CN208156703U - 一种高适应性rfid标签以及集成有该标签的pcb板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高适应性RFID标签以及集成有高适应性RFID标签的PCB板，其中所述高适应性RFID标签包括天线和芯片；所述天线为具有两个辐射臂的IFA结构天线，即所述天线包括一个地线、两个辐射臂、两个短路线、以及一个共同馈电线，所述天线的所述两个辐射臂的一端为螺旋结构，且所述两个辐射臂的对应螺旋结构相对于所述共同馈电线对称且远离所述共同馈电线；所述天线的所述共同包括地线、辐射臂、短路线、以及馈电线，形成IFA结构；所述馈电线位于所述天线的所述地线与所述两个辐射臂的对应的两个非螺旋结构的端部之间，且所述馈电线是断开的；所述芯片位于所述馈电线的断开处；所述天线与所述芯片共轭匹配。

Description

一种高适应性RFID标签以及集成有该标签的PCB板

技术领域

本实用新型涉及射频识别领域，特别是涉及高适应性RFID标签，适用840MHz～960MHz频率范围内的射频识别，还涉及集成有该标签的PCB板。

背景技术

以前，电子电器产品，比如引述电路板产品(PCB)的生产制造信息记录主要依赖于人工纸质记录。目前，一些自动化程度较高的工厂则采用条形码、二维码来记录PCB的相关生产信息。随着产品生产智能化时代的到来，在产品全生命周期的所有阶段有大量的信息需要实时跟踪记录，而目前普遍采用的条型码、二维码技术虽然相比人工纸质记录提高了记录效率，但由于识别距离极近，仍然需要人工操作。显然上述两种信息载体都不能智能识别记录生产信息。且此类标签在应用中容易被腐蚀和划破，信息不能长久保存。

RFID电子标签很好地解决了上述问题，但是现有技术中需要在产品上额外黏贴PET基高适应性RFID标签或PCB块状高适应性RFID标签，造成了产品的体积大、成本高、集成化低。虽然已经有一些专利公开了在PCB板上直接布置高适应性RFID标签，比如中国计量大学的CN201610228334.3，但是该技术方案采用的是偶极子天线，不利于PCB上原有电子元器件的自由放置和部署。并且不同PCB电路布置不一致对普通RFID天线有较大的性能影响，普通RFID天线不具有应用于不同PCB上的通用性。

另外，也有一些专利公开了仅在PCB一角布置相关天线，比如惠州TCL移动通信有限公司的CN201020624336.2，将倒F天线设置在矩形印刷电路板的任意一个角落，但是该专利涉及的是蓝牙天线，但该专利未涉及如何适应周边变化金属环境。

因此，目前迫切需要的是一种能灵活地适用于不同PCB上的高适应性RFID标签。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种集成于PCB上的高适应性RFID标签。

根据本实用新型的一方面，提供了一种高适应性RFID标签，所述高适应性RFID标签包括天线和芯片；所述天线为具有两个辐射臂的IFA结构天线，即所述天线包括一个地线、两个辐射臂、两个短路线、以及一个共同馈电线，所述天线的所述两个辐射臂的一端为螺旋结构，且所述两个辐射臂的对应螺旋结构相对于所述共同馈电线对称且远离所述共同馈电线；所述天线的所述共同馈电线位于所述天线的所述两个辐射臂的对应的两个非螺旋结构的端部之间，且所述馈电线是断开的；所述芯片位于所述馈电线的断开处；所述天线与所述芯片共轭匹配。

根据本实用新型的一方面，提供了一种高适应性RFID标签，其中所述天线的所述两个辐射臂的各自螺旋结构的圈数相同。

根据本实用新型的一方面，提供了一种高适应性RFID标签，其中所述天线的所述两个辐射臂的各自螺旋结构的圈数不同。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种集成有高适应性RFID标签的PCB板，其中：所述高适应性RFID标签包括天线和芯片；所述天线为具有两个辐射臂的IFA结构天线，即所述天线包括一个地线、两个辐射臂、两个短路线、以及一个共同馈电线，所述天线的所述两个辐射臂的一端为螺旋结构，且所述两个辐射臂的对应螺旋结构相对于所述共同馈电线对称且远离所述共同馈电线；所述天线的所述共同馈电线位于所述天线的所述两个辐射臂的对应的两个非螺旋结构的端部之间，且所述馈电线是断开的；所述芯片位于所述馈电线的断开处；所述天线与所述芯片共轭匹配；所述PCB板包括地板和电子产品电路部分；所述天线与所述PCB板的所述电子产品电路部分均设置在所述PCB板的同一侧表面上，且所述天线与所述PCB板上的所述电子产品电路部分分开布置；所述天线位于所述PCB板的短边边缘处；所述天线的所述地线与所述PCB板的边缘齐平；所述天线除所述地线外的区域所对应的所述PCB板处没有金属。

