CN210836173U - 电子标签天线、电子标签和rfid系统 - Google Patents

Abstract

一种电子标签天线、电子标签和RFID系统，其中，电子标签天线包括：辐射单元及阻抗小环；辐射单元开设有凹槽，阻抗小环与辐射单元连接并位于凹槽内，辐射单元环绕阻抗小环延伸形成有振子臂；阻抗小环包括弯折部和直线部，弯折部的第一端和直线部的第一端分别与辐射单元连接，弯折部的第二端和直线部的第二端连接。上述电子标签天线、电子标签和RFID系统，增加了线路长度，实现芯片与电子标签天线的阻抗匹配，且辐射面积大，一方面电子标签天线可从读写器接收更多的能量，传递给芯片，另一方面也可从芯片处获得更多的能量辐射出去，从而大大提高了电子标签的读取距离。

Description

电子标签天线、电子标签和RFID系统

技术领域

本实用新型涉及电力计量技术领域，特别是涉及一种电子标签天线、电子标签和RFID系统。

背景技术

RFID(Radio Frequency Identification，无线射频识别)是一种非接触式的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号的空间耦合或反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。无线射频识别技术，无方向性限制、无须人工干预，可以高效地与自动化设备进行结合。利用超高频RFID(UHF RFID)技术不但能自动识别高速运动物体，且同时可识别多个标识物。RFID技术最突出的特点是：(1)可以非接触识读，距离可以从十厘米至几十米；(2)可批量识别高速运动物体；(3)抗恶劣、复杂环境；(4)信息存储量大并且保密性强；(5)可以做到真正意义上的“一码一物”做到物品实时追溯。

RFID系统一般都由读写器、数据管理系统(PC机)和电子标签(应答器)组成，电子标签应放置在要识别的物体上，可以发送和接收信息，可根据收到的操作命令作读/写等处理；阅读器是采集应答器信息并对应答器发出操作命令的装置，发出的命令包括读/写，选择，取消选择等命令。

天线作为一种接收和发射电磁波的设备，是无线通信和雷达系统中的一个关键部件，它是自由空间和传输线的接口，通常称为“电子眼”或“电子耳”。天线在各种无线电技术设备中的作用基本上是相同的。任何无线电技术设备都是通过电磁波来传送信号的，它必须有能辐射或接收电磁波的装置，天线就是这种装置，因此天线的作用首先就是辐射和接收电磁波。

电子标签上设置有电子标签天线，以用于辐射和接收电磁波。天线的阻抗设计需要和芯片阻抗达到共轭匹配才能实现功率的最大传输，实现读取距离的最大化。但由于天线尺寸的缩减，天线的辐射增益将大大衰减，让天线的阻抗匹配难度增加，读取距离缩减。

实用新型内容

基于此，有必要针对由于天线尺寸的缩减，天线的辐射增益将大大衰减，让天线的阻抗匹配难度增加的问题，提供一种电子标签天线、电子标签和RFID系统。

一种电子标签天线，包括：辐射单元及阻抗小环；所述辐射单元开设有凹槽，所述阻抗小环与所述辐射单元连接并位于所述凹槽内，所述辐射单元环绕所述阻抗小环延伸形成有振子臂；所述阻抗小环包括弯折部和直线部，所述弯折部的第一端和所述直线部的第一端分别与所述辐射单元连接，所述弯折部的第二端和所述直线部的第二端连接。

在其中一个实施例中，所述弯折部的第一端和所述直线部的第一端分别与所述辐射单元的同一侧边连接，所述弯折部沿远离所述侧边的方向弯折延伸呈S型排列，所述直线部沿远离所述侧边的方向直线延伸。

在其中一个实施例中，所述弯折部包括多个连接子部和“П”字形的弯折子部，各所述弯折子部之间平行间隔设置并通过所述连接子部连接，且一所述连接子部的端部作为所述弯折部的第一端与所述辐射单元连接，各所述连接子部分别与所述直线部平行。

