CN208385624U - 一种rfid抗金属标签天线及rfid抗金属标签 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种RFID抗金属标签天线，包括基体层,辐射电极,通过金属通孔与辐射电极导通、并形成环状天线结构的接地电极;辐射电极包括对称的第一辐射部和第二辐射部,第一辐射部包括第一馈电段和与之相连的第一天线臂,第一天线臂上形成开口向外的开槽,该开槽于第一天线臂的表面延伸,以增加电长度。本实用新型还公开了一种RFID抗金属标签，包括天线和通过绑定或贴片方式安装于天线上的芯片，该芯片的RF引脚分别与第一馈电段和第二馈电段连接。本实用新型柔性较高，可通过变形来贴合资产的安装表面或嵌入曲面内部，具备耐高温特性，可满足在生产时将RFID抗金属标签整体注塑入资产内部，更好地采用RFID技术来实现管理。
Description
技术领域
本实用新型属于RFID识别标签技术领域，尤其是涉及一种RFID抗金属标签天线及RFID抗金属标签。
背景技术
RFID(Radio Frequency Identification)技术，又称电子标签技术、无线射频识别技术，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，识别系统与特定目标之间无需建立机械或光学接触，可以实现快速、批量识别的功能。
物联网技术的发展需要RFID和传感器等感知层来实现，其中的UHF是发展的重点。UHF RFID标签应用到液体、金属等环境时，普通的inlay标签已经无法胜任，行业的解决办法是用具有一定剖面厚度的微带天线或PIFA天线来制作抗金属标签。特别地，在一些资产管理的应用时，需要柔性的RFID标签，采用高温注塑的方式封装在资产的内部，形成一体化结构。近年来对柔性、耐高温的抗金属标签一直是研究的方向和重点。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足,本实用新型提供一种具有柔性、耐高温性能佳、谐振工作频率低、容性阻抗小的RFID抗金属标签天线及带有天线的RFID抗金属标签。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种RFID抗金属标签天线，包括基体层,包覆于基体层第一表面的辐射电极,和包覆于基体层第二表面的接地电极,所述辐射电极和接地电极通过金属通孔导通,并形成环状天线结构,所述第一表面和第二表面正对设置；所述辐射电极包括对称的第一辐射部和第二辐射部,第一辐射部包括第一馈电段和与之相连的第一天线臂,所述第一天线臂上形成开口向外的开槽,该开槽于第一天线臂的表面延伸,以增加电长度。本实用新型在第一辐射部和第二辐射部上均设置形状相同的开槽，开槽延长了RFID抗金属标签天线的电长度，从而可以达到目标的谐振频率，优化了天线的性能；本实用新型第一辐射部和第二辐射部为对称结构，即天线在宽度方向两侧的第一天线臂和第二天线臂为相同长度，天线产生一个较宽的谐振频率，RFID抗金属标签只工作在欧标频段或者美标频段。
进一步的，所述开槽位于第一天线臂的端部,其呈L形。开槽的形状可以根据长度需要进行调节设计。
进一步的，所述开槽位于第一天线臂的端部,其自位于边沿的开口向第一天线臂的表面螺旋延伸,以增加电长度。开槽螺旋延伸在相同面积下大大延长了开槽的长度，使达到目标的谐振频率。
进一步的，所述开槽位于第一天线臂的端部,其自位于边沿的开口向第一天线臂的表面多次弯折延伸,以增加电长度。
进一步的，所述金属通孔包括与第一辐射部相连的第一金属通孔和与第二辐射部相连的第二金属通孔。
进一步的，所述第一辐射部上靠近第一金属通孔的位置设有第一开窗。
进一步的，所述第二辐射部包括第二馈电段和与之相连的第二天线臂,第二辐射部上靠近第二金属通孔的位置设有第二开窗。第一开窗和第二开窗的设置改变了辐射电极辐射面中电流的路径，可调节RFID抗金属标签天线的谐振频率。
进一步的，所述基体层由掺加了微波陶瓷粉体改性的聚四氟乙烯复合材料制成，其厚度为0.1-0.8mm。同时具有柔性可变形和耐高温的特点，基体层作为支撑载体，在对RFID抗金属标签天线的柔性要求较高时，选择较薄的设计，以适应要求高的应用环境，实现与资产的密合安装；当资产表面较大或平坦的资产表面，可选择较厚的设计，追求更高的灵敏度。
