CN211699013U - 一种双频rfid抗金属标识牌智能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双频RFID抗金属标识牌智能装置，上述智能装置采用上下双芯片双天线结构，包括依次叠加的金属背板、超高频矩形缺口贴片天线、高频圆角矩形环天线；上述超高频矩形缺口贴片天线是包括超高频芯片的RFID标识牌，工作在超高频段；上述高频圆角矩形环天线是包括高频芯片的RFID标识牌，工作在高频段。有益效果是支持多频段多协议安全鉴别和数据通信、识读距离长、能够在金属环境下稳定识读。

Description

一种双频RFID抗金属标识牌智能装置

【技术领域】

本实用新型涉及射频电子标签技术领域，具体涉及一种双频RFID抗金属标识牌智能装置。

【背景技术】

随着全球经济、科技发展，各种新型产业、技术飞速发展。RFID无线射频识别就是近些年兴起的高科技产业，该技术广泛应用在物联网行业，在物流、零售、教育、交通、航天、仓储、医疗等领域得到广泛应用。无线射频识别(Radio Frequency Identification，简称RFID)技术是利用射频信号通过反向散射和电磁场耦合的方式实现自动识别和无线数据传输的技术。简言之是可以利用无线射频识别技术对物体进行标识，可对物体数据进行读写数据传输、共享、盘点、定位等操作。

在人员登记、病患隔离方面，需要远距离通信隔离。如果人人携带一款智能化的标识牌，在智能标识牌上登记自己的姓名，年龄，职业，工号，单位，学校，出入情况，身体情况，门禁权限等信息，就可以有效有序对人员进行管理。随着射频识别产业的兴起，标识牌可被赋予智能化的标签，智能标识牌可以利用射频识别技术进行数据存储，安全加密，鉴别通信，门禁权限使用，身份智能识别，所以设计一种智能标识牌显得尤为必要。

无线射频识别技术受环境因素影响较大，不同环境下性能，稳定性大不相同。而传统的智能标识牌设计大多数采用单道频段，且在人体携带的环境下，射频信号容易被人体吸收，降低智能标识牌的识别性能、稳定一致性，而采用双频设计的智能标识牌射频信号会形成涡流相互干扰，导致识读距离一般不超过20cm，做不到远距离通信；不能满足市场需求。而当人体移动时又处在金属环境下，更加难对智能标识牌有效安全鉴别。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是，提供一种支持多频段多协议安全鉴别和数据通信、识读距离长、能够在金属环境下稳定识读的电子标识牌。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是一种双频RFID抗金属标识牌智能装置，上述智能装置采用上下双芯片双天线结构，包括依次叠加的金属背板、超高频矩形缺口贴片天线、高频圆角矩形环天线；上述超高频矩形缺口贴片天线是包括超高频芯片的RFID标识牌，工作在超高频段；上述高频圆角矩形环天线是包括高频芯片的RFID标识牌，工作在高频段。

优选地，上述智能装置工作在13.56MHz高频段和860MHz～960MHz超高频段。

优选地，上述智能装置还包括塑料上层盖板和塑料下层盖板；上述超高频矩形缺口贴片天线嵌入塑料下层盖板的里面，上述超高频芯片使用银线通过打线的方式与超高频矩形缺口贴片天线实现电连接；上述高频圆角矩形环天线嵌入塑料上层盖板的里面，上述高频芯片使用焊锡通过焊接的方式与高频圆角矩形环天线实现电连接；上述超高频矩形缺口贴片天线和上述高频圆角矩形环天线被塑料下层盖板和塑料上层盖板包围在内，上述塑料下层盖板和塑料上层盖板通过超声波的方式密封在一起；上述塑料下层盖板的背面通过聚酯塑料软胶与上述金属背板的背面粘合在一起；有一个通孔穿过上述金属背板、塑料下层盖板和塑料上层盖板的底部。

优选地，上述超高频矩形缺口贴片天线由超高频馈电层、超高频矩形缺口贴片天线辐射面和超高频矩形缺口贴片天线接地面组成；上述超高频矩形缺口贴片天线采用银浆印刷在陶瓷胚体上；上述超高频芯片使用银线通过打线的方式固定在超高频馈电层上；上述超高频馈电层与超高频矩形缺口贴片天线辐射面电性能连接，使用黑胶覆盖保护上述超高频芯片不受物理损害；上述超高频馈电层为圆形区域。