在其中一个实施例中，各所述弯折子部之间的距离小于2mm。

在其中一个实施例中，各所述连接子部与所述直线部的距离小于2mm。

在其中一个实施例中，所述凹槽位于所述辐射单元的边缘。

在其中一个实施例中，所述辐射单元的形状为矩形，所述凹槽的长度为所述辐射单元的长度的五分之一至四分之一，所述凹槽的宽度为所述辐射单元的宽度的三分之一到二分之一。

一种电子标签，包括基板和如上任一实施例所述的电子标签天线，所述电子标签天线设置在所述基板的表面。

在其中一个实施例中，所述基板上还设置有芯片，所述阻抗小环开设有安装孔，所述芯片位于所述安装孔内。

一种RFID系统，包括读写器、数据管理系统和如上任一实施例所述的电子标签，所述读写器分别与所述电子标签和所述数据管理系统通信连接。

上述电子标签天线、电子标签和RFID系统，通过使电子标签天线包括辐射单元及阻抗小环，将阻抗小环设置于辐射单元的凹槽内，辐射单元延伸形成的振子臂环绕阻抗小环设置，并使阻抗小环设置成包括直线部和S型排列的弯折部，通过线路弯折，增加了线路长度，实现芯片与电子标签天线的阻抗匹配，且辐射面积大，一方面电子标签天线可从读写器接收更多的能量，传递给芯片，另一方面也可从芯片处获得更多的能量辐射出去，从而大大提高了电子标签的读取距离。

附图说明

图1为本申请一实施例的电子标签天线的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。并且，本实用新型中的“上方”和“下方”仅表示相对位置，并不表示绝对位置。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

此外，术语“第一”、“第二”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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

为了更便于理解本申请的电子标签天线，下面将结合附图对本申请的电子标签天线做进一步说明。

在其中一个实施例中，如图1所示，该电子标签天线10包括：辐射单元100及阻抗小环200。所述辐射单元100开设有凹槽，所述阻抗小环与所述辐射单元连接并位于所述凹槽101内，所述辐射单100元环绕所述阻抗小环200延伸形成有振子臂300。

所述阻抗小环200包括弯折部210和直线部220，所述弯折部210的第一端和所述直线部220的第一端分别与所述辐射单元100连接，所述弯折部210的第二端和所述直线部220的第二端连接，所述弯折部210呈S型排列。

上述电子标签天线10，通过设置辐射单元100及阻抗小环200，将阻抗小环200设置于辐射单元100的凹槽101内，辐射单元100延伸形成的振子臂300环绕阻抗小环200设置，并使阻抗小环200设置成包括直线部220和S型排列的弯折部210，通过线路弯折，增加了线路长度，实现芯片与电子标签天线的阻抗匹配，且辐射面积大，一方面电子标签天线可从读写器接收更多的能量，传递给芯片，另一方面也可从芯片处获得更多的能量辐射出去，从而大大提高了电子标签的读取距离。

在其中一个实施例中，所述阻抗小环与所述振子臂之间的部分的凹槽的深度可调节，从而可调节所述电子标签天线的阻抗匹配。

为了既能缩减天线尺寸，又能保证辐射面积，在其中一个实施例中，所述振子臂靠近所述阻抗小环设置。在其中一个实施例中，所述振子臂位于所述凹槽内。这样，使得辐射单元、阻抗小环和振子臂三者之间设置紧凑，既能缩减天线尺寸，又能保证辐射面积。

为了能够增加阻抗小环的线路长度，在其中一个实施例中，所述弯折部的第一端和所述直线部的第一端分别与所述辐射单元的同一侧边连接，所述弯折部沿远离所述侧边的方向弯折延伸呈S型排列，所述直线部沿远离所述侧边的方向直线延伸。这样，可使弯折部和直线部均从辐射单元的同一侧边开始远离该侧边的方向延伸，结构有序紧凑，能够增加阻抗小环的线路长度。

为了形成S型的弯折部，在其中一个实施例中，所述弯折部包括多个连接子部和“П”字形的弯折子部，各所述弯折子部之间平行间隔设置并通过所述连接子部连接，且一所述连接子部的端部作为所述弯折部的第一端与所述辐射单元连接，各所述连接子部分别与所述直线部平行。这样，通过设置“П”字形的弯折子部和连接子部，能够形成S型的弯折部。

为了增加阻抗小环的线路长度，在其中一个实施例中，各所述弯折子部之间的距离小于2mm。在其中一个实施例中，各所述连接子部与所述直线部的距离小于2mm。这样，充分利用了辐射单元的凹槽的空间，增加了阻抗小环的线路长度，保证了电子标签天线的辐射增益，从而大大提高了电子标签的读取距离。

