CN210516987U - 一种微带天线及柔性抗金属电子标签 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及超高频电子标签技术领域，尤其涉及一种微带天线及柔性抗金属电子标签。本实用新型实施例提供的微带天线依次包括辐射贴片层、介质层和接地层，其中介质层为泡棉层。本实用新型实施例提供的柔性抗金属电子标签依次包括面标层、第三黏胶层和芯片线路层，其中，芯片线路层包括电子芯片和本实用新型任一实施例提供的微带天线。由于泡棉具有弹性好、重量轻、厚度薄、易弯曲等特点，可以增加微带天线和抗金属电子标签的柔性。另外，辐射贴片层具有可以调节输入阻抗的匹配结构，使微带天线和电子芯片的输入阻抗达到共轭匹配，增加柔性抗金属电子标签的读取距离。

Description

一种微带天线及柔性抗金属电子标签

技术领域

本实用新型涉及超高频电子标签技术领域，特别是涉及一种柔性抗金属电子标签及其微带天线。

背景技术

无线射频识别(RFID)系统主要由电子标签、读写器和后台主机组成。读写器通过发射天线发送特定频率的电磁波，当电子标签进入有效工作区域时产生感应电流，从而获得能量被激活，使得电子标签将自身编码信息通过内置射频天线以电磁波的形式发送出去。读写器的接收天线接收到从标签发射来的电磁波信号后将其解码，即可获得标签中存储的信息。

在电子标签的应用中，有时需要对金属物体进行标识，例如：汽车、钢瓶和武器装备等。普通电子标签放置在金属表面时，标签的读距会迅速缩短，甚至不能被读取。抗金属电子标签解决了普通电子标签不能附着于金属表面使用的难题，甚至在金属表面使用时能获得更远的读距。现有的抗金属电子标签一般都采用较厚的硬质材料制成，不利于大批量生产、成卷和打印，将其粘贴在弯曲物体的表面时，容易出现弯曲、翘曲等问题。

实用新型内容

为了解决现有抗金属电子标签材质较硬的问题，本实用新型实施例提供一种柔性较好、可读距离远的微带天线及抗金属电子标签，适用于弯曲的金属表面。

本实用新型采用的一个技术方案是提供一种微带天线：

所述微带天线依次包括：辐射贴片层、介质层和接地层；

所述介质层为泡棉层；

所述辐射贴片层包括第一辐射单元和第二辐射单元，所述第一辐射单元上开设通槽，所述第二辐射单元为连续弯折的弯折单元；

所述第一辐射单元设置有馈电端，所述馈电端与所述通槽连通。

可选的，所述介质层的厚度为0.5-1.5mm。

可选的，所述弯折单元为S型弯折单元，所述S型弯折单元的弯折次数为5次或6次。

可选的，所述S型弯折单元包括连接边和折叠边，所述连接边和所述折叠边之间的夹角为直角。

可选的，互相间隔的两条所述连接边位于同一直线上。

可选的，所述第一辐射单元的形状为矩形，所述第一辐射单元和所述第二辐射单元为一体结构。

可选的，所述介质层和辐射贴片层之间设有第一黏胶层，所述介质层和所述接地层之间设有第二黏胶层。

本实用新型采用的另一个技术方案是，提供一种柔性抗金属电子标签：

所述柔性抗金属电子标签依次包括：面标层、第三黏胶层和芯片线路层；

所述芯片线路层包括电子芯片和所述微带天线。

可选的，所述柔性抗金属电子标签还包括第四黏胶层和离型纸层；

所述第四黏胶层设置于所述芯片线路层和所述离型纸层之间。

本实用新型实施例的有益效果是：本实用新型实施例提供的微带天线和柔性抗金属电子标签的采用泡棉作为介质层材料。泡棉具有弹性好、重量轻、厚度薄、易弯曲等特点，可以增加微带天线和抗金属电子标签的柔性，有利于抗金属电子标签的大批量生产、成卷和打印，将该抗金属电子标签粘贴在各种弯曲物体的表面时，不易出现弯曲、翘曲等问题。通过调整通槽的形状和大小，以及弯折单元的弯折次数可以分别调整微带天线阻抗的实部和虚部，使微带天线容易与电子芯片达到阻抗匹配。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的微带天线的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的辐射贴片层的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的S型弯折单元的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的另一辐射贴片层的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的柔性抗金属电子标签的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

本实用新型提供一种微带天线，请参阅图1，微带天线100依次包括：辐射贴片层20、介质层30和接地层40。可选的，辐射贴片层20 可以是任意合适的金属薄片，如铜片和铝片。在一些实施例中，辐射贴片层20和接地层40的形状可以是任意合适的形状，如，多边形、椭圆形和圆形。

