标签
WO2022000378A1 (zh) * 2020-07-01 2022-01-06 深圳市大疆创新科技有限公司 雷达装置及可移动设备

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