为了方便形成阻抗小环，在其中一个实施例中，所述凹槽位于所述辐射单元的边缘。通过将凹槽开设在辐射单元的边缘，则可在边缘处方便形成阻抗小环。

为了保证天线的辐射增益，在其中一个实施例中，所述辐射单元的形状为矩形，所述凹槽的长度为所述辐射单元的长度的五分之一至四分之一，所述凹槽的宽度为所述辐射单元的宽度的三分之一到二分之一。这样，凹槽的面积较小，能够保证天线的辐射增益。

在一实施例中，本申请的电子标签天线采用的是蚀刻天线，工艺是精密蚀刻，其流程如下：

(1)挠性聚酯覆铝板基材：采用软板专用的合成树脂胶(环氧胶、丙烯酸胶)将铝箔与聚酯膜压合在一起，经高温后固化后而成，其电性能、耐高温性、耐腐蚀性较强。

(2)贴感光感膜/印感光油墨：通过滚压的方式将一层感光膜贴敷在基材的金属面；或在基材的金属面印上一层感光湿膜，经干燥后使用。

(3)曝光：通过自动连续曝光机，自动对位曝光将菲林上的电路图性转移到感光膜上。

(4)显像：将未曝光的地方冲洗掉，显现出被感光膜覆盖的线路图。

(5)蚀刻：将裸露的金属用酸性药液将其蚀刻掉。

(6)退膜：最后将保护线路的感光膜去掉，露出金属线路。

其特点如下：

(1)蚀刻天线其线路的精度高，其线宽能控制在±0.03mm，而印刷的线宽只能控制在±0.1mm。这样蚀刻天线因为其精度高，特性能够与读写机的询问信号更好地匹配，同时在天线的阻抗、应用到物品上的射频性能等都很好。

(2)蚀刻天线的线路最细能做到0.075mm，而印刷天线只能做到0.15mm，这样用蚀刻天线能在有限的空间里制作出更小的天线，也就是高精密天线。

(3)蚀刻天线的柔性好、能任意的弯曲(弯折可达上万次)、耐高低温、耐潮湿、耐腐蚀性强、电性能稳定，可以满足多种条件下的需求。

(4)使用时间长。一般印刷的RFID标签耐用年限为二至三年，但蚀刻的RFID标签耐用年限可达十年以上。在其中一个实施例中，本申请还公开一种电子标签，所述电子标签包括基板和如上任一实施例所述的电子标签天线，所述电子标签天线设置在所述基板的表面。

在其中一个实施例中，所述基板上还设置有芯片，所述阻抗小环开设有安装孔，所述芯片位于所述安装孔内。在其中一个实施例中，所述芯片与所述阻抗小环实现共轭匹配。

在其中一个实施例中，所述基材的各个角倒圆角设置。在其中一个实施例中，所述基材包括依次层叠设置的胶带、铝箔、泡棉、塑料隔离架、封装标签，所述电子标签天线设置在所述封装标签上。在一实施例中，所述基材的材料为PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)或ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)。

上述电子标签，通过使电子标签天线包括辐射单元及阻抗小环，将阻抗小环设置于辐射单元的凹槽内，辐射单元延伸形成的振子臂环绕阻抗小环设置，并使阻抗小环设置成包括直线部和S型排列的弯折部，通过线路弯折，增加了线路长度，实现芯片与电子标签天线的阻抗匹配，且辐射面积大，一方面电子标签天线可从读写器接收更多的能量，传递给芯片，另一方面也可从芯片处获得更多的能量辐射出去，从而大大提高了电子标签的读取距离。

在一实施例中，本申请的电子标签采用抗金属设计，金属对射频信号有很大的影响(因为射频信号是电磁信号，而金属对电磁信号有吸附作用)，本申请的抗金属标签，其工作原理主要是靠与金属隔离的介质(提高金属表面和标签天下天线的距离)，同时把金属当做反射面，提高标签在金属上的特性。这样，抗金属标签用一种特殊的防磁性吸波材料封装成的电子标签，解决了电子标签不能附着于金属表面使用的难题。

