CN215450203U - 一种超薄超高频pcb抗金属电子标签 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超薄超高频PCB抗金属电子标签，包括标签主体、天线和芯片。标签主体包括上层介质基板和下层介质基板；天线包括第一辐射贴片、第二辐射贴片、馈电环和地板辐射贴片。第一、第二辐射贴片均设在上层介质基板的上表面，使第一、第二辐射贴片之间具有缝隙；馈电环和芯片均设在上层介质基板的下表面；芯片位于馈电环的缺口中间并通过下层介质基板上开设的芯片封装孔与馈电环键合；地板辐射贴片设在下层介质基板的下表面；上、下层介质基板均在第二辐射贴片的位置对应地开设两个导通孔，每个导通孔的孔壁面均电镀有导电介质，使第二辐射贴片与地板辐射贴片电导通。本实用新型能在厚度控制在1mm以内的同时保证标签的阻抗稳定性。

Description

一种超薄超高频PCB抗金属电子标签

技术领域

本实用新型涉及一种超薄超高频PCB抗金属电子标签。

背景技术

随着电子标签在其技术优势上的不断体现，工艺技术的不断提升，电子标签的应用领域和使用量也在不断扩大和增加。RFID电子标签作为防伪技术已经非常成熟，在不同行业应用也非常广泛，特别是在仓储物流，资产管理等方面应用不断增多，然而这些行业很多时候都会有金属环境的存在，如金属货架、集装箱、一些含有金属成份的物品等。众所周知，金属介质表面对电磁波有反射作用，会严重影响超高频无源标签的读写性能，导致标签性能变差的主要因素是金属边界条件使得阅读器的反射波与入射波的相位相反，从而导致能量被抵消，标签难以获得足够的能量激活标签芯片。尤其是普通的采用蚀刻偶极子天线的标签贴于金属表面时，标签几乎无法被正常读取。

目前解决超高频标签在金属表面读取困难的方法主要有四种：第一是将标签加厚，使标签天线远离金属表面，以减小金属的边界条件影响，这样虽说可以提高标签的读取距离，但会使标签的体积和成本增加。第二种是使用吸波材料。标签天线直接贴于金属表面时，除了影响天线辐射效率外，标签天线的阻抗匹配也会变差，从而导致天线与芯片的功率传输系数减小，天线阻抗的变化一方面是由于天线辐射电阻的减小，另一方面是由于金属表面对天线会产生加感的影响，由金属边界条件导致的辐射效率的减小某种程度上可以采用电磁吸波材料来克服，但吸波材料多应用于造价昂贵的屏蔽装置或航天设备上，几乎没有可能使用在廉价的电子标签上。第三种是利用EBG(电磁场带隙)结构的基板作为天线的介质板，虽说用EBG结构的基板非常有效的解决了金属表面的问题，但是该板结构复杂，成本也相对较高；第四种是将天线结构设计成微带天线的结构。微带天线结构用作抗金属标签天线的情况较多，微带天线可将金属表面作为其天线的接地平面，从而达到抗金属的效果。然而现有采用微带天线结构的超高频PCB抗金属电子标签的厚度都在3mm以上，安装在物体表面会有明显的突起，实际使用中容易被刮擦到而损坏掉落从而影响使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种超薄超高频PCB抗金属电子标签，它能在厚度控制在1mm以内的同时保证标签的性能，使标签贴在金属表面时，具有很好的阻抗稳定性。

本实用新型的目的是这样实现的：一种超薄超高频PCB抗金属电子标签，包括标签主体、天线和芯片，其中，

所述标签主体的平面呈矩形并包括上层介质基板和下层介质基板；

所述天线包括第一辐射贴片、第二辐射贴片、馈电环和地板辐射贴片；所述第一辐射贴片和第二辐射贴片均呈短边与标签主体的短边平行的矩形片并设在所述上层介质基板的上表面，使第一辐射贴片和第二辐射贴片之间具有与标签主体的短边平行的缝隙；所述馈电环呈短边与标签主体的短边平行的矩形环并设在所述上层介质基板的下表面，该馈电环的一条长边的中部断开一个位于所述第一辐射贴片和第二辐射贴片之间的缝隙中的缺口，该缺口的两端各自垂直且相对地连接一根直达馈电环的中心的L形引线；所述地板辐射贴片也呈短边与标签主体的短边平行的矩形片并设在所述下层介质基板的下表面；