本实用新型还公开了一种RFID抗金属标签，包括所述的天线和通过绑定或贴片方式安装于天线上的芯片，该芯片的RF引脚分别与第一馈电段和第二馈电段连接。辐射电极的设计达到与芯片的良好阻抗匹配，优化标签的频率和读距等性能。
进一步的，所述芯片上并联有电容。芯片边沿并联电容可降低天线的谐振频率，实现RFID抗金属标签的进一步薄型化和小型化，并联的电容，减少了天线的容性阻抗，不仅可以显著地降低标签的谐振工作频率，并且一定程度上改善天线与芯片的阻抗匹配，从而增加了RFID抗金属标签的读写距离。
本实用新型的有益效果是：柔性较高，可以通过变形来贴合资产的安装表面或嵌入曲面内部，同时具备耐高温特性，可满足在生产时将RFID抗金属标签整体注塑入资产内部，如直径较小的种类球杆、鱼球杆内部，或各类非金属的个人便携式用具、物品之中，更好地采用RFID技术来实现管理。
附图说明
图1为本实用新型RFID抗金属标签(连接有芯片)的立体结构示意图。
图2为本实用新型RFID抗金属标签的立体结构示意图。
图3为本实用新型RFID抗金属标签的主视结构示意图。
图4为本实用新型RFID抗金属标签带有不同结构开槽的主视结构示意图。
图5为本实用新型RFID抗金属标签并联有电容的主视结构示意图。
图6为本实用新型RFID抗金属标签与带有曲面的资产配合结构示意图。
图7为本实用新型RFID抗金属标签埋于资产内部的结构示意图。
图8为本实用新型RFID抗金属标签的测试性能图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
参照图1-8，一种RFID抗金属标签，包括RFID抗金属天线和芯片5，芯片5通过绑定或贴片的方式固定安装在RFID抗金属天线之上。RFID抗金属天线包括基体层1，位于基体层1第一表面的辐射电机2，位于基体层1第二表面的接地电极，及用于导通辐射电极2和接地电极的金属通孔，第一表面和第二表面为正对的两个表面，基体层1、辐射电极2、接地电极、金属通孔形成环状天线结构。
辐射电极2包括对称的第一辐射部和第二辐射部，第一辐射部包括第一馈电段211和与第一馈电段211相连的第一天线臂212，第二辐射部也包括第二馈电段221和与第二馈电段221相连的第二天线臂222；芯片5上的RF引脚分别与RFID抗金属天线的馈电电极部分相连接，即芯片5上的RF引脚分别与第一馈电段211和第二馈电段221连接。
芯片5的边沿可以并联电容51来降低RFID抗金属标签天线的谐振频率，如图5所示，并联的电容5，减少了天线的容性阻抗，不仅可以显著地降低标签的谐振工作频率，并且一定程度上改善天线与芯片的阻抗匹配，从而增加了标签的读写距离，本优选的设计，可以在保持基体介质材料不变的情况下，实现柔性天线的进一步薄型化和小型化。
根据RFID抗金属标签的设计理论，第一馈电段211和第二馈电段221的宽度是阻抗匹配的关键，需要根据选用的RFID芯片的阻抗值进行匹配设计。用ZIC＝RIC+j*XIC表示RFID芯片的阻抗值，ZANT＝RANT+j*XANT表示标签天线的阻抗值。则当满足RANT＝RIC，XANT＝-XIC的共轭关系时，匹配效果达到最优。
第一天线臂212的顶端，可以设置开槽3，开槽3的开口朝向辐射电极2长度方向的边沿外侧，开槽3可以是如图3所示的L形，也可以是如图4所示的螺旋延伸，形成“回”字形结构，当然也可以是圆弧形状地螺旋延伸，也可以是其他不规则形状地螺旋延伸，其主要目的是在有限的表面积下，可以增加RFID抗金属标签天线的电长度，以期达到目标的谐振频率。同样的，第二天线臂222上也具有上述结构的开槽，开槽的长度可以根据设计要求进行调节。
金属通孔，用于连接正面的辐射电极2和负面的接地电极，实现电信号的导通，并与两者一起构成环状天线的结构，金属通孔包括左右两部分的第一金属通孔213和第二金属通孔223，第一金属通孔213与第一辐射部连接，第二金属通孔223与第二辐射部连接。
第一辐射部上靠近第一金属通孔213的位置开设形成有第一开窗214，第二辐射部上靠近第二金属通孔223的位置开设形成有第二开窗224，第一开窗214和第二开窗224的截面呈腰形，其可以改变辐射电极2中电流的路径，调节天线的谐振频率。
