TWI525899B - 無線射頻識別標籤天線 - Google Patents

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Description

無線射頻識別標籤天線
本發明係關於。
本申請案在此聲明以2011年3月24日提出申請之韓國專利申請第10-2011-0026482號案主張優先權，該申請之全部內容已合併於本說明中作為參考。
與以下例示實施例一致之裝置係關於一種無線射頻識別(RFID)標籤天線。
一般而言，一無線射頻識別(RFID)系統係運用以一讀取器自動辨識儲存於一內建使用無線射頻之微晶片之標籤、貼標或卡片之資料的技術。在此無線射頻識別(RFID)系統中，係使用125 KHz、13.56 MHz、860~960 MHz及2.45 GHz作為該無線射頻識別(RFID)標籤和無線射頻識別(RFID)讀取器之間之通訊頻率。國際標準ISO/IEC 18000已經使用上述頻率來定義一無線連接協定。
無線射頻識別(RFID)標籤和無線射頻識別(RFID)讀取器之間的無線連接方法可分為互感應法和電磁波法。使用線圈天線之互感應法主要用於短距離，而使用高頻天線之電磁波法主要用於中、長距離。大部分互感應式無線射頻識別(RFID)標籤皆為被動式標籤，各標籤係由無線射頻識別(RFID) 讀取器供給操作一標籤之積體電路(IC)晶片所需的能源。主動式標籤則是使用內建的電源，例如電池。
一被動式標籤晶片係使用由無線射頻識別(RFID)讀取器傳送之信號作為能源以將由無線電波傳送之信號解碼，且傳送資料至該無線射頻識別(RFID)讀取器。為達此目的，將一天線附著於積體電路(IC)晶片上，以至該天線可接收能源和信號。此天線即稱作一無線射頻識別(RFID)標籤天線。結合此天線和晶片之結構即稱作一無線射頻識別(RFID)標籤或詢答器。
上述無線射頻識別(RFID)標籤係用於運籌和流通方面。此外，該無線射頻識別(RFID)標籤亦用於生產場所之庫存和使用紀錄管理上。由於無線射頻識別(RFID)使用無線電波進行通訊，就水或金屬而言，無線射頻識別(RFID)傾向展現較差的效能，因為無線電波會散亂或被吸收。此種現象在高頻波上較嚴重。這種現象只發生在超高頻率(UHF)波段(860~960 MHz)上，此超高頻率(UHF)波段目前主要用於中東而沒有例外。據此，韓國專利申請第10-2009-0079185號已揭示一種金屬無線射頻識別(RFID)標籤，其就金屬本體或金屬材料而言展現絕佳效能。然而，由於金屬標籤需使用一昂貴屏蔽材料，因此比一般標籤更加昂貴。又，金屬標籤較為堅硬而難以附著於一彎曲表面。
一環形天線、一槽孔天線或一偶極天線可用來作為無線射頻識別(RFID)標籤天線。偶極天線，其左側和右側由於天線之中間軸而相互對稱，是最為廣泛使用的。此外，偶極天線的一個優點在於使用的波長可以減半。
在多數情況，一般的天線具有50歐姆的阻抗。據此，天線之設計係使用結合二圖案之方式用以匹配。然而，無線射頻識別(RFID)標籤係使用一具有複數型電阻值之晶片，而用於標籤之相關所屬技術的偶極天線在相對的放射圖案之間具有一匹配單元12、22，如第1、2圖所示，因此，偶極天線的益處在於其與晶片結合。就阻抗匹配而言，當晶片之固有阻抗增加時，匹配單元12或22之大小隨之增加，當晶片之固有阻抗減少時，匹配單元12或22之大小隨之減小。另外，天線的匹配單元12或22可決定天線的頻寬。由於不具有匹配單元之天線的頻寬減少，具有此一匹配單元12或22之標籤天線主要用於各式需要大量頻寬之寬頻應用上。
藉由上述方式設計之具有此一匹配單元12或22的標籤天線，係有助於製造一寬頻帶標籤，因此，此標籤天線可被廣泛用於一般應用。然而，要將此標籤天線用於特定類型，例如一注射器；亦即，將相關所屬技術之標籤天線用於一含有一金屬材料11之注射仍有所困難。包含於該注射器之金屬材料11 經由該匹配單元12或22而影響著該標籤。例如，相關所屬技術之標籤天線之匹配單元12(如第1圖所示)之特性由於金屬材料而改變，導致相關所屬技術之標籤天線之匹配單元12(如第1圖所示)的大小與匹配單元12(如第3圖所示)相對應。如果該匹配單元12之大小如上述般改變，則不可能依據晶片阻抗而達成匹配。在此情況下，該標籤之辨識能力變差。又，如果該匹配單元12變大，該匹配單元12之大小將會減小，以至除了該匹配單元之外之放射圖案大幅減少，使得該標籤天線無法展現理想的效能。
