CN207817752U - 一种新型的超高频抗金属电子标签 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种新型的超高频抗金属电子标签，包括陶瓷基板、标签天线和标签芯片，标签天线包覆于陶瓷基板的外周，通过过孔回流形成封闭回路，在所述标签天线表面两侧形成凹槽，所述标签芯片并联至少一电容，电流经所述标签天线呈弯曲路径流通。本实用新型通过开设凹槽，天线的辐射体表面的电流沿凹槽流动，增加天线的电长度，且采用平衡双馈电结构，增大标签频带宽度，提高标签灵敏度，实现超高频抗金属电子标签小型化下具有卓越性能；通过加载电容，大幅度提高了抗金属标签天线的感性阻抗，提高了标签天线与标签芯片的阻抗匹配程度，使得常规设计中，标签天线匹配环的尺寸得到大幅度缩小，极大地拓宽了标签的小型化运用场景。

Description

一种新型的超高频抗金属电子标签

技术领域

本实用新型涉及电子标签技术领域，尤其是一种小型化抗金属电子标签。

背景技术

在UHF RFID标签的运用中，经常碰到对标签尺寸、柔韧性有苛刻要求的情况：例如嵌入到轮胎橡胶里的标签、柔性抗小型化抗金属标签等等运用；但是对标签天线进行小型化的设计一直困扰着设计人员，常规的小型化方案就是提高天线基材的介电常数来对标签天线进行小型化设计--由于天线的工作波长与天线基材的介电常数成反比，在理论上，天线基材介电常数越高，天线的尺寸就越小。但是高介电常数的基材的选择是非常有限的，一般采用高介电常数的陶瓷基材进行标签的小型化设计，但这种方案有一系列的问题和弊端；

(1)采用高介电常数的PCB基材或高介电常数的陶瓷作为基材的标签，尺寸具备一定的小型化特征，但是往往又不具备柔性特征，无法嵌入到一些特殊的使用环境中去，例如表贴标签的物体表面是弯曲的。

(2)高介电常数的基材其电参数往往很难做稳定，其介电常数的不稳定度甚至达到30％，这对保证标签天线的性能一致性是极大的威胁；

(3)在高介电常数的基材上印制标签天线，天线走线非常容易脱落，从而使得标签失效；

(4)高介电常数的基材往往非常昂贵，使得采用该基材的标签成本大幅增加，这对推广标签的运用是非常不利的。

基于目前的技术情况，极需要一种稳定的、简便的、低成本的标签小型化方案，可以非常方便地应用到不同形式的标签天线中。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种稳定的、简便的、低成本的标签小型化超高频抗金属电子标签。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种新型的超高频抗金属电子标签，包括陶瓷基板、标签天线和标签芯片，标签天线包覆于陶瓷基板的外周，通过过孔回流形成封闭回路，在所述标签天线表面两侧形成凹槽，所述标签芯片并联至少一电容，电流经所述标签天线呈弯曲路径流通。

进一步地，所述标签天线包括第一天线和第二天线，第一天线和第二天线分别设于陶瓷基板的上表面和下表面。

进一步地，所述标签天线采用平衡双馈电结构；所述过孔开设于陶瓷基板两端，第一天线和第二天线通过置于过孔的电镀导电介质相互构成电气连接。

进一步地，所述标签芯片和电容并排设置于标签天线中部。

进一步地，所述标签芯片和电容并排设置于标签天线的宽度方向。

进一步地，所述凹槽向标签天线中部相对交错伸出。

进一步地，所述电容值范围为3.5pF-6pF；通过加载不同值的匹配电容(3.5pF-6pF)，可以调整抗金属标签天线阻抗虚部值；加载的匹配电容值越大，其感性阻抗就越大；反之就越小，通过这种方法，可以很方便地控制标签天线与标签芯片的阻抗共轭匹配程度，来实现不同读取距离的要求，通过改变不同的匹配电容值，来实现不同尺寸的标签天线与标签芯片的阻抗匹配。