根据本实用新型的一方面，提供了一种集成有高适应性RFID标签的PCB板，其中所述天线的所述两个辐射臂的各自螺旋结构的圈数相同。

根据本实用新型的一方面，提供了一种集成有高适应性RFID标签的PCB板，其中所述天线的所述两个辐射臂的各自螺旋结构的圈数不同。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种集成有高适应性RFID标签的PCB板，其中所述PCB板为矩形。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种集成有高适应性RFID标签的PCB板，其中所述天线的所述地线相比所述天线的其他部分更为接近所述电子产品电路部分。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种集成有高适应性RFID标签的PCB板，其中所述天线的所述地线可以是直线段或曲线段，所述地线两端之间的直线距离与所述PCB板的短边长度相等，所述地线的宽度为

0.5mm～1.5mm。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种集成有高适应性RFID标签的PCB板，其中所述天线的构成所述两个辐射臂的金属线的宽度为

0.5mm～1.5mm。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种集成有高适应性RFID标签的PCB板，其中所述天线的所述短路线可以是直线段或曲线段，所述短路线的长度大于所述芯片的宽度，所述短路线的宽度为0.5mm～1.5mm。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种集成有高适应性RFID标签的PCB板，其中所述天线的所述共同馈电线是两段直线段或曲线段，所述共同馈电线的两段直线段或曲线段中连接所述芯片，所述共同馈电线的宽度0.5mm～1.5mm。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种集成有高适应性RFID标签的PCB板，其中所述天线与所述电子产品电路部分都在电路板制版铜蚀刻阶段形成，所述PCB板的表层覆铜的厚度为13～50μm。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种集成有高适应性RFID标签的PCB板，其中所述PCB板为耐燃等级FR-4的材料，介电常数为4.4，损耗角正切值为0.02。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种集成有高适应性RFID标签的PCB板，其中所述PCB板的尺寸范围为长80mm～200mm、宽50mm～100mm、厚>0.1mm。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种集成有高适应性RFID标签的PCB板，其中通过调节所述两个辐射臂的各自螺旋结构的圈数来实现天线与芯片谐振在需要的频点，通过调节其中通过调节通过调节所述两个辐射臂的各自螺旋结构的圈数之间的差值来实现所述高适应性RFID标签在宽频带工作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本实用新型的一个实施例的可集成于一PCB板上的高适应性RFID标签的天线的结构示意图；

图2为根据本实用新型的一个实施例的集成有高适应性RFID电子标签的PCB的一种结构的示意图；

图3为根据本实用新型的一个实施例的可集成于一PCB板上的高适应性RFID标签的天线的驻波图，标签VSWR<5频段879MHz～980MHz，带宽100MHz；

图4为根据本实用新型的一个实施例的高适应性RFID电子标签的天线增益图，天线增益-9dBi；

图5为根据本实用新型的一个实施例的高适应性RFID电子标签的天线与金属之间的距离L的示意图；

图6为根据本实用新型的一个实施例的高适应性RFID电子标签的天线与金属之间的距离L从1mm到21mm间隔5mm变化时，所述高适应性RFID标签的驻波图。

具体实施方式

此处所描述的具体实施实例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参考图1和图2，图1为根据本实用新型的一个实施例的集成于一PCB上的高适应性RFID标签的天线的结构示意图，图2为根据本实用新型的一个实施例的集成有高适应性RFID电子标签的PCB的一种结构的示意图。在本实施例中，高适应性RFID标签印刷于该PCB板30的具有电子产品电路部分40的一侧上；该高适应性RFID标签包括天线10和芯片20；该PCB板30被设置为矩形，但是如本领域技术人员所周知地那样，该PCB板30可被设置为其他任何合适的形状，该PCB板30包括电子产品电路部分40，该电子电路部分40和该高适应性RFID标签均被放置在该PCB板的同一侧上。该电子电路部分40和该高适应性RFID标签分开布置，互不干扰。该高适应性RFID标签的该天线10位于该PCB板30的矩形短边一边的边缘。

该天线10为具有两个辐射臂的IFA结构天线，包括地线11、辐射臂121和122、短路线131和132、共同馈电线14。所述天线10的两个辐射臂121和122的一端为螺旋结构，所述天线10的两个辐射臂121和122间的共同馈电线部分为芯片20接入位置。