基体层1作为RFID抗金属标签天线的支撑载体，其选用掺加微波陶瓷粉体改性的聚四氟乙烯复合材料，具有柔性可变形和耐高温的特点。基体层1的厚度选择在0.1-0.8mm间，对RFID抗金属标签天线柔性要求高的应用环境选择更薄的设计，以实现与资产的密合安装。资产表面较大或平坦的资产表面，为追求更高的标签灵敏度，可选择较厚的设计。
制作一尺寸为40×10×0.4mm的样品，匹配Impinj Monza R6-P芯片设计，具备优异的读取性能。采用3.8W EIRP的阅读器发射功率时，该标签在金属板表面的理论读取距离如图8所示,产品柔性可变形，适合安装在曲面，尤其是直径较小的资产表面，或嵌入资产内部。
本实用新型的RFID抗金属标签，可满足各类资产管理的应用，尤其是小型的资产，资产为圆柱形或表面是曲面时。当用于金属类资产时，标签可以紧密贴合在资产的表面，不影响外观和重量。当用于直径较小的各类球杆、鱼杆，或各类非金属的个人便携式用具、物品管时，可以嵌入资产的内部，更好地采用RFID技术来实现管理。尤其地，本实用新型的RFID抗金属标签同时具备的耐高温特性可以满足在生产时将本实用新型的柔性耐高温抗金属RFID标签整体注塑入资产内部，作为产品的生产前装，对保证原有外观和更长的使用寿命明显更有优势。标签在曲面上的安装示意和嵌入资产内部时的示意如图6、7所示。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种RFID抗金属标签天线，其特征在于：包括基体层（1）,包覆于基体层（1）第一表面的辐射电极（2）,和包覆于基体层（1）第二表面的接地电极,所述辐射电极（2）和接地电极通过金属通孔导通,并形成环状天线结构,所述第一表面和第二表面正对设置;所述辐射电极（2）包括对称的第一辐射部和第二辐射部,第一辐射部包括第一馈电段（211）和与之相连的第一天线臂（212）,所述第一天线臂（212）上形成开口向外的开槽（3）, 该开槽（3）于第一天线臂（212）的表面延伸,以增加电长度。
2.根据权利要求1所述的RFID抗金属标签天线，其特征在于：所述开槽（3）位于第一天线臂（212）的端部,其呈L形。
3.根据权利要求1所述的RFID抗金属标签天线，其特征在于：所述开槽（3）位于第一天线臂（212）的端部,其自位于边沿的开口向第一天线臂（212）的表面螺旋延伸,以增加电长度。
4.根据权利要求1所述的RFID抗金属标签天线，其特征在于：所述开槽（3）位于第一天线臂（212）的端部,其自位于边沿的开口向第一天线臂（212）的表面多次弯折延伸,以增加电长度。
5.根据权利要求1所述的RFID抗金属标签天线，其特征在于：所述金属通孔包括与第一辐射部相连的第一金属通孔（213）和与第二辐射部（22）相连的第二金属通孔（223）。
6.根据权利要求5所述的RFID抗金属标签天线，其特征在于：所述第一辐射部上靠近第一金属通孔（213）的位置设有第一开窗（214）。
7.根据权利要求5所述的RFID抗金属标签天线，其特征在于：所述第二辐射部包括第二馈电段（221）和与之相连的第二天线臂（222）, 第二辐射部上靠近第二金属通孔（223）的位置设有第二开窗（224）。
8.根据权利要求1所述的RFID抗金属标签天线，其特征在于：所述基体层（1）由掺加了微波陶瓷粉体改性的聚四氟乙烯复合材料制成，其厚度为0.1-0.8mm。
9.一种RFID抗金属标签，其特征在于：包括如权利要求1-8中任一项所述的天线和通过绑定或贴片方式安装于天线上的芯片（5），该芯片（5）的RF引脚分别与第一馈电段（211）和第二馈电段（221）连接。
10.根据权利要求9所述的RFID抗金属标签，其特征在于：所述芯片（5）上并联有电容（51）。
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| CN112489554A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-03-12 | 湛璟智能科技(上海)有限公司 | 一种通孔导通式标签 |
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