CN203386227U - 一种用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签，其包括：基片、位于所述基片沿长度方向中心位置处的超高频射频芯片和与所述超高频射频芯片连接的标签天线，所述标签天线包括左右对称地设置的直接与所述超高频射频芯片连接的电感环、位于所述电感环内部的导体面、与所述电感环连接的波形馈线和与所述波形馈线连接的偶极子反射面，所述超高频射频芯片和所述标签天线均位于所述基片上且附在其同一侧的表面，所述标签天线采用铝金属以蚀刻技术制造而成。本实用新型的用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签，读写距离远、读写效率、成功率和准确率高、可穿透汽车金属贴膜、并不受方位敏感性所限。

Description

一种用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签

技术领域

本实用新型涉及城市及高速公路管理领域，具体涉及一种用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签。

背景技术

目前，在城市及高速公路智慧交通管理领域，车辆上一般都会安装电子的识别标签，以方便对汽车的管理。而实际使用中却遇到电子标签读写距离不够远、受天气及环境影响较大、以及被挡风玻璃金属贴膜阻挡信号的情况，给识别电子标签使用带来大大不便。

现有的超高频射频识别电子标签主要存在以下两个方面的问题：一、传统超高频射频识别电子标签读写灵敏度低，传输距离近。如普通无源标签读取距离仅为15-20米，写入距离仅为10米左右，这给安装在道路上方的远距离读写器与电子标签信息交换带来了很大不稳定性和不准确性。二、为方便信号的相互传输和接受，电子标签一般情况下都是安装在汽车的挡风玻璃上的，但是，车主一般都会在挡风玻璃上贴膜，如太阳膜、防爆膜等，此类膜中含有金属成分，容易造成电子标签的信号失谐，减弱电子标签接受信号强度，影响了电子标签的工作性能，也给道路管理带来不便。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签，读写距离远、读写效率、成功率和准确率高、可穿透汽车金属贴膜、并不受方位敏感性所限。

本实用新型所采用的技术方案具体是这样实现的：

本实用新型提供了一种用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签，其包括：基片、位于所述基片沿长度方向中心位置处的超高频射频芯片和与所述超高频射频芯片连接的标签天线，所述标签天线包括直接与所述超高频射频芯片连接的电感环、位于所述电感环内部的导体面、与所述电感环连接的波形馈线和与所述波形馈线连接的偶极子反射面，所述超高频射频芯片和所述标签天线均位于所述基片上且附在其同一侧的表面。

优选的，所述标签天线为左右对称设置的两个标签天线，所述基片采用聚对苯二甲酸乙二酯制作，其厚度为48-52μm。

优选的，所述电感环是采用方形环路设计的天线。

优选的，所述导体面是钝角方形、圆角方形、直角方形、圆形或者椭圆形导体面。

优选的，所述波形馈线是直角方折形、钝角方折形、圆角方折形、弯曲形、圆弧形或者震荡改变形。

优选的，所述超高频射频芯片采用双端口模式和外部天线连接。

优选的，所述导体面在与所述超高频射频芯片相背离的方向处与所述电感环连接。

优选的，所述标签天线厚度为8-10μm，构成所述电感环的线宽度为1-2mm，构成所述波形馈线的线宽度为0.5-1.5mm，所述波形馈线相邻线间的间隔为2-3mm。

优选的，所述偶极子反射面与所述波形馈线连接处具有开槽。

优选的，所述标签天线长约68-72mm，宽约12-16mm，所述超高频射频芯片的信号频段为适用于中国射频通信标准的840-845MHz或者920-925MHz，或是860-960 MHz的国际通用频段。

本实用新型的用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签，通过将超高频射频芯片与采用铝金属以蚀刻技术制成的标签天线相配合使用，读写距离远、读写效率、成功率和准确率高、可穿透汽车金属贴膜、并不受方位敏感性所限，达到发送和接受信号的强度、提高电子标签的工作性能、保证汽车行驶方便和方便道路管理的目的。

附图说明

图1是本实用新型具体实施例的一种用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签的结构示意图。

图2是本实用新型具体实施例的一种用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签中的超高频射频芯片与标签天线的连接结构示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

10.基片     20.超高频射频芯片     30.标签天线     31.电感环     

32.导体面     33.波形馈线     34.偶极子反射面     35.开槽     

21.第一端口正极     22.第一端口负极     23.第二端口正极     

24.第二端口负极。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明，使本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1是本实用新型具体实施例的一种用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签的结构示意图。如图1所示，本实用新型具体实施例的用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签，其包括：基片10、位于基片10沿长度方向中心位置处的超高频射频芯片20和与超高频射频芯片20连接的标签天线30，标签天线30包括直接与超高频射频芯片20连接的电感环31、位于电感环31内部的导体面32、与电感环31连接的波形馈线33和与波形馈线33连接的偶极子反射面34，超高频射频芯片20和标签天线30均位于基片10上且附在其同一侧的表面，标签天线30采用铝金属以蚀刻技术制造而成。