进一步地，所述凹槽呈方形、弧形或半圆形。

进一步地，所述凹槽的长度相同；所述凹槽长度为3mm-7mm。

进一步地，所述的在陶瓷基板上表面中间位置设有标签芯片定位点。

进一步地，所述过孔对称开设于陶瓷基板的两侧。

进一步地，所述陶瓷基板为方形体或长方体；所述陶瓷基板尺寸为36mm长×12mm宽×3mm厚，陶瓷基板的长度、宽度以及厚度均可调。

进一步地，标签天线由金属材料覆盖在标签陶瓷基板的上下表面构成，其可通过蚀刻或印刷的方式粘贴在陶瓷基板表面；所述的金属材料可选用铜箔、铝箔等金属材料。蚀刻天线以铜箔或铝箔作为导电材料，用覆有铜箔或铝箔的基板经蚀刻所成的图形形成天线，同时是装载芯片元件的电路载板；采用蚀刻方式具有较好的性能，其分辨率高，射频性能好。

进一步地，陶瓷基板可选择PVC、塑料、FR4PCB板等材料；FR4PCB板作为陶瓷基板，既保证了产品具有极好的阻燃和耐高温特性，又可以满足200摄氏度的高温下产品性能不衰减的要求。

进一步地，超高频抗金属标签使用3mm超薄设计，不仅减轻标签重量，而且扩大对超高频抗金属标签安装高度使用苛刻的应用领域，陶瓷基板采用的基材厚度可在1mm-5mm范围，可得到较宽的频带。

当解读器遇上电子标签时，解读器发出电磁波，在周围形成电磁场，标签从电磁场中获得能量激活标签中的标签芯片电路，标签芯片将所述电磁波转换，发送至解读器，由解读器将电磁波转换为相关的数据，控制计算机就可以根据相关的数据处理进行管理控制。本实用新型的有益效果是：在标签天线形成凹槽，天线的辐射体表面的电流经所述标签天线呈弯曲路径流通，延长电流路径，即增加天线的电长度，降低天线谐振频率，实现超高频抗金属电子标签小型化目标；标签天线采用平衡双馈电结构，增大标签频带宽度，提高标签的灵敏度，实现超高频抗金属标签小型化下具有卓越性能；另外，采用芯片表面贴片技术或COB(板上芯片绑定技术)，提高标签性能一致性，提高标签生产自动化，减少标签生产所需时间，降低生产成本；标签天线采用过孔回流设计，超高频抗金属标签粘贴金属物品时，标签天线与金属物品共地，可增加反射能量；同时，通过加载匹配电容，在电子标签有限的尺寸下，大幅提高天线的感性阻抗，以及标签天线和标签芯片的阻抗匹配程度，极大地提升了标签的读写距离，缩小了抗金属标签的体积，极大地拓宽了标签的小型化运用；通过加载匹配电容的方案，在有限尺寸下，大幅提高了抗金属标签天线的感性阻抗，大幅提高了标签天线与标签芯片的阻抗匹配程度，使得常规设计中，标签天线匹配环的尺寸得到了大幅的缩小，极大地拓宽了标签的小型化运用场景。

附图说明

图1为本实用新型一种超高频抗金属电子标签结构图；

图2为本实用新型一种超高频抗金属电子标签尺寸示意图。

图中，陶瓷基板10，过孔101，标签天线20，方形凹槽201，标签芯片30，电容40。

具体实施方式

本实施例中，参照图1和图2，所述一种超高频抗金属电子标签，包括陶瓷基板10、标签天线20和标签芯片30，标签天线20包覆于陶瓷基板10的外周，通过过孔101回流形成封闭回路，在所述标签天线20表面两侧形成方形凹槽201，所述标签芯片30并联至少一电容40，电流经所述标签天线20呈弯曲路径流通。

本实施例中，陶瓷基板10为长方体；陶瓷基板10尺寸为36mm长×12mm宽×3mm厚，超高频抗金属标签使用3mm超薄设计，不仅减轻标签重量，而且扩大对超高频抗金属标签安装高度使用苛刻的应用领域，陶瓷基板10采用的基材厚度可在1mm-5mm范围，可得到较宽的频带；并选用FR4PCB板作为陶瓷基板10，既保证了产品具有极好的阻燃和耐高温特性，又可以满足200摄氏度的高温下产品性能不衰减的要求；陶瓷基板10上表面中间位置设有标签芯片30定位点，标签芯片30和电容40并排设置于标签天线20中部且标签芯片30和电容40并排设置于标签天线20的宽度方向上。