所述芯片封装在所述上层介质基板的下表面并位于所述馈电环的两根引线的端头中间；

所述上层介质基板和下层介质基板均在第二辐射贴片的位置对应地开设两个导通孔，每个导通孔的孔壁面均电镀有导电介质，使第二辐射贴片与地板辐射贴片电导通；所述下层介质基板在对准馈电环的两根引线的端头位置开设一个直径大于所述馈电环的两根引线的端头间距的芯片封装孔，使所述馈电环的两根引线的端头位于芯片封装孔中并与所述芯片键合；

所述上层介质基板带着所述第一辐射贴片、第二辐射贴片、馈电环和芯片和带着地板辐射贴片的下层介质基板贴合成一个整体。

上述的超薄超高频PCB抗金属电子标签，其中，所述第一辐射贴片的长度小于第二辐射贴片的长度，第一辐射贴片的宽度、第二辐射贴片的宽度和地板辐射贴片的宽度均相同，所述第一辐射贴片的长度、缝隙的距离和第二辐射贴片的长度之和等于所述地板辐射贴片的长度。

上述的超薄超高频PCB抗金属电子标签，其中，所述上层介质基板的材质为0.3mm厚的环氧玻璃布层压板，所述下层介质基板的材质为0.6mm厚的环氧玻璃布层压板；所述第一辐射贴片，第二辐射贴片、馈电环和接地贴片的材质均为0.035mm厚的铜箔。

本实用新型的超薄超高频PCB抗金属电子标签具有以下特点：

1)采用双层介质基板结构，并将上层介质基板表面的辐射贴片与下层介质基板表面的辐射贴片通过导通孔连通，在将标签的厚度变薄，即将标签的厚度控制在1mm以内的同时保证标签的性能，使标签贴在金属表面时，具有很好的阻抗稳定性；

2)单独设置天线的馈电环，在使用不同的芯片时，可以方便地通过调整馈电环的尺寸大小来进行阻抗匹配。通过该结构方式，可以根据实际使用需要灵活调整标签的尺寸大小，并通过调整馈电环的尺寸以及缝隙的宽度和位置来进行满足阻抗匹配和谐振频率。

附图说明

图1是本实用新型的超薄超高频PCB抗金属电子标签的立体图；

图2是本实用新型的超薄超高频PCB抗金属电子标签的立体分解图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

请参阅图1和图2，本实用新型的超薄超高频PCB抗金属电子标签，包括标签主体、天线和芯片7。

标签主体的平面呈长×宽为115mm×15mm的矩形，标签主体包括上层介质基板1和下层介质基板2；上层介质基板1的材质为0.3mm厚的环氧玻璃布层压板，下层介质基板2的材质为0.6mm厚的环氧玻璃布层压板。这种环氧玻璃布层压板的相对介电常数为4.4，介质损耗因素为0.02。

天线包括第一辐射贴片3、第二辐射贴片4、馈电环6和地板辐射贴片8；其中，

第一辐射贴片3、第二辐射贴片4、馈电环6和地板辐射贴片8的材质均为0.035mm厚的铜箔；

第一辐射贴片3和第二辐射贴片4均呈短边与标签主体的短边平行的矩形片，且第一辐射贴片3的长度小于第二辐射贴片4的长度，第一辐射贴片3的宽度和第二辐射贴片4的宽度相同并略小于标签主体的宽度，第一辐射贴片3 和第二辐射贴片4一左一右地设在上层介质基板1的上表面，使第一辐射贴片 3和第二辐射贴片4之间具有与标签主体的短边平行的缝隙5；第一辐射贴片3 的长度、缝隙5的距离和第二辐射贴片4的长度之和略小于标签主体的长度。

馈电环6呈短边与标签主体的短边平行的矩形环，馈电环6设在上层介质基板1的下表面的左边，该馈电环6的一条长边的中部断开一个缺口，该缺口位于第一辐射贴片3和第二辐射贴片4之间的缝隙5中间，该缺口的两端各自垂直且相对地连接一根直达馈电环6的中心的L形引线60；

地板辐射贴片8也呈短边与标签主体的短边平行的矩形片且宽度与第一辐射贴片3的宽度相同，地板辐射贴片8的长度略小于标签主体的长度，地板辐射贴片8设在下层介质基板2的下表面；