标签天线30为左右对称设置的两个标签天线，标签天线30设有左右分别设有一个波形馈线33和偶极子反射面34，左右波形馈线33和偶极子反射面34对称设置。

本实用新型具体实施例中，基片10的外观为白色或淡黄色透明固体，成透明薄膜形态，其采用聚对苯二甲酸乙二酯（Polyethylene terephthalate，简称PET）制作，作天线与芯片载体用，其厚度为48-52μm ，本实施例优选用50μm。超高频射频识别芯片20外观为黑色不透明固体，成极小方块形态，厚度100um，其主要制作原料为：半导体硅晶体（Semi-conductive Silicon Crystal），作集成电路芯片用。标签天线30外观为金属铝银色不透明固体，成不透明金属面形态，厚度8-10μm ，本实施例优选用9μm。其主要制作原料为：铝金属(Aluminum),以蚀刻技术（Etching）制造，作电子标签天线用。

如图1所示，本实用新型具体实施例中，电感环31是采用方形环路（包括圆角方形、钝角方形或直角方形）设计的天线，电感环31是用于产生谐振作用的，它可实现阻抗匹配，从而达到共轭匹配，提高获得远处发来的超高频（UHF）信号最大工作能量。本实用新型具体实施例中，导体面32是钝角方形，但不限于此，同样可以采用圆角方形、直角方形、圆形或者椭圆形或者其他形状的导体面，导体面32是给电感环31再次提高功率用的。

本实用新型具体实施例中，波形馈线33优选为直角方折形，波形馈线33是用作信号远距离传输匹配所用，其实为了达到电信号长度延迟所设计的，会使谐振时间更匹配。波形馈线33的形状为优选方案，但是本领域技术人员在方折形形状做一些变形，例如钝角方折形、圆角方折形、弯曲形、圆弧形或者震荡改变形等形状，也应该是本实用新型的保护范围。本实施例中，左右对称的波形馈线33分别设有两个波形，发明人通过研究对比发现，设置两个波形效果最佳，一个或者三个以上波形，馈线距离的缩短或者增长，均使得谐振不匹配，反而造成接收距离的大大缩短。

本实用新型具体实施例中，超高频射频芯片20采用双端口模式和外部天线连接，此设置用以提高输入输出灵敏度。导体面32在与超高频射频芯片20相背离的方向处与电感环31连接。

标签天线厚度为8-10μm，构成所述电感环的线宽度为1-2mm，构成波形馈线的线宽度为0.5-1.5mm，所述波形馈线相邻线间的间隔为2-3mm。

具体的，在本实用新型具体实施例中，标签天线30厚度选用9μm，构成电感环31的线宽度选用1.5mm，构成波形馈线33的线宽度为1mm，如图1所示，本实用新型具体实施例中，波形馈线33相邻线间的间隔为2.5mm。

本实用新型具体实施例中，标签天线30左右对称设置，最外侧的两片偶极子反射面34用来增大天线接收面积，从而增强信号接收强度的，偶极子反射面34与波形馈线33连接处具有开槽35，设置开槽35是为了延长波形馈线33的长度，达到谐振匹配用的，经过实际测试，在此处设置开槽35，该开槽的宽度为1mm，具有最佳测试值。如图1所示，偶极子反射面34高位14mm、长为11mm，倒角半径为0.5mm。电感环31的长度为16mm、高为11mm。导体面32长度为10mm、高为6mm。本实用新型具体实施例中，电感环31并不仅限于图1所示，其还可以上下头颠倒，同样可以达到类似的效果。

所述标签天线长约68-72mm，宽约12-16mm，本实用新型具体实施例中，整个识别电子标签的长为70mm，宽为14mm，超高频射频芯片20的信号频段为840-845MHz或者920-925MHz。本实用新型这款标签天线设计的目的是为了达到超高频段(UHF)特别是中国民用标准频段（840至845MHz及920至925MHz）超高灵敏度超远距离读写的最佳效果而综合思考和实测的产物，经多次反复试验，具有较现有技术跨越式的有益效果。标签天线30的线条尺寸大小改变或位移均在正负2毫米的范围内，若尺寸大小改变或位移超过正负2毫米，则其效果会大大降低，具体表现为接收距离大大减小。

图2是本实用新型具体实施例的一种用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签中的超高频射频芯片与标签天线的连接结构示意图。如图2所示，左侧的标签天线与超高频射频芯片20的第一端口正极21电性连接，右侧的标签天线与超高频射频芯片20的第一端口负极22电性连接，另，超高频射频芯片20的左下角和右上角分别独立设置有两个正方形的微标签天线，位于左下角的微标签天线与超高频射频芯片20的第二端口正极23电性连接，位于右上角的微标签天线与超高频射频芯片20的第二端口负极24电性连接。经检测，采用本实用新型这种结构的标签天线连接方式可使读写灵敏度大大提高。

表1所示为本实用新型具体实施例的用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签的特性参数及封装参数。