优选地，上述超高频矩形缺口贴片天线辐射面采用银浆印刷在陶瓷胚体正面；上述超高频矩形缺口贴片天线辐射面外形形似一个房屋平面结构，所述房屋平面两边各有三个相互对称的矩形缺口，所述房屋平面顶部有一个矩形缺口。

优选地，上述超高频矩形缺口贴片天线接地面采用银浆印刷在陶瓷胚体背面；上述超高频矩形缺口贴片天线接地面外形形似一个房屋平面结构；上述超高频矩形缺口贴片天线接地面以印刷银浆的方式与上述超高频馈电层电性能连接。

优选地，上述高频圆角矩形环天线由高频馈电层、高频圆角矩形环天线第一过孔、高频圆角矩形环天线第二过孔、高频圆角矩形环天线高频线圈、高频圆角矩形环天线过桥线和高频匹配电容焊脚组成；上述高频圆角矩形环天线第一过孔孔内覆铜，连接高频圆角矩形环天线高频线圈和高频圆角矩形环天线过桥线的起点；上述高频圆角矩形环天线第二过孔孔内覆铜，连接高频圆角矩形环天线过桥线的终点和高频匹配电容焊脚；上述高频芯片使用焊锡通过焊接的方式焊接在高频圆角矩形环天线高频线圈上；上述高频馈电层与高频圆角矩形环天线高频线圈电性能连接，使用黑胶覆盖保护上述高频芯片不受物理损害；上述高频馈电层为圆形区域。

优选地，上述高频圆角矩形环天线高频线圈采用铜箔材料以蚀刻的方式覆铜在PCB介质基板正面；上述高频圆角矩形环天线高频线圈外形似矩形环形三层圈；上述高频圆角矩形环天线过桥线采用铜箔材料以蚀刻层压的方式覆铜嵌入在PCB介质基板反面；上述高频圆角矩形环天线过桥线外形似一个倾斜的直线段；上述高频匹配电容焊脚与上述高频馈电层并联，通过调节匹配电容进行阻抗调节。

优选地，上述金属背板采用铜材料制作而成；上述金属背板与上述超高频矩形缺口贴片天线进行耦合，增大上述超高频矩形缺口贴片天线射频发射信号。

优选地，上述塑料上层盖板和塑料上层盖板采用环氧聚酯材料。

本实用新型一种双频RFID抗金属标识牌智能装置有以下有益效果：工作在13.56MHz高频频段和860MHz～960MHz超高频段，采用上下双芯片双天线设计结构，可实现双频段多协议安全鉴别和数据通信；超高频矩形缺口贴片天线采用开路偶极子天线设计结构，以6个矩形缺口的形式，利用了金属背板的金属环境，提高了抗金属特性和性能稳定性，并降低了人体对超高频电磁波的吸收作用，有效识读距离可达到100cm；高频圆角矩形环天线采用圆角矩形环形多圈线圈的天线设计结构，并使用匹配电容进行阻抗调节，有效的减小了射频信号之间的涡流干扰，具有很强的实用性和创新性，克服了智能标识牌射频信号之间的涡流干扰和射频信号被人体吸收导致识读距离短的问题。

【附图说明】

图1是一种双频RFID抗金属标识牌智能装置超高频矩形缺口贴片天线俯视图。

图2是一种双频RFID抗金属标识牌智能装置高频圆角矩形环天线俯视图。

图3是一种双频RFID抗金属标识牌智能装置高频圆角矩形环天线仰视图。

图4是一种双频RFID抗金属标识牌智能装置金属背板俯视图。

附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：

1、金属背板，11、通孔；

2、超高频芯片，21、陶瓷胚体，22、超高频矩形缺口贴片天线辐射面， 23、超高频馈电层；

3、高频芯片，31、PCB介质基板，32、高频圆角矩形环天线第一过孔，33、高频圆角矩形环天线第二过孔，34、高频圆角矩形环天线过桥线，35、高频圆角矩形环天线高频线圈，36、高频匹配电容焊脚，37、高频馈电层。

【具体实施方式】

下面结合实施例并参照附图对本实用新型作进一步描述。

实施例一

本实施例实现一种双频RFID抗金属标识牌智能装置。

本实施例为了克服传统智能标识牌不支持多频段多协议安全鉴别；为了克服智能标识牌射频信号之间的涡流干扰和射频信号被人体吸收导致识读距离短的技术问题；为了克服金属环境以及在人体移动时对智能标识牌稳定性的难题，提供一种双频RFID抗金属标识牌智能装置。