芯片7封装在上层介质基板1的下表面并位于馈电环6的两根引线60的端头中间。

上层介质基板1和下层介质基板2均在第二辐射贴片4的位置对应地开设两个导通孔10，每个导通孔10的孔壁面均电镀有导电介质，使第二辐射贴片 4与地板辐射贴片8电导通；下层介质基板2在对准馈电环6的两根引线60的端头位置开设一个直径大于馈电环6的两根引线60的端头间距的芯片封装孔9，使馈电环6的两根引线60的端头位于芯片封装孔9中，并通过该芯片封装孔9将与馈电环6芯片7键合。

上层介质基板1带着所述第一辐射贴片3、第二辐射贴片4、馈电环6和芯片7和带着地板辐射贴片8的下层介质基板2贴合成一个整体。

本实用新型的超薄超高频PCB抗金属电子标签，总厚度为1mm。第一辐射贴片3和第二辐射贴片4之间的缝隙5的间距变化将会导致标签的谐振频率发生变化，因此可以通过调整缝隙5的间距来使标签达到所需的工作频率。馈电环6是一个电感线圈，调节电感线圈的周长可以调节电感线圈的自感，从而调节天线的输入电抗。

经过反复模拟仿真并实测调整后，在第一辐射贴片3和第二辐射贴片4之间的缝隙5间距为4.5mm，馈电环6的长×宽为33.5mm×10mm，馈电环6的宽度为1mm时，标签的谐振频率在920MHz,芯片7与天线在谐振频率为920MHz时能够很好的共轭匹配，而且具有良好的频带特性。

本实用新型的超薄超高频PCB抗金属电子标签的工作原理：由阅读器通过阅读器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的电磁场时产生感应电流，从而获得能量，电子标签被激活，使得电子标签将自身编码信息通过内置的标签天线发送出去；阅读器天线接收到从电子标签发送回来的调制信号，经过阅读器天线传送到阅读器的信号处理模块，经解调和解码后将有效信息送至后台主机系统进行相关处理；主机系统根据逻辑运算识别电子标签的身份，针对不同的设定作出相应的处理和控制，最终发出指令信号控制阅读器完成相应的读写操作。

以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (3)

1.一种超薄超高频PCB抗金属电子标签，包括标签主体、天线和芯片，其特征在于，

所述标签主体的平面呈矩形并包括上层介质基板和下层介质基板；

所述天线包括第一辐射贴片、第二辐射贴片、馈电环和地板辐射贴片；所述第一辐射贴片和第二辐射贴片均呈短边与标签主体的短边平行的矩形片并设在所述上层介质基板的上表面，使第一辐射贴片和第二辐射贴片之间具有与标签主体的短边平行的缝隙；所述馈电环呈短边与标签主体的短边平行的矩形环并设在所述上层介质基板的下表面，该馈电环的一条长边的中部断开一个位于所述第一辐射贴片和第二辐射贴片之间的缝隙中的缺口，该缺口的两端各自垂直且相对地连接一根直达馈电环的中心的L形引线；所述地板辐射贴片也呈短边与标签主体的短边平行的矩形片并设在所述下层介质基板的下表面；

所述芯片封装在所述上层介质基板的下表面并位于所述馈电环的两根引线的端头中间；

所述上层介质基板和下层介质基板均在第二辐射贴片的位置对应地开设两个导通孔，每个导通孔的孔壁面均电镀有导电介质，使第二辐射贴片与地板辐射贴片电导通；所述下层介质基板在对准馈电环的两根引线的端头位置开设一个直径大于所述馈电环的两根引线的端头间距的芯片封装孔，使所述馈电环的两根引线的端头位于芯片封装孔中并与所述芯片键合；

所述上层介质基板带着所述第一辐射贴片、第二辐射贴片、馈电环和芯片和带着地板辐射贴片的下层介质基板贴合成一个整体。

2.根据权利要求1所述的超薄超高频PCB抗金属电子标签，其特征在于，所述第一辐射贴片的长度小于第二辐射贴片的长度，第一辐射贴片的宽度、第二辐射贴片的宽度和地板辐射贴片的宽度均相同，所述第一辐射贴片的长度、缝隙的距离和第二辐射贴片的长度之和等于所述地板辐射贴片的长度。

3.根据权利要求1所述的超薄超高频PCB抗金属电子标签，其特征在于，所述上层介质基板的材质为0.3mm厚的环氧玻璃布层压板，所述下层介质基板的材质为0.6mm厚的环氧玻璃布层压板；所述第一辐射贴片，第二辐射贴片、馈电环和接地贴片的材质均为0.035mm厚的铜箔。

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