标签天线20包括第一天线和第二天线，第一天线和第二天线分别设于陶瓷基板10的上表面和下表面；而标签天线20由金属材料覆盖在标签陶瓷基板10的上下表面构成，其通过蚀刻的方式粘贴在陶瓷基板10表面；所述的金属材料选用铜箔金属材料；蚀刻天线以铜箔作为导电材料，用覆有铜箔的基板经蚀刻所成的图形形成天线，同时是装载芯片元件的电路载板；采用蚀刻方式具有较好的性能，其分辨率高，射频性能好；过孔101对称开设于陶瓷基板10两端，第一天线和第二天线通过置于过孔101的电镀导电介质相互构成电气连接；第一天线和第二天线通过过孔101连接标签芯片30射频端口的正负极，构成所述平衡双馈电结构。

本实施例中，所述凹槽为方形凹槽，方形凹槽201在陶瓷基板10的长度方向两侧分别设置两个方形凹槽201，方形凹槽201向标签天线20中部相对交错伸出，其长度等长，均为6mm，使得电流经标签天线20绕开方形凹槽201，当电流流至方形凹槽201，方形凹槽201挡住其去向，电流只能改变原方向，绕开方形凹槽201流通；此时电流的路径增长，增加了标签天线20的电长度，呈弯曲路径流通，相比直线流通轨迹而言，在有限的标签天线20体积中，改变电流沿标签天线20直线流向的方向，曲线路径大大增加了电流的流通路径，从而使得电子标签在体积减少的前提下不影响其性能，达到小型化的目标；在此基础上，标签芯片30并联一个电容40并排设置于标签天线20中部且设置于标签天线20的宽度方向上；通过加载不同值的匹配电容40(3.5pF-6pF)，可以调整抗金属标签天线20阻抗虚部值；加载的匹配电容值越大，其感性阻抗就越大；反之就越小，通过这种方法，可以很方便地控制标签天线20与标签芯片30的阻抗共轭匹配程度，来实现不同读取距离的要求，通过改变不同的匹配电容值，来实现不同尺寸的标签天线20与标签芯片30的阻抗匹配；同时大幅度提高了抗金属标签天线20的感性阻抗，提高了标签天线20与标签芯片30的阻抗匹配程度，使得常规设计中，标签天线20匹配环的尺寸得到大幅度缩小，极大地拓宽了标签的小型化运用场景。

当解读器遇上电子标签时，解读器发出电磁波，在周围形成电磁场，标签从电磁场中获得能量激活标签中的标签芯片30电路，标签芯片30将所述电磁波转换，发送至解读器，由解读器将电磁波转换为相关的数据，控制计算机就可以根据相关的数据处理进行管理控制。在制作超高频抗金属电子标签时保持标签天线20的长度，以提高其增益性能，使得天线朝一特定的方向收发信号功能提高，在所述特定方向上增大网络的覆盖范围。

通过方形凹槽201设计使得电流所经过的路径更为曲折，电流的路径大大地增加，这样在保持电子标签高性能、高效率的情况下将电子标签的体积大大缩小，制造出高性能而小型化的超高频抗金属电子标签。

以上已将本实用新型做一详细说明，以上所述，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本实用新型实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种新型的超高频抗金属电子标签，包括陶瓷基板、标签天线和标签芯片，标签天线包覆于陶瓷基板的外周，通过过孔回流形成封闭回路，其特征在于：在所述标签天线表面两侧形成凹槽，所述标签芯片并联至少一电容，电流经所述标签天线呈弯曲路径流通。

2.根据权利要求1所述的一种新型的超高频抗金属电子标签，其特征在于：所述标签芯片和电容并排设置于标签天线中部。

3.根据权利要求2所述的一种新型的超高频抗金属电子标签，其特征在于：所述标签芯片和电容并排设置于标签天线的宽度方向。

4.根据权利要求1所述的一种新型的超高频抗金属电子标签，其特征在于：所述凹槽向标签天线中部相对交错伸出。

5.根据权利要求1所述的一种新型的超高频抗金属电子标签，其特征在于：所述电容值范围为3.5pF-6pF。

6.根据权利要求4所述的一种新型的超高频抗金属电子标签，其特征在于：所述凹槽呈方形、弧形或半圆形。

7.根据权利要求6所述的一种新型的超高频抗金属电子标签，其特征在于：所述凹槽的长度相同。

8.根据权利要求7所述的一种新型的超高频抗金属电子标签，其特征在于：所述凹槽长度为3mm-7mm。

9.根据权利要求1所述的一种新型的超高频抗金属电子标签，其特征在于：在陶瓷基板上表面中间位置设有标签芯片定位点。

10.根据权利要求9所述的一种新型的超高频抗金属电子标签，其特征在于：所述过孔对称开设于陶瓷基板的两侧。