本实施例一种双频RFID抗金属标识牌智能装置，工作在13.56MHz高频频段和860MHz～960MHz超高频段，长度为50±0.5mm，宽度为30±0.5mm，厚度为6±0.1mm；采用上下双芯片双天线设计结构，可实现双频段多协议安全鉴别和数据通信，实际佩戴时识读距离达到100cm。

本实施例一种双频RFID抗金属标识牌智能装置主要由超高频矩形缺口贴片天线、超高频芯片和高频圆角矩形环天线、高频芯片、塑料双层盖板和金属背板组成。超高频矩形缺口贴片天线采用开路偶极子天线设计结构，以6个矩形缺口的形式，利用金属背板的金属环境，提高了抗金属特性和性能稳定性，并降低了人体对超高频电磁波的吸收作用；有效识读距离可达到100cm；高频圆角矩形环天线采用圆角矩形环形多圈线圈的天线设计结构，并使用匹配电容进行阻抗调节，有效的减小了射频信号之间的涡流干扰；具有很强的实用性和创新性。

上述超高频矩形缺口贴片天线嵌入塑料下层盖板的里面，上述超高频芯片使用银线通过打线的方式与超高频矩形缺口贴片天线实现电连接；上述高频圆角矩形环天线嵌入塑料上层盖板的里面，上述高频芯片使用焊锡通过焊接的方式与高频圆角矩形环天线实现电连接，上述超高频矩形缺口贴片天线和上述高频圆角矩形环天线被塑料双层盖板包围在内，上述塑料上下层盖板通过超声波的方式密封在一起，且底部有一个直径3mm的通孔，上述塑料下层盖板的背面通过聚酯塑料软胶与上述金属背板的背面粘合在一起；上述金属背板底部有一个直径为3mm的通孔与上述塑料双层盖板底部的通孔相通且位置相同。

附图1是本实施例一种双频RFID抗金属标识牌智能装置超高频矩形缺口贴片天线俯视图。如图1所示，上述超高频矩形缺口贴片天线，采用银浆印刷在陶瓷胚体正面，银浆厚度0.03mm，陶瓷胚体厚度为1mm；上述超高频矩形缺口贴片天线由超高频芯片，超高频馈电层、超高频矩形缺口贴片天线辐射面、超高频矩形缺口贴片天线接地面组成；所述超高频矩形缺口贴片天线辐射面长 29±0.5mm，宽17±0.5mm；所述超高频芯片使用银线通过打线的方式固定在超高频馈电层上；所述超高频馈电层与超高频矩形缺口贴片天线辐射面电性能连接，最后使用黑胶覆盖，保护芯片不受物理损害；所述超高频馈电层是直径为 4mm的圆形区域。

所述超高频矩形缺口贴片天线辐射面外形形似一个房屋平面结构，房屋平面两边各有3个矩形缺口；矩形长度为2.5±0.1mm，宽宽为1.5±0.1mm，且矩形缺口位置相互对称。房屋平面顶部有一个长6±0.5mm，宽0.5±0.1mm的矩形缺口。所述房屋平面结构上边长为10±0.5mm，下边长为17±0.5mm，高度为20mm，斜边长为6±0.5mm；所述房屋平面形状结构利用电磁耦合原理可减弱人体中水分对超高频射频信号的吸收；而所述6个缺口可有效调节所述超高频矩形缺口贴片天线的谐振，提高本实施例一种双频RFID抗金属标识牌智能装置性能，增大识读距离。

所述超高频矩形缺口贴片天线接地面，采用银浆印刷在陶瓷胚体背面，银浆厚度0.03mm，陶瓷胚体厚度为1mm；所述超高频矩形缺口贴片天线接地面外形形似一个房屋平面结构。所述房屋平面结构上边长为12±0.5mm，下边长为 17±0.5mm，高度为22mm，斜边长为8±0.5mm；所述超高频矩形缺口贴片天线接地面以印刷银浆的方式与所述超高频馈电层电性能连接。

