CN206505432U - 一种多比特新型弯折无芯片标签结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种多比特的新型弯折无芯片标签结构，包括微带传输线和弯折结构的谐振电路单元。所述微带传输线位于介质基板上表面，所述弯折谐振单元分布于微带线同平面内的两侧。所述弯折谐振单元由不等长的弯折微带线构成，与微带传输线通过耦合进行工作。通过控制谐振单元长度，控制不同频点；通过控制谐振单元个数，控制编码容量。该标签具有灵活性、易调节的结构优势，具有编码容量可扩充、编码密度大的性能优势。

Description

一种多比特新型弯折无芯片标签结构

技术领域

本实用新型涉及射频识别电子标签领域，具体涉及一种多比特新型弯折无芯片标签结构。

背景技术

近年来，射频识别(Radio Frequency Identification,简称RFID)技术已在无形中渗透着我们的生活。不管是在交通管理领域还是物流管理领域，亦或者目前盛行的物联网领域，射频识别技术在方方面面都占有着举足轻重的位置。

常见的RFID系统主要包含RFID标签(tag)、读写器(reader)和服务器三大部分。其中的标签部分，发挥着信息运载的关键性作用。近年来，标签天线技术前进步伐稳健，但如果想要推动RFID技术的商业化生产，降低标签的价格成了第一要务。一款普通的标签包含天线和集成电路(IC)两部分，而IC的高成本，对于整个标签的价格起着制约性作用。去除标签中的集成电路来降低标签生产成本，成为了目前研究的热点。

无芯片标签天线的设计分为基于时域延迟(TDR)、基于应答信号幅度或相位调制以及频谱特征三种形式。而采用频率进行编码的方式进行设计的标签，最大的优势在于它们是完全可印刷式的，比其它无芯片标签具有更大的数据存储能力，并且是低成本的。一般来说，采用该种方式编码的标签由发射天线、接收天线以及中间部分的多级谐振电路构成。当阅读器发出访问信号，标签的接收天线对信号进行处理，经多级谐振电路创建频谱，再由标签的发射天线部分将信号返回至阅读器，阅读器对其中的编码频谱进行读取。不同的谐振电路对应着不用的频谱，则每一个标签产生了唯一的ID。

针对无芯片标签天线的编码特性，目前对于标签的研究主要存在标签小型化、ID扩容以及编码密度提升三个方面的问题。其中，采用频率编码形式的标签天线可通过缩小各级谐振电路之间的间距实现小型化，但由于各级电路间存在耦合，间距必须控制在一定的范围，才能使两个谐振电路间没有互感产生。

目前，基于频率编码方式进行设计的无芯片标签存在着用于编码的频谱宽度宽以及天线小型化的技术问题，减小谐振电路间的耦合是实现天线小型化的有效方式，而标签的编码密度决定着相同比特条件下标签所占用的频率范围，所以减小电路间耦合、增加单个单元的编码密度是在无芯片标签天线领域进行突破的重点。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本实用新型提供了一种多比特新型弯折无芯片RFID标签结构。

本实用新型采用如下技术方案：

一种多比特新型弯折无芯片标签结构，包括微带传输线和谐振电路单元两部分。所述微带传输线是指介质基板上表面微带线和介质板下表面的金属地，所述谐振电路单元也位于介质基板上表面，并分布于微带传输线两侧。其中谐振电路单元是由不同长度的弯折结构的微带线构成。通过控制谐振电路单元弯折微带线长度，控制不同的谐振点；通过控制谐振电路单元的数量，控制标签编码容量。

所述谐振电路单元，弯折结构微带线长度越长，谐振点越低；每一个谐振单元对应着一个频点，通过与微带传输线进行耦合，形成多阻带的滤波结构；

所述谐振电路单元，采用弯折结构，拉开了两个单元间的距离，减小了单元间的耦合，实现标签的小型化；

所述微带传输线，与谐振单元进行耦合，谐振单元的个数越多，形成的编码位数越多；

所述的介质基板为单层介质基板。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型提供了一种具有小型化、编码密度大、灵活性、可扩充性等优势的多比特新型弯折无芯片标签结构；

