CN201607758U - Uhf频段高性能抗金属电子标签 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种超高频电子标签，包括基板、设置在基板面向信号来源方向一面上的微带天线和电子标签芯片，微带天线包括天线体和馈线，天线体中心设置有矩形空白区域，设置在2个矩形空白区域中间的电子标签芯片通过微带天线的馈线与天线体相连接，基板的另一面设置有金属反射层，电子标签基板两面设有保护层，本实用新型具有超高性能、体积小、厚度薄、成本低的特性，可安装在金属、非金属表面使用，易于批量生产和大批量安装使用。

Description

UHF频段高性能抗金属电子标签

技术领域

本实用新型涉及一种超高频电子标签，特别适用于需要工作于金属表面的超高频无源电子标签。

背景技术

电子标签技术是利用无线通信技术进行系统间通信，传递信息，从而达到目标识别的一种技术。超高频电子标签系统是自动识别技术在超高频及微波通信技术上的具体应用及发展。

由于电子标签具有信息存储量大、信息可加密、信息可更改、防水、耐腐蚀、耐高温、使用寿命长、非接触及非可视读取、识别距离远等特点，使电子标签技术在物流供应链、物品管理、生产制造、交通运输、安全防伪、人员及动物跟踪、门禁等领域具有非常广阔的应用前景，正在逐渐成为企业提高管理水平、降低企业运营成本、提高安全防护水平、参与国际竞争必不可少的手段。

从1999年电子标签技术开始登陆中国以来，经过多年的市场培养，中国近几年电子标签的应用正在形成爆发式的增长，在危险品管理、车辆通行、人员门禁、物流供应链、动物管理、监狱犯人管理、生产过程管理、城市交通管理等很多方面已经实现了一批具有代表性的应用，正在国内大面积推广，在国外，电子标签技术的应用更是如火如荼，对电子标签的需求正在逐年增加。

在电子标签的整个工作环境中，存在大量的金属物品，例如物流供应链管理中的集装箱及车辆、危险品管理中的高压容器、生产过程管理中的机器设备等等，由于超高频及微波电子标签由于工作频率很高，这些频段的无线电波照射到金属表面后一部分电磁波会被反射，另外一部分会在金属表面形成小的涡流而损失掉，由于这两方面的影响，导致按照一般情况设计的电子标签无法在金属表面工作。在一般情况下，将普通超高频和微波频段的电子标签与金属表面隔离10毫米左右即可大幅度减轻金属表面对电子标签影响，但是由于这时的电子标签厚度会在10毫米以上，附加到物品表面后会形成一个10毫米以上的突起，会对物品的使用造成一定的困难；当前市场中的UHF频段的金属标签虽然针对使用在金属表面进行了优化，但是性能一般还是远远低于同样面积下的非金属电子标签在非金属环境下的性能。

实用新型内容

本实用新型的目的，是提供一种厚度较薄、高性能、能够用于金属或非金属表面的超高频抗金属电子标签。

本实用新型所采取的技术方案为：UHF频段高性能抗金属电子标签，包括基板、设置在基板面向信号来源方向一面上的微带天线和电子标签芯片，微带天线包括天线体和馈线，天线体中心设置有矩形空白区域，设置在矩形空白区域中心的电子标签芯片通过微带天线的馈线与天线体相连接，所述基板的另一面设置有金属反射层。

本实用新型的电子标签的两面设置有高分子材料防护层。

本实用新型的电子标签两端可以设置有螺孔。

本实用新型防护层背对信号来源的一面上还可以粘贴一层双面胶带。

采用本实用新型的有益效果是：电子标签的背面涂覆有金属反射层，使其成为反射面板，从而使金属不但不会影响标签的读出效果，反而能使金属反射的电磁场与标签天线的场在垂直标签的远场实现叠加，达到使标签的读出距离进一步提高的效果，实现了电子标签可直接贴于金属表面使用的功能，应用范围更广；微带天线中心设置矩形空白区域，标签芯片设置在矩形空白区域的中心，这样的设计大大加强了微带天线的信号发射和接受能力，也使得这种电子标签可以设计得更加小，扩大了电子标签的使用范围，在同样的基板材料下，应用了这种天线的的电子标签可以减少基板的厚度而不影响其性能，相较当前市场中的抗金属电子标签，本实用新型可以将抗金属电子标签的性能提高20％以上，可以和非金属电子标签相媲美。

附图说明

图1为本实用新型正视图；

图2为本实用新型侧视图；

图3为本实用新型天线体与电子标签芯片连接示意图。

在图中，1基板、2微带天线、3防护层、4金属反射层、5天线体、6馈线、7电子标签芯片。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如附图1所示，电子标签两端设置有螺孔8，可以铆接或螺丝紧固的方式将电子标签安装在物品上，在用铆接或者是螺丝紧固方式时需要特别注意的是铆钉或螺丝不能与电子标签正面的微带天线发生任何形式的短路，但是可以与金属反射层发生短接。当然，本实用新型不局限于这种固定电子标签的方式，还可以是在电子标签的背面采用涂胶或使用双面胶带的方式将电子标签粘贴在物品上，2种方式可以根据电子标签的使用环境自由的选择。