附图2是本实施例一种双频RFID抗金属标识牌智能装置高频圆角矩形环天线俯视图。如图2所示，上述高频圆角矩形环天线由高频圆角矩形环天线第一过孔、高频圆角矩形环天线第二过孔、高频芯片、高频馈电层、高频圆角矩形环天线高频线圈、高频圆角矩形环天线过桥线、高频匹配电容焊脚组成；长度为36±0.5mm，宽度为20±0.5mm；所述高频圆角矩形环天线第一过孔直径为0.2mm，孔内覆铜连接高频圆角矩形环天线高频线圈和高频圆角矩形环天线过桥线的起点；所述高频圆角矩形环天线第二过孔直径为0.2mm，孔内覆铜连接高频圆角矩形环天线过桥线的终点和高频匹配电容焊脚；所述高频圆角矩形环天线第一过孔和所述高频圆角矩形环天线第二过孔起到连接高频圆角矩形环天线高频线圈和高频圆角矩形环天线过桥线的作用。所述高频芯片使用焊锡通过焊接的方式焊接在高频圆角矩形环天线高频线圈上。所述高频馈电层与高频圆角矩形环天线高频线圈电性能连接，最后使用黑胶覆盖，保护高频芯片不受物理损害；所述高频馈电层是直径为4mm的圆形区域。

上述高频圆角矩形环天线高频线圈采用铜箔材料以蚀刻的方式覆铜在PCB 介质基板正面，PCB介质基板厚度为1±0.5mm；铜箔材料厚度0.01-0.02mm，外圈长36±0.5mm，宽20±0.5mm，内圈长34±0.5mm，宽18mm；内外线圈之间的间距0.2mm，线圈宽度0.6mm；所述高频圆角矩形环天线高频线圈外形似一个圆角半径为5mm的长36±0.5mm，宽20±0.5mm的矩形环形三层圈。

附图3是本实施例一种双频RFID抗金属标识牌智能装置高频圆角矩形环天线仰视图。如图3所示，上述高频圆角矩形环天线过桥线采用铜箔材料以蚀刻层压的方式覆铜嵌入在PCB介质基板反面，铜箔材料厚度0.01-0.02mm，所述高频圆角矩形环天线过桥线与所述高频圆角矩形环天线高频线圈距离为 0.7mm，所述高频圆角矩形环天线过桥线通过所述高频圆角矩形环天线第一过孔和所述高频圆角矩形环天线第二过孔与所述高频圆角矩形环天线高频线圈相连。所述高频圆角矩形环天线过桥线长8±0.5mm，宽0.6±0.1mm；所述高频圆角矩形环天线过桥线外形似一个倾斜30°的直线段。

上述高频匹配电容焊脚与上述高频馈电层并联，长2mm，宽0.8mm；通过调节匹配电容进行阻抗调节，配合矩形环形多圈线圈的天线设计结构，有效的减小了超高频电子标签的涡流干扰；佩戴时有效识读距离达到100cm。

附图4是本实施例一种双频RFID抗金属标识牌智能装置金属背板俯视图。如图4所示，上述金属背板采用使用铜材料制作而成，长度为40±0.5mm，宽度为30±0.5mm，厚度为2±0.5mm；所述金属背板底部居中位置有一个直径为 3mm的通孔，与所述塑料双层盖板通孔相通，可允许挂绳、挂链过孔携带。所述金属背板背面与所述塑料下层盖板的背面通过聚酯塑料软胶粘合在一起，防水美观。所述金属背板与所述超高频矩形缺口贴片天线进行耦合，增大所述超高频矩形缺口贴片天线射频发射信号；所述金属背板有效利用了金属环境，降低了人体对超高频电磁波的吸收作用。

上述塑料双层盖板采用环氧聚酯材料，分为上下两层，长度为40±0.5mm，宽度为20±0.5mm，单层厚度为2±0.1mm，所述上下两层塑料双层盖板通过超声波密封在一起，所述塑料双层盖板通过聚酯塑料软胶与所述金属背板背面粘合在一起，所述塑料双层盖板把所述超高频矩形缺口贴片天线、所述高频圆角矩形环天线嵌入在内。所述塑料双层盖板底部居中位置有一个直径3mm的通孔，所述通孔与所述金属背板底部的通孔相通且位置相同。所述塑料双层盖板和所述金属背板表面可以个性化印刷图案，颜色，等信息。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种双频RFID抗金属标识牌智能装置，其特征在于：所述智能装置采用上下双芯片双天线结构，包括依次叠加的金属背板、超高频矩形缺口贴片天线、高频圆角矩形环天线；所述超高频矩形缺口贴片天线是包括超高频芯片的RFID标识牌，工作在超高频段；所述高频圆角矩形环天线是包括高频芯片的RFID标识牌，工作在高频段。