(2)本实用新型采用弯折结构，拉开两个谐振单元的距离，减小了单元之间的耦合，实现了小型化；

(3)本实用新型各单元产生的带阻效果，滤波性能良好，增加了编码密度，提高了频谱利用率。

附图说明

图1是新型多比特弯折结构无芯片标签正面结构示意图；

图2是新型多比特弯折结构无芯片标签左侧面结构示意图；

图3是新型多比特弯折结构无芯片标签编码为“1111 1111 1111”S21曲线图；

图4是新型多比特弯折结构无芯片标签编码为“1111 1111 1110”S21曲线图；

图5是新型多比特弯折结构无芯片标签编码为“0000 0000 0001”S21曲线图；

图6是新型多比特弯折结构无芯片标签编码为“0101 0101 0101”S21曲线图；

图7是新型多比特弯折结构无芯片标签编码为“1010 1010 1010”S21曲线图；

图8是新型多比特弯折结构无芯片标签编码为“0110 0001 1011”S21”曲线图；

图9是新型多比特弯折结构无芯片标签编码为40bit的S21曲线图。

其中，1-12、谐振电路单元，13、微带传输线，14、介质板，15、金属地。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

本实用新型新型多比特弯折结构的无芯片标签，包括：微带传输线和谐振电路单元。标签结构示意图如图1和图2所示：12个谐振电路单元1-12、微带传输线13、介质板14以及金属地15。每一个谐振电路单元1-12采用弯折结构，通过控制各个谐振电路等效长度来产生不同的工作频点。该弯折结构等效为电感与电容串联结构，在谐振范围内产生阻带，对微带线上传输的电磁波进行滤波。微带传输线13的两端设置为端口1和端口2，端口1将输入的电磁波经过滤波传送到端口2。介质板14采用TXL-8材质。图1和图2为编码容量为12bit的多比特新型弯折结构无芯片标签示意图。该标签中微带传输线与谐振电路单元分布于介质板正面，谐振电路单元位于传输线两侧。而金属地位于标签背面。

本实用新型新型多比特弯折结构无芯片标签，主要原理为通过多谐振电路单元耦合到微带传输线来产生多阻带滤波结构。当时变电磁场通过弯折结构时，则会有感应电流在弯折结构的微带线上产生。弯折结构中会产生分布电容，弯折结构的相邻微带线间同时会产生互感，从而形成了电容与电感的串联结构，当频率在某一点时产生谐振，形成了所需要的编码“1”。各个弯折结构的长度不同，产生的谐振点也不相同，当12个不同的弯折结构分布于微带线两侧则产生了12个比特的编码。编码中的“0”和“1”通过某一频点上的谐振电路是否存在进行控制，存在则编码“1”，不存在则编码“0”。

本实用新型新型多比特弯折结构无芯片标签，在各级谐振结构的相互耦合方面做了一定改进。弯折结构使得两个谐振单元中不存在长的平行传输线，从而减小了两个单元件的互感，减小了两个单元间的距离。而弯折结构本身是天线小型化的有效方法，因此，本实用新型在一定程度上减小了标签的尺寸。本实用新型采用频率编码方式，有效地利用了其编码容量大的优势。

本实用新型新型多比特弯折结构无芯片标签，图3为12个谐振电路全部存在时的编码“1111 11111111”，其中编码频率范围在4.96GHz-5.09GHz；图4为去掉第12个谐振电路时的编码“1111 1111 1110”，其中产生11个谐振点；图5为只保留最后一个谐振电路时的编码“0000 0000 0001”，由此图可看出该谐振结构的编码区域宽，在4GHz-7GHz范围内未产生其他由耦合产生的频点。而且单个谐振结构所产生的频点占用带宽很窄，编码容量可进行扩充；图6为只保留微带线下部分的六个编码结构的编码结果，编码为“0101 0101 0101”；图7为只保留微带线上部分的六个编码结构的编码结果，编码为“1010 1010 1010”；图8是进行随机保留的编码“0110 0001 1011”的编码。图9是对天线编码进行扩充，在微带传输线上加载40个不同长度的谐振电路单元，产生40个比特全1编码。

Claims (4)

1.一种多比特新型弯折无芯片标签结构，其特征在于，包括微带传输线和谐振电路单元两部分，所述微带传输线指介质基板上表面的微带线和介质板下表面的金属地，所述谐振电路单元位于介质基板上表面，分布于微带传输线两侧，其中谐振电路单元是由不同长度的弯折结构的微带线构成，通过控制谐振电路单元弯折的微带线长度，控制不同的谐振点；通过控制谐振电路单元的数量，控制标签编码容量。

2.根据权利要求1所述的一种多比特新型弯折无芯片标签结构，其特征在于，采用弯折谐振单元与微带传输线进行耦合形成不同频率的多阻带滤波结构，该结构具有灵活性、易操作性。

3.根据权利要求1所述的一种多比特新型弯折无芯片标签结构，其特征在于，通过控制谐振电路编码数量，控制标签的编码容量，该结构具有编码容量可扩充性。

4.根据权利要求1所述的一种多比特新型弯折无芯片标签结构，其特征在于，通过弯折结构，拉开了两个谐振单元间的距离，减小了两个谐振单元间的耦合，实现小型化。