CN202949029U - 光伏太阳能电池uhf射频识别标签天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种光伏太阳能电池UHF射频识别标签天线，由天线结构、射频识别芯片和光伏太阳能电池构成。天线结构以光伏太阳能电池板为介质基片(8)，其辐射器(2)通过馈线(3)与射频识别芯片(4)的射频输入端连接；光伏太阳能电池(5)的顶层端电极(7)通过天线的短路线(1)和馈线与射频识别芯片的直流供电端连接；光伏太阳能电池的底层端电极(6)通过过孔与射频识别芯片的接地端连接。该公开的天线在构成射频识别的射频信号通路的同时，提供直流供电回路，以便光伏太阳能电池为射频识别芯片供电。采用本实用新型天线的UHF射频识别标签，灵敏度高，有效阅读范围大，结构简洁，工艺简单，可满足大规模产业化生产和制造。

Description

光伏太阳能电池UHF射频识别标签天线

技术领域

本实用新型涉及一种采用光伏太阳能电池板供电的射频识别标签天线，工作频段为UHF。天线在接收、发射用于射频识别的超高频电磁能量的同时，收集、传导由光伏电池板自太阳能转化而来的直流电，供射频识别芯片。本实用新型属于光电子学技术领域。 

背景技术

物联网的核心是射频识别技术(RFID)，这种技术利用阅读器和应答器间的电磁耦合，传递信息，将应答器中存储的、描述附着物体特性的信息，以无接触的方式读入阅读器，或者由阅读器写入应答器。读、写的数据由系统的数据处理单元进行汇集、处理和交换，构成物件信息的互联互通。 

射频识别系统分为主动式和被动式两种，主动式系统的应答器具有自备电源(电池)，为数据系统供电，阅读器和应答器之间的电磁耦合只作为用于“唤醒”的信号；被动式系统的应答器不具备电源(电池)，阅读器发射的电磁信号，由应答器接收后，经过整流和滤波，用于给数据系统供电，形成背向反射式阅读。 

主动式应答器采用自备电源供电，应答器的灵敏度高，有效阅读范围大；被动式应答器没有自备电源，也称为射频标签，仅由天线和芯片组成。芯片中除了载有数据的存储单元外，还集成有整流电路和滤波电路。由于被动式标签获取的能量有限，其灵敏度和有效阅读范围均小于主动式应答器，大大制约了被动式射频识别系统的应用领域。 

具有商业价值的射频标签应具有薄型、可弯曲的结构特点，且成本低，适合大规模产业制造。 

光伏太阳能电池收集太阳能量，并转化为电能，供被动标签芯片，是一种将被动式标签转化为主动式应答器的有效方法。 

典型的射频识别标签芯片的耗电在10uW至100uW之间，现在可得的一种薄膜型、可弯曲的太阳能电池板在日光下每平方厘米产生的电能在2mW至4mW之间，这样，即使在微弱灯光下，太阳能电池转化的能量足能满足标签所需，采用光伏太阳能供电的射频标签是可行、有效的。 

随着印刷电子技术的突破，太阳能电池板的制造工艺与射频标签天线的印制工艺相兼容，因此，可一次性地采用材料打印机或化学刻蚀的方法印制电池板电极和天线，适合大规模制造。 

目前，以光伏太阳能供电的射频标签，电池板材和天线基片采用不同的介质，电池板电极与芯片间的直流供电电路与天线电路互为独立，因此，若天线印制在光伏太阳能电池基片上，除了收、发射频信号外，提供直流供电电路，无疑可简化天线结构，减小标签成本，降低制造工艺的复杂度。 

发明内容

技术问题：由鉴于此，本实用新型的目的是提出一种新型的光伏太阳能电池射频识别标签天线，天线以光伏太阳能电池板为介质基片，工作于UHF频段。天线结构一方面可用于收、发UHF频段的射频识别信号，构成射频信号的通路，另一方面，可在光伏太阳能电池与射频识别芯片之间构成射频识别芯片的直流供电回路，为射频识别芯片供电。 

技术方案：本实用新型的一种光伏太阳能电池供电的UHF射频标签天线，由天线结构、射频识别芯片和光伏太阳能电池构成，其特征是：天线结构以光伏太阳能电池板为介质基片，其辐射器通过馈线与射频识别芯片的射频输入端连接；光伏太阳能电池的顶层端电极通过天线的短路线和馈线与射频识别芯片的直流供电端连接；光伏太阳能电池的底层端电极通过过孔与射频识别芯片的接地端连接。 

天线结构为金属带线，印制在光伏太阳能电池的光伏基片上。 

光伏太阳能电池由光伏基片、顶层电极和底层电极构成。由于光伏太阳能电池的电极等效为电容，其电容值对于UHF频段的信号很小，没有整流效应，对于工作于UHF频段的类平面倒F天线，光伏太阳能 电池相当于接地平面。 

有益效果：通过对采用本设计天线的仿真，本实用新型光伏太阳能电池供电射频识别标签天线，在UHF频段具有良好的端口特性；采用光伏电源供电，标签的灵敏度和有效阅读距离增加；由于天线与光伏太阳能电池采用同一介质基片，且天线结构具有射频能量采集和射频、直流通路等双重功能，因此，结构简单，可满足大规模生产和制造，且成本低，商业价值高。 

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的阐述。 

图1为本实用新型光伏太阳能电池供电的UHF射频识别标签天线的结构尺寸图。 

图2为射频芯片的安装示意图。 

图3为光伏太阳能电池板的结构尺寸图。 

图4为天线端口的反射系数(S11)。 

具体实施方式

本实用新型射频识别标签天线，如图1所示，标签为矩形薄片结构，基片(8)采用光伏材料，天线为金属带线，印制在标签基片上。天线由辐射器(2)、短路线(1)和馈线(3)组成。短路线一端连接辐射器，另一端连接光伏太阳能电池(5)的顶层端电极(7)。对于天线，光伏太阳能板等效于接地平面，因此结构具有类平面倒F的特性。 

如图1、2所示，芯片(4)嵌入在基片，位于芯片安装位置(13)，芯片的射频输入端RFin1(9)、直流供电端Vcc(10)与天线馈线相连接，接地端GND(12)通过过孔(11)与底层端电极(6)相连接，射频输入端RFin2(14)悬空。 

如图1、3所示，光伏太阳能电池由顶层电极(15)(一般采用透明电极)、底层电极(17)、和光伏基片(16)构成。 

当光伏太阳能板的长、宽为60mm和32mm，辐射器长度为45mm时，天线的端口S参数的曲线如图4所示。可见，天线在UHF频段具有良好的端口参数特性。 

Claims (3)

1.一种光伏太阳能电池UHF射频识别标签天线，由天线结构、射频识别芯片和光伏太阳能电池构成，其特征是：天线结构以光伏太阳能电池基板为基片，天线辐射器通过馈线与射频识别芯片的射频输入端连接，光伏太阳能电池的顶层端电极通过天线的短路线和馈线与射频识别芯片的直流供电端连接，光伏太阳能电池的底层端电极通过过孔与射频识别芯片的接地端连接。 

2.根据权利要求1所述的光伏太阳能电池UHF射频识别标签天线，其特征是：光伏太阳能电池由顶层电极、底层电极、和光伏基片构成。 

3.根据权利要求1所述的光伏太阳能电池UHF射频识别标签天线，其特征是：天线为金属带线，印制在光伏太阳能电池的基片上。 

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