本实用新型实施例中的介质层30为柔性基材层。现有的微带天线，其介质层的材料通常采用介电损耗小的工程塑料，如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和聚四氟乙烯(PTFE)等，因此硬度较大。在本实用新型的某些实施例中，为了进一步增加微带天线100的柔性，介质层30采用泡棉层。泡棉是塑料粒子发泡形成的材料，泡棉具有弹性好、重量轻、厚度薄、易弯曲等特点。本实用新型实施例中的泡棉可以由任意合适的塑料粒子发泡而成，如聚氨酯(PU)泡棉、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯(PE)等，其中，为了提高天线的辐射效率，优先选用介电损耗较低的塑料粒子。

在一些实施例中，介质层30的厚度为0.2-1.5mm。具体的，介质层 30的厚度可以为1mm。

在一些实施例中，为了增加微带天线100各层之间的密合性，辐射贴片层20和介质层30之间设有第一黏胶层50，在介质层和接地层之间还设有第二黏胶层60。第一黏胶层50和第二黏胶层60可以由任何合适材料，通过合适配方制作而成，如丙烯酸酯聚合乳液等。

请参阅图2，在一些实施例中，辐射贴片层20包括第一辐射单元 210和第二辐射单元220，其中，第一辐射单元210可以是任意合适的形状，第二辐射单元220为连续弯折的弯折单元。

在一些实施例中，第一辐射单元210上开设通槽211，通过调整通槽211的位置、形状和大小可以调整天线100阻抗的虚部，使微带天线 100阻抗的虚部容易与电子芯片阻抗的虚部匹配。通槽211可设置为任意合适的形状在一些实施例中，如，多边形、椭圆形和圆形。在某些实施例中，通槽211通过馈电端212与外界连通。可选的，第一辐射单元 210的形状和通槽211的形状均为矩形。

进一步的，在一些实施例中，第二辐射单元220为S型弯折单元。请参阅图3，S型弯折单元包括连接边01和相对设置的折叠边02，连接边01和折叠边02的形状均为长条形，其中连接边01连接相邻两条折叠边的一端，折叠边02和连接边01之间的长度和宽度可以根据需要设置成任意合适的数值。本实用新型实施例中，折叠边02和连接边01之间的夹角为直角或钝角中的一种或两种。在一些实施例中。所有的折叠边01的中点位于同一直线上。在一些实施例中，S型弯折单元的弯折次数为5次或6次。

S型弯折单元上，相邻两条折叠边01和它们之间的连接边01形成一个U型槽，则U型槽的数量与S型弯折单元的弯折次数相同，通过调整折叠边02和连接边01的长度和宽度可以调整U型槽的深度和宽度，从而调整微带天线100阻抗的实部。使微带天线100阻抗的实部容易与电子芯片阻抗的实部匹配。

在一些实施例中，辐射贴片层20包括第一长边、与第一长边互相平行的第二长边、第三短边和与第三短边互相平行的第四短边。矩形通槽的长边与辐射贴片层的长边互相平行。在另一些实施例中，第一辐射单元和第二辐射单元为一体结构，辐射贴片层20基于同一块金属板开槽形成，辐射贴片层20的整体形状为矩形。

请参阅图2，在本实用新型的一实施例中，辐射贴片层20的整体形状为矩形，该矩形的长度为87mm，宽度为22mm,辐射贴片层20上，矩形通槽的长度为24.25mm，宽度为8mm。辐射贴片层20包括第一长边、与第一长边互相平行的第二长边、第三短边和与第三短边互相平行的第四短边。矩形通槽的长边与辐射贴片层的长边互相平行。矩形通槽的一条长边与辐射贴片层第一长边之间的距离为1.5mm，矩形通槽的一条短边与辐射贴片层第三短边之间的距离为4.5mm。辐射贴片层20上还设有3个第一U型槽以及2个与第一U型槽开口相反的第二U型槽。相邻两个第一U型槽之间的间距为12mm，相邻两个第二U型槽之间的间距也为12mm。U形槽221、U形槽222、U形槽223、U形槽224和 U形槽225的宽度均为2mm，深度分别为13mm、13.5mm、11mm、12mm 和13mm。U型槽221和U型槽225与第四短边之间的距离为分别为19.5mm和26.5mm。

请参阅图3，在另一实施例中，辐射贴片层20200的整体形状为矩形，该矩形的长度为97mm，宽度为22mm。辐射贴片层20上，矩形通槽的长度为25mm，宽度为8mm。辐射贴片层20包括第一长边、与第一长边互相平行的第二长边、第三短边和与第三短边互相平行的第四短边。矩形通槽的长边与辐射贴片层的长边互相平行。矩形通槽的一条长边与辐射贴片层第一长边之间的距离为1.5mm，矩形通槽的一条短边与辐射贴片层第三短边之间的距离为4.5mm。U形槽221、U形槽222、U 形槽223、U形槽224、U形槽225和U形槽226的深度分别为13mm、 14mm、7.5mm、7mm、13mm和7mm，除U型槽223和U型槽226的宽度为1.75mm外，其余U型槽的宽度均为2mm。U型槽222与U型槽221、U型槽223之间的距离分别为12mm和14mm，U型槽225与U 型槽224、U型槽226之间的距离分别为12mm和14mm，U型槽221 和U型槽226与第四短边之间的距离为分别为24.5mm和15.75mm。