2.根据权利要求1所述的一种双频RFID抗金属标识牌智能装置，其特征在于：所述智能装置工作在13.56MHz高频段和860MHz～960MHz超高频段。

3.根据权利要求1所述的一种双频RFID抗金属标识牌智能装置，其特征在于：所述智能装置还包括塑料上层盖板和塑料下层盖板；所述超高频矩形缺口贴片天线嵌入塑料下层盖板的里面，所述超高频芯片使用银线通过打线的方式与超高频矩形缺口贴片天线实现电连接；所述高频圆角矩形环天线嵌入塑料上层盖板的里面，所述高频芯片使用焊锡通过焊接的方式与高频圆角矩形环天线实现电连接；所述超高频矩形缺口贴片天线和所述高频圆角矩形环天线被塑料下层盖板和塑料上层盖板包围在内，所述塑料下层盖板和塑料上层盖板通过超声波的方式密封在一起；所述塑料下层盖板的背面通过聚酯塑料软胶与所述金属背板的背面粘合在一起；有一个通孔穿过所述金属背板、塑料下层盖板和塑料上层盖板的底部。

4.根据权利要求3所述的一种双频RFID抗金属标识牌智能装置，其特征在于：所述超高频矩形缺口贴片天线由超高频馈电层、超高频矩形缺口贴片天线辐射面和超高频矩形缺口贴片天线接地面组成；所述超高频矩形缺口贴片天线采用银浆印刷在陶瓷胚体上；所述超高频芯片使用银线通过打线的方式固定在超高频馈电层上；所述超高频馈电层与超高频矩形缺口贴片天线辐射面电性能连接，使用黑胶覆盖保护所述超高频芯片不受物理损害；所述超高频馈电层为圆形区域。

5.根据权利要求4所述的一种双频RFID抗金属标识牌智能装置，其特征在于：所述超高频矩形缺口贴片天线辐射面采用银浆印刷在陶瓷胚体正面；所述超高频矩形缺口贴片天线辐射面外形形似一个房屋平面结构，所述房屋平面两边各有三个相互对称的矩形缺口；所述房屋平面顶部有一个矩形缺口。

6.根据权利要求5所述的一种双频RFID抗金属标识牌智能装置，其特征在于：所述超高频矩形缺口贴片天线接地面采用银浆印刷在陶瓷胚体背面；所述超高频矩形缺口贴片天线接地面外形形似一个房屋平面结构；所述超高频矩形缺口贴片天线接地面以印刷银浆的方式与所述超高频馈电层电性能连接。

7.根据权利要求3所述的一种双频RFID抗金属标识牌智能装置，其特征在于：所述高频圆角矩形环天线由高频馈电层、高频圆角矩形环天线第一过孔、高频圆角矩形环天线第二过孔、高频圆角矩形环天线高频线圈、高频圆角矩形环天线过桥线和高频匹配电容焊脚组成；所述高频圆角矩形环天线第一过孔孔内覆铜，连接高频圆角矩形环天线高频线圈和高频圆角矩形环天线过桥线的起点；所述高频圆角矩形环天线第二过孔孔内覆铜，连接高频圆角矩形环天线过桥线的终点和高频匹配电容焊脚；所述高频芯片使用焊锡通过焊接的方式焊接在高频圆角矩形环天线高频线圈上；所述高频馈电层与高频圆角矩形环天线高频线圈电性能连接，使用黑胶覆盖保护所述高频芯片不受物理损害；所述高频馈电层为圆形区域。

8.根据权利要求7所述的一种双频RFID抗金属标识牌智能装置，其特征在于：所述高频圆角矩形环天线高频线圈采用铜箔材料以蚀刻的方式覆铜在PCB介质基板正面；所述高频圆角矩形环天线高频线圈外形似矩形环形三层圈；所述高频圆角矩形环天线过桥线采用铜箔材料以蚀刻层压的方式覆铜嵌入在PCB介质基板反面；所述高频圆角矩形环天线过桥线外形似一个倾斜的直线段；所述高频匹配电容焊脚与所述高频馈电层并联，通过调节匹配电容进行阻抗调节。

9.根据权利要求3所述的一种双频RFID抗金属标识牌智能装置，其特征在于：所述金属背板采用铜材料制作而成；所述金属背板与所述超高频矩形缺口贴片天线进行耦合，增大所述超高频矩形缺口贴片天线射频发射信号。

10.根据权利要求3所述的一种双频RFID抗金属标识牌智能装置，其特征在于：所述塑料上层盖板和塑料上层盖板采用环氧聚酯材料。

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