如附图2所示，UHF频段抗金属电子标签包括基板1和设置在基板1面向信号来源方向一面上的微带天线2，基板1是电子标签的承载体，为了保证抗金属电子标签的性能，选用的材料应该是具有高阻抗、低介电损耗的高分子片材或者是通过无机材料(例如玻璃纤维等)进行过加强后的高分子片材或无机材料做成的片材(例如陶瓷)，以保证天线的工作效率；基板1的双面覆有铜箔或铝箔，采用蚀刻方式将基板1两面中的金属箔一面蚀刻为天线体5(即信号来源的一面作为电子标签的正面)，另一面蚀刻为金属反射层4(作为电子标签的背面)；也可采用将电子标签天线制作成Inlay，将Inlay粘贴在基板上的方式制成天线体5，将金属箔粘贴在基板1后面或背向信号来源方向的保护层3的外面形成金属反射层4；微带天线2是电子标签的能量接收体、信号接收体及信号发射体，包括天线体5、阻抗匹配网络及馈线6；天线体5、阻抗匹配网络及馈线6附着于天线基板1的正面，金属反射层4位于天线基板1的背面或背向信号来源方向的保护层3的外面；微带天线2可以选择铜箔蚀刻、铝箔蚀刻或者是使用导电银浆、导电铜浆、导电油墨等印刷天线，或者是采用金属喷涂、金属溅射、电镀等方式制作；金属反射层4的功能是反射电子标签读写器发射的和电子标签天线发射的UHF频段电磁波，以避免电子标签背面物质对天线的影响，同时通过对电磁波的反射，改变电子标签所发射/接收的电磁波的方向，以提高电子标签接收信息的灵敏度；根据电磁辐射理论可知，只有当天线的辐射阻抗和能量发射源/接收源的阻抗相匹配时才能有效地发射/接收信号能量，因此在本实用新型中采用变形偶极子天线，通过调节天线的长、宽调节天线的谐振频率，通过调节与馈线一体的阻抗匹配网络调节天线阻抗，从而使天线在要求的频率达到良好的阻抗匹配。

防护层3为电子标签保护层，它通过塑料焊接或胶水粘合技术附着于电子标签的前面和后面，用于保护微带天线及芯片7不与空气、水等相接触，防止短路及氧化的发生，同时也防止外力直接冲击微带天线及电子标签芯片7造成损坏。防护层3根据需要可以采用多种材质，但是为了达到防水、防氧化、提高效率的目的，建议采用具有以较强耐候性、高阻抗、低介电损耗的高分子材料。所述金属反射层4可以设置在基板1背面和防护层3的中间，也可以设置在电子标签背向信号来源方向的防护层3的外面。

如附图3所示，天线体5为矩形，天线体中心设置有矩形空白区域，设置在矩形空白区域中心的电子标签芯片7通过微带天线的馈线6与天线体5相连接，矩形空白区域是由馈线6和周围封闭的天线体组成的“阻抗匹配网络”，它的作用是与电子标签芯片7进行连接并实现与电子标签芯片7阻抗相匹配，一般而言一个制造电子标签芯片的厂商会推出几个性能、容量不同的芯片品种，而且这几种芯片的阻抗是不同的，不同的芯片厂商推出的芯片的阻抗差异会更大，因此矩形空白区域的面积根据芯片的不同而不同，这面区域的大小是与芯片的阻抗相对应的。馈线6与天线体5共同构成电子标签天线及阻抗匹配网络，图中天线体5为导电箔层构成的高性能抗金属电子标签的一种天线结构形式，导电箔层可以为铝箔、铜箔、导电银浆、导电铜浆、导电油墨或其它导电体，这样的设计大大加强了微带天线的信号发射和接受能力，显著提高了抗金属电子标签的性能，扩大了电子标签的使用范围，在同样的基板材料下，应用了这种天线的的电子标签可以减少基板的厚度而不影响其性能。

电子标签芯片7通过馈线6，以导电银浆、导电铜浆或其他低阻抗的导电胶或焊接方式与电子标签天线体5进行连接。当电子标签接收到UHF频段电子标签读写器发射的信号时，天线体5接收到UHF频段电磁波，并通过电子标签天线馈线6将UHF频段电磁波能量及信号传送给电子标签芯片，电子标签芯片对接收到的信号并进行处理后，再通过天线馈线6将能量及信号传送给天线体5，并通过天线体5以UHF频段电磁波的方式将信息向空间发射，此信号被UHF频段电子标签读写器接收，完成UHF频段高性能抗金属电子标签与UHF频段电子标签读写器的信息通讯。

电子标签芯片7可以采用当前及今后任何一家公司推出的满足相关标准的UHF频段以Strap或Wafer或其他封装方式提供的电子标签芯片。

本实用新型电子标签可以安装在金属表面，也可以安装在一般物体表面使用，具有厚度较薄、金属非金属不敏感、小面积、高性能、易于批量生产、安装方便、易于使用等特点。

Claims (4)

1.UHF频段高性能抗金属电子标签，包括基板(1)、设置在基板(1)面向信号来源方向一面上的微带天线(2)和电子标签芯片(7)，其特征在于所述微带天线(2)包括天线体(5)和馈线(6)，天线体(5)中心设置有矩形空白区域，设置在矩形空白区域中心的电子标签芯片(7)通过微带天线(2)的馈线(6)与天线体(5)相连接，所述基板(1)的另一面设置有金属反射层(4)。

2.根据权利要求1所述的电子标签，其特征在于所述电子标签的两面设置有高分子材料防护层(3)。

3.根据权利要求1或2所述的电子标签，其特征在于所述电子标签两端设置有螺孔(8)。

4.根据权利要求1或2所述的电子标签，其特征在于所述防护层背对信号来源的一面上粘贴一层双面胶带。

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