可选的，在本实用新型的某些实施例中，辐射贴片层和通槽的形状为圆角矩形，其圆角的半径为0.5-1mm。

本实用新型提供的微带天线100具有剖面低、重量轻、体积小、柔性好等特点，能广泛地应用于无线通信领域。

本实用新型实施例还提供一种柔性抗金属电子标签，包括电子芯片和上述任一实施例提供的微带天线100。

请参阅图4，在一些实施例中，柔性抗金属电子标签400由上至下依次设置的面标层401，第三黏胶层402，芯片线路层403。芯片线路层 403包括电子芯片和上述任一实施例提供的微带天线100，其中，微带天线100是用来辐射或接收无线电波的装置。电子芯片位于辐射贴片层 20的馈电点212，电子芯片具有一定的存储容量，可存储各类目标物品的数据信息，并对微带天线100收发的信号进行解调、解码、编码和调制等操作。电子芯片具有唯一的识别码，用来表示柔性抗金属电子标签 400所附着的物体。电子芯片可以采用任意合适的芯片，如超高频芯片 Monza R6。

在另一些实施例中，柔性抗金属电子标签400还包括第四黏胶层404 和离型层405，其中，第四黏胶层404设置于芯片线路层403和离型层 405之间。离型层405为普通离型纸层，将离型层405从电子标签400 上剥离后，第四黏胶层404仍附在芯片线路层403的背面，使用时，电子标签通过第四黏胶层404整体贴在需要的位置。其中，第三黏胶层402 和第四黏胶层404可以由任何合适材料，通过合适配方制作而成。

本实用新型实施例提供的柔性抗电子标签可被设计成支持任意一种工作方式的电子标签。例如，有源电子标签、无源电子标签和半无源电子标签。

电磁波主要在绝缘介质中或在除导体以外的空间中传播。当电磁波发射到导体表面时，几乎完全被导体反射，只有极小部分能渗入到导体表面。当普通电子标签贴于金属表面时，阅读器询问信号的反射波与入射波的相位相反，从而导致能量被抵消，标签天线难以获得足够的能量来激活标签芯片，使标签天线的辐射效率严重衰减。此外，金属表面也会对影响标签天线和电子芯片之间的阻抗匹配，从而降低标签的可读性。

本实用新型实施例中微带天线100由辐射贴片层20、介质层30和接地层40共同构成。接地层40的设置不但使金属表面不会影响标签的读取效果，反而使金属表面反射的电磁场与微带天线100的电磁场在垂直于柔性抗金属电子标签400的远场实现叠加，进一步提高柔性抗金属电子标签400的读取距离。另外，通过调整矩形通槽和U形槽的大小来调节微带天线100的输入阻抗，减小金属表面对微带天线100和电子芯片阻抗匹配的影响。

需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种微带天线，其特征在于，所述微带天线依次包括：辐射贴片层、介质层和接地层；

所述介质层为泡棉层；

所述辐射贴片层包括第一辐射单元和第二辐射单元，所述第一辐射单元上开设通槽，所述第二辐射单元为连续弯折的弯折单元；

所述第一辐射单元设置有馈电端，所述馈电端与所述通槽连通。

2.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述通槽的形状为矩形。

3.根据权利要求1或2所述的微带天线，其特征在于，所述介质层的厚度为0.5-1.5mm。

4.根据权利要求3所述的微带天线，其特征在于，所述弯折单元为S型弯折单元，所述S型弯折单元的弯折次数为5次或6次。

5.根据权利要求4所述的微带天线，其特征在于，所述S型弯折单元包括连接边和折叠边，所述连接边和所述折叠边之间的夹角为直角。

6.根据权利要求5所述的微带天线，其特征在于，所述折叠边的中心位于同一直线上。

7.根据权利要求6所述的微带天线，其特征在于，所述第一辐射单元的形状为矩形，所述第一辐射单元和所述第二辐射单元为一体结构。

8.根据权利要求5所述的微带天线，其特征在于，所述介质层和辐射贴片层之间设有第一黏胶层，所述介质层和所述接地层之间设有第二黏胶层。

9.一种柔性抗金属电子标签，其特征在于，所述柔性抗金属电子标签依次包括：面标层、第三黏胶层和芯片线路层；

所述芯片线路层包括电子芯片和如权利要求1-8任一项所述的微带天线，所述电子芯片通过所述馈电端与所述微带天线连接。

10.如权利要求9所述的柔性抗金属电子标签，其特征在于，所述柔性抗金属电子标签还包括第四黏胶层和离型纸层；

所述第四黏胶层设置于所述芯片线路层和所述离型纸层之间。

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