所述天线10的所述地线11靠近所述电子产品电路部分40。所述地线11可以是直线、曲线，且所述地线11的长度与所述PCB板30的矩形短边的长度相等，所述地线11的宽度为0.5mm～1.5mm。

所述天线10的两个辐射臂121和122的一端处具有螺旋结构。所述两个螺旋结构靠近所述PCB板30的边缘。所述两个螺旋结构的圈数可以一样，也可以不一样。构成所述辐射臂的金属线的宽度0.5mm～1.5mm。

所述天线10的两个短路线131和132，可以是直线或曲线，两个短路线131和132长度大于芯片宽度，宽度0.5mm～1.5mm。

所述共同馈电线14中间断开连接芯片12，即所述共同馈电线14是两段直线段或曲线段，该馈电线14的两段直线段或曲线段中连接该芯片20，所述共同馈电线的宽度为0.5mm～1.5mm。

在本实施例中，可通过调节短路线131和132在地线11上的位置来实现所述天线10与所述芯片20之间的共轭匹配。

另外，可通过调节两个辐射臂121和122的螺旋结构的圈数来实现所述天线10与所述芯片20在需要的频点谐振；通过调节两个辐射臂121和122的螺旋结构之间的圈数差来实现所述高适应性RFID标签的宽频带。

该PCB板30的形状和尺寸可根据具体要求而设置。例如在本实施例中，该PCB板30设置成矩形。而在其他实施例中，该PCB板30可被设置为正方形。

该PCB板30的该电子产品电路部分40在该PCB板30的该高适应性RFID标签的区域外放置。

参考图2，图2为根据本实用新型的一个实施例的集成有高适应性RFID电子标签的PCB的一种结构的示意图。该PCB板30的一边的边缘与该天线10的该地线11齐平，该天线10的除地线11外的其他区域的对应的该PCB板30的无金属区域，不会干扰该高适应性RFID标签的正常运行。

该PCB板30的材质为FR-4，介电常数为4.4，损耗角正切值为0.02，其尺寸范围为长80mm～200mm，宽50mm～100mm，厚>0.1mm。

图3为根据本实用新型的一个实施例的可集成于一PCB板上的高适应性RFID标签的天线的驻波图，标签VSWR<5频段879MHz～980MHz，带宽100MHz；

图4为根据本实用新型的一个实施例的高适应性RFID电子标签的天线增益图，天线增益-9dBi；

图5为根据本实用新型的一个实施例的高适应性RFID电子标签的天线与金属之间的距离L的示意图；

图6为根据本实用新型的一个实施例的高适应性RFID电子标签的天线与金属之间的距离L从1mm到21mm间隔5mm变化时，所述高适应性RFID标签的驻波图；曲线1是高适应性RFID电子标签的天线与金属之间的距离L为1mm时所述高适应性RFID标签的驻波图；曲线2是高适应性RFID电子标签的天线与金属之间的距离L为6mm时所述高适应性RFID标签的驻波图；曲线3是高适应性RFID电子标签的天线与金属之间的距离L为11mm时所述高适应性RFID标签的驻波图；曲线4是高适应性RFID电子标签的天线与金属之间的距离L为16mm时所述高适应性RFID标签的驻波图；曲线5是高适应性RFID电子标签的天线与金属之间的距离L为21mm时所述高适应性RFID标签的驻波图。从图6中可见，所述高适应性RFID标签的天线与金属之间的距离L变化时，所述高适应性RFID标签的的天线VSWR变化较小，由此可见，所述高适应性RFID标签对电路板上的金属电路元件有高适应性。

此外，本实用新型标签不限于适用于电路板，也适用于其他周边有金属环境的介质上，可以是陶瓷、玻璃、木头等。

本实用新型的优势主要在于：

1、该高适应性RFID标签的天线为单面天线，因此在使用时不需要对该PCB板打过孔；

2、该高适应性RFID标签的天线与该PCB板的设计使得该天线的性能对布置于该PCB板上的不同电子产品电路的布置方式有较高的适应性，使得该电子产品具有成本低、通用性高的优势；

3、该高适应性RFID标签的天线可直接集成于该PCB板上，在产品制造过程中，将该高适应性RFID标签的该芯片直接贴装在该PCB板上的该高适应性RFID标签的该芯片位置处，形成一个完整的高适应性RFID标签，实现在装配级对PCB进行跟踪，使得该电子产品具有集成度高，在电路板生产和装配的每个环节能够对PCB以及包含PCB的产品进行供应链管理的优势；