在一实施例中，使用电子标签时，电子标签天线与金属表面间距离的选择：将读写器发出的电池波看作入射波，金属的感应磁场看作反射波，在金属表面两者有180°的相位差，两者完全抵消，因此标签读取性能极差。将天线与金属表面间距拉开，随着间距的增大，入射波与反射波的相位也随之变化，在某些距离上反射波能与入射波叠加，反而增加了标签的读写性能。设法在金属表面设置对电磁波进行二次反射，从而使其电场位相与原始电场相同，提高标签的读取率。

在一实施例中，使用电子标签时，在金属表面与标签之间放置一片铝箔，从而对磁场产生影响，所附加的铝箔不是简单缓解金属表面对读取标签的负面效应，而是与金属表面配合起到了大大增强射频信号对标签的感应能力，从而使得标签在金属表面及其它材料上都能发挥良好的性能。

在一实施例中，本申请的电子标签在硬质标签里属于高性能抗金属超薄型的RFID计量标签，它的厚度很薄，方便粘贴在各种工业资产或可循环式运输周转件上，不易掉落，经久耐用，另外该款计量标签四角为圆角保证其使用过程中不会刮伤客户，产品达到IP68防水防尘标准。

在其中一个实施例中，本申请还公开一种RFID系统，所述RFID系统包括读写器、数据管理系统和如上任一实施例所述的电子标签，所述读写器分别与所述电子标签和所述数据管理系统通信连接。

在其中一个实施例中，RFID系统的工作原理为：将计量电子标签贴于各种工业资产或可循环式运输周转件上，就可以同时对多个工业资产或可循环式运输周转件进行识别。本产品识别原理是：阅读器通过发射天线发送特定频率的射频信号，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，计量电子标签被激活，使得计量电子标签将自身编码信息通过内置射频天线发射出去；阅读器的接收天线接收到从标签发出来的调制信号，经天线调节器传送到阅读器信号处理模块，经解调和解码后将有效信息送至数据管理系统，数据管理系统根据系统工作的流程产生相应的操作。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电子标签天线，其特征在于，所述电子标签天线包括：辐射单元及阻抗小环；

所述辐射单元开设有凹槽，所述阻抗小环与所述辐射单元连接并位于所述凹槽内，所述辐射单元环绕所述阻抗小环延伸形成有振子臂；

所述阻抗小环包括弯折部和直线部，所述弯折部的第一端和所述直线部的第一端分别与所述辐射单元连接，所述弯折部的第二端和所述直线部的第二端连接。

2.根据权利要求1所述的电子标签天线，其特征在于，所述弯折部的第一端和所述直线部的第一端分别与所述辐射单元的同一侧边连接，所述弯折部沿远离所述侧边的方向弯折延伸呈S型排列，所述直线部沿远离所述侧边的方向直线延伸。

3.根据权利要求2所述的电子标签天线，其特征在于，所述弯折部包括多个连接子部和“П”字形的弯折子部，各所述弯折子部之间平行间隔设置并通过所述连接子部连接，且一所述连接子部的端部作为所述弯折部的第一端与所述辐射单元连接，各所述连接子部分别与所述直线部平行。

4.根据权利要求3所述的电子标签天线，其特征在于，各所述弯折子部之间的距离小于2mm。

5.根据权利要求3所述的电子标签天线，其特征在于，各所述连接子部与所述直线部的距离小于2mm。

6.根据权利要求1所述的电子标签天线，其特征在于，所述凹槽位于所述辐射单元的边缘。

7.根据权利要求1所述的电子标签天线，其特征在于，所述辐射单元的形状为矩形，所述凹槽的长度为所述辐射单元的长度的五分之一至四分之一，所述凹槽的宽度为所述辐射单元的宽度的三分之一到二分之一。

8.一种电子标签，其特征在于，包括基板和如权利要求1至7中任一项所述的电子标签天线，所述电子标签天线设置在所述基板的表面。

9.根据权利要求8所述的电子标签，其特征在于，所述基板上还设置有芯片，所述阻抗小环开设有安装孔，所述芯片位于所述安装孔内。

10.一种RFID系统，其特征在于，包括读写器、数据管理系统和如权利要求8或9所述的电子标签，所述读写器分别与所述电子标签和所述数据管理系统通信连接。

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