茲將提出數個例示實施例以因應上述問題。根據一例示實施例之實施態樣，設置一包含一天線圖案之無線射頻識別(RFID)標籤天線，其中該天線圖案可包含：一晶片匹配圖案，其係設置於該標籤天線之中間部、形成一閉迴路、且與一晶片電性連接；一第一引射器圖案，其係連接該晶片匹配圖案之第一側；及一第二引射器圖案，其係連接該晶片匹配圖案之第二側。該第一和第二引射器圖案係對稱於該晶片匹配圖案上，該晶片匹配圖案之閉迴路中可包含一空隙。
該空隙可設置於與該晶片匹配圖案連接晶片之一部分相對的位置。
該晶片匹配圖案可形成為一多邊形，例如一四邊形。
該晶片匹配圖案可配置使多邊形中至少一邊彎曲。
該空隙之大小可為2公釐或更小。
該天線圖案可具有0.3~0.5公釐之厚度。
該第一和第二引射器圖案具有相當類似之彎折結構，該彎折結構可包含三個垂直圖案。
該彎折結構可配置使其最外邊之垂直圖案形成，以至一最外邊圖案之垂直長度大於該彎折結構中任一圖案之垂直長度。
該彎折結構之全長可為8公分或更短。
茲將參照附加圖示詳細說明各例示實施例。然而應注意的是，該等實施例僅用以作為圖示說明，此發明概念不僅止於下述各實施例。
第4圖係顯示根據一例示實施例可用於一含有一金屬材料之注射器之無線射頻識別(RFID)標籤天線100之圖示。
如第4圖所示，根據該實施例之無線射頻識別(RFID)標籤天線100可包含一標籤膜102和一附著於該標籤膜102之天線圖案。該天線圖案係包含一設於該標籤膜102之中間、形成一閉迴路、以及與一晶片 電性連接的晶片匹配圖案110。該閉迴路由於該無線射頻識別(RFID)標籤天線100之一中間垂直軸而呈對稱形式。該天線圖案又包含一連接該晶片匹配圖案110第一側且具有一彎折結構之第一引射器圖案120和一連接該晶片匹配圖案110另一側且具有一彎折結構之第二引射器圖案130。該第一引射器圖案120和第二引射器圖案130由於該晶片匹配圖案(最好但不必一定要藉由無線射頻識別(RFID)標籤天線100之中間垂直軸)而相互對稱。該晶片匹配圖案110具有一空隙，該空隙係設置於與該晶片匹配圖案110之一部分連接晶片相對之處。
如第4圖所示，第一引射器圖案120係與設置於該標籤膜102之中間之晶片匹配圖案110的左側相接，第二引射器圖案130係與設置於該標籤膜102之中間之晶片匹配圖案110的右側相接。或者，該第一引射器圖案120可與晶片匹配圖案110之右側相接，該第二引射器圖案130可與晶片匹配圖案110之左側相接。然而，該第一引射器圖案120和第二引射器圖案130之位置關係並不受限於此。亦即，根據此實施例對於該第一引射器圖案120和第二引射器圖案130位置之配置並沒有任何特別限制。
標籤膜102可以一貼標形式配置，藉此附著一無線射頻識別(RFID)晶片和一天線，因此該無線射頻識別(RFID)晶片和天線可以輕易地附著於以各式材料 (例如：玻璃、塑膠、紙類、皮革、木材)製成之產品上。
晶片匹配圖案110係以直接方式與該晶片電性連接。與晶片電性連接之晶片匹配圖案110，係形成一具有一設於其中一部分之空隙之閉迴路。該包含空隙之閉迴路具有預定尺寸，藉此該晶片匹配圖案110可確保與一無線射頻識別(RFID)讀取器之間寬頻之無線通訊，此外，亦可達到具有虛數值之回應晶片阻抗的阻抗匹配。
亦即，根據上述實施例之晶片匹配圖案110具有一置於其中一部分之空隙，藉此該晶片匹配圖案110不同於相關所屬技術之匹配單元12、22，如第1~3圖所示。
第4圖係顯示根據上述實施例之無線射頻識別(RFID)標籤天線圖案。如第4圖所示，該無線射頻識別(RFID)天線之標籤晶片匹配圖案110係以一四邊形之閉迴路形式配置。然而，此發明概念並不侷限於此。該閉迴路亦可呈任一多邊形。該晶片係連接該閉迴路上面的中間。該閉迴路之至少一邊，例如上面受到彎曲，一空隙〞a〞係形成於與該彎曲側相對側之中間。該空隙〞a〞係以預定距離切斷該晶片匹配圖案110之閉迴路。該空隙〞a〞可具有0.01~2公釐之大小，天線圖案可具有0.3~0.5公釐之厚度。
又，第一引射器圖案120和第二引射器圖案130 之彎折結構各包含三個垂直圖案，其係經由將一垂直圖案彎折兩次而