4、本实用新型所设计的高适应性RFID标签的天线性能较为稳定，该PCB板上的电子产品电路部分的布置的改变对于天线性能的影响较小；

5、通过调节本实用新型所设计的高适应性RFID标签的天线的短路线、馈电线在地线上的位置来实现天线与芯片的共轭匹配；

6、通过调节所述两个辐射臂的各自螺旋结构的圈数来实现天线与芯片谐振在需要的频点，通过调节其中通过调节通过调节所述两个辐射臂的各自螺旋结构的圈数之间的差值来实现所述高适应性RFID标签在宽频带工作；

7、本实用新型所设计的高适应性RFID标签的天线的总宽度可以依据需求做到3～5mm，天线性能-4dB～0dB；

8、本实用新型所设计的高适应性RFID标签的天线只占用PCB板上很少的面积且具有较好的读写性能；

9、PCB板的尺寸和成本增加很小。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构变换，或者直接、间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种高适应性RFID标签，所述高适应性RFID标签包括天线和芯片；其特征在于，所述天线为具有两个辐射臂的IFA结构天线，即所述天线包括一个地线、两个辐射臂、两个短路线、以及一个共同馈电线，所述天线的所述两个辐射臂的一端为螺旋结构，且所述两个辐射臂的对应螺旋结构相对于所述共同馈电线对称且远离所述共同馈电线；所述天线的所述共同馈电线位于所述天线的所述两个辐射臂的对应的两个非螺旋结构的端部之间，且所述馈电线是断开的；所述芯片位于所述馈电线的断开处；所述天线与所述芯片共轭匹配。

2.如权利要求1所述的高适应性RFID标签，其中，所述天线的所述两个辐射臂的各自螺旋结构的圈数相同。

3.如权利要求1所述的高适应性RFID标签，其中，所述天线的所述两个辐射臂的各自螺旋结构的圈数不同。

4.一种集成有高适应性RFID标签的PCB板，其中：

所述高适应性RFID标签包括天线和芯片；所述天线为具有两个辐射臂的IFA结构天线，即所述天线包括一个地线、两个辐射臂、两个短路线、以及一个共同馈电线，所述天线的所述两个辐射臂的一端为螺旋结构，且所述两个辐射臂的对应螺旋结构相对于所述共同馈电线对称且远离所述共同馈电线；所述天线的所述共同馈电线位于所述天线的所述两个辐射臂的对应的两个非螺旋结构的端部之间，且所述馈电线是断开的；所述芯片位于所述馈电线的断开处；所述天线与所述芯片共轭匹配；

所述PCB板包括电子产品电路部分；

所述天线与所述PCB板的所述电子产品电路部分均设置在所述PCB板的同一侧表面上，且所述天线与所述PCB板上的所述电子产品电路部分分开布置；

所述天线位于所述PCB板的短边边缘处；

所述天线的所述地线与所述PCB板的边缘齐平；

所述天线除所述地线外的区域所对应的所述PCB板处没有金属。

5.如权利要求4所述的集成有高适应性RFID标签的PCB板，其中所述PCB板为矩形，尺寸范围为长80mm～200mm、宽50mm～100mm、厚>0.1mm。

6.如权利要求4所述的集成有高适应性RFID标签的PCB板，其中所述天线的所述地线相比所述天线的其他部分更为接近所述电子产品电路部分。

7.如权利要求4所述的集成有高适应性RFID标签的PCB板，其中所述天线的所述地线可以是直线段或曲线段，所述地线两端之间的直线距离与所述PCB板的短边长度相等，所述地线的宽度为0.5mm～1.5mm。

8.如权利要求4所述的集成有高适应性RFID标签的PCB板，其中构成所述辐射臂的金属线的宽度为0.5mm～1.5mm。

9.如权利要求4所述的集成有高适应性RFID标签的PCB板，其中所述天线的所述短路线可以是直线段或曲线段，所述短路线的长度大于所述芯片的宽度，所述短路线的宽度为0.5mm～1.5mm；所述天线与所述电子产品电路部分都在电路板制版铜蚀刻阶段形成，所述PCB板的表层覆铜的厚度为13-50μm。

10.如权利要求4所述的集成有高适应性RFID标签的PCB板，其中所述天线的所述共同馈电线是两段直线段或曲线段，所述共同馈电线的两段直线段或曲线段中连接所述芯片，所述馈电线宽度0.5mm～1.5mm。

11.如权利要求4－10任一项所述的集成有高适应性RFID标签的PCB板，其中所述PCB板为耐燃等级FR-4的材料，介电常数为4.4，损耗角正切值为0.02。