表1

表2所示为本实用新型具体实施例的用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签的电气特性表。

表2

本实用新型具体实施例的超高频射频识别电子标签读灵敏度可达-22dBm，根据制造工艺和批次不同，可有1dBm的偏差；典型多字节读取速度约为2-5ms。另外，按此设置的射频识别电子标签写灵敏度可达-16dBm，根据制造工艺和批次不同，可有1dBm的偏差；典型多字节写入速度约为20-40ms。

实测结果显示，根据测试环境不同，使用动态灵敏度-82dBm的读写器工作下，标签读距离为50-65米，标签写距离为35-45米。标签写距离约为读距离的0.7倍。

由此可见，相比现有超高频射频识别电子标签，此款超高频射频识别电子标签及其类似设计可使读写灵敏度大大提高，是普通市面上常见电子标签读写距离的3-5倍。同样地，该超高频射频识别电子标签拥有超大容量的EPC内存和用户自定义内存，并全面支持各类多重数据加密手段。该标签设计非常适合在车辆动态移动情况下的远距离工作。

中国汽车上普遍会在前挡风玻璃上贴膜，这些太阳膜或防爆膜中普遍含有金属成分，这些金属成分会使信号失谐，减弱标签接收信号强度，直接影响了超高频（UHF）标签的工作性能。实际测试显示，当将此款设计的超高频射频识别电子标签Inlay直接粘贴在金属膜内侧（直接粘贴，不带有任何阻隔）时，市场上拥有的各种贴膜产品可使此款超高频射频识别电子标签的信号强度减少至最高50%，最低减少<1%。即使如此，这款电子标签在贴膜车辆上使用，也可以达到汽车在高速运动过程中的信息正常读写。因此最适合车辆年检标志(纸质射频识别标志)的应用。

本实用新型具体实施例的超高频射频识别电子标签可以采用防静电夹链袋包装，12,500±300 Pcs/卷,1卷/箱，但不限于此，也可以采用其他多种包装方式和规格。

本实用新型的具体使用步骤如下：将此超高频射频识别电子标签至于汽车的前挡风玻璃上，或放置于车内任意部位，在汽车行驶通过读写器基站的读写区域过程中，该超高频射频识别电子标签的超高频射频芯片20会与整个公路管理系统发生数据交换。在此交换过程中，与超高频射频芯片20相固定连接的电感环30使信号产生谐振作用，实现阻抗匹配。以达到信号的共轭匹配，以提高远处发来的超高频信号最大工作能量；并利用连接在电感环30内侧的导体面32来提高环形天线的功率；通过连接在电感环30两侧的波形馈线33，使信号远距离传输相适配，将信号延长，使谐振时间更匹配；同时位于波形馈线33两侧呈现矩形的偶极子反射面34增大了天线接受面积，从而增强了信号接受的强度。

本实用新型的用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签，通过将超高频射频芯片与采用铝金属以蚀刻技术制成的标签天线相配合使用，读写距离远、读写效率、成功率和准确率高、可穿透汽车金属贴膜、并不受方位敏感性所限，达到发送和接受信号的强度、提高电子标签的工作性能、保证汽车行驶方便和方便道路管理的目的。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是以上描述仅是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签，其特征在于，包括：基片、位于所述基片沿长度方向中心位置处的超高频射频芯片和与所述超高频射频芯片连接的标签天线，所述标签天线包括直接与所述超高频射频芯片连接的电感环、位于所述电感环内部的导体面、与所述电感环连接的波形馈线和与所述波形馈线连接的偶极子反射面，所述超高频射频芯片和所述标签天线均位于所述基片上且附在其同一侧的表面。

2.根据权利要求1所述的用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签，其特征在于，所述标签天线为左右对称设置的两个标签天线，所述基片采用聚对苯二甲酸乙二酯制作，其厚度为48-52μm。

3. 根据权利要求1所述的用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签，其特征在于，所述电感环是采用方形环路设计的天线。

4. 根据权利要求1所述的用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签，其特征在于，所述导体面是钝角方形、圆角方形、直角方形、圆形或者椭圆形导体面。

5. 根据权利要求1所述的用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签，其特征在于，所述波形馈线是直角方折形、钝角方折形、圆角方折形、弯曲形、圆弧形或者震荡改变形。

6. 根据权利要求1所述的用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签，其特征在于，所述超高频射频芯片采用双端口模式和外部天线连接。

7. 根据权利要求4所述的用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签，其特征在于，所述导体面在与所述超高频射频芯片相背离的方向处与所述电感环连接。

8. 根据权利要求1所述的用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签，其特征在于，所述标签天线厚度为8-10μm，构成所述电感环的线宽度为1-2mm，构成所述波形馈线的线宽度为0.5-1.5mm，所述波形馈线相邻线间的间隔为2-3mm。

9. 根据权利要求1所述的用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签，其特征在于，所述偶极子反射面与所述波形馈线连接处具有开槽。

10. 根据权利要求1所述的用于交通行业的高灵敏度超高频射频识别电子标签，其特征在于，所述标签天线长约68-72mm，宽约12-16mm，所述超高频射频芯片的信号频段为适用于中国射频通信标准的840-845MHz或者920-925MHz，或是860-960 MHz的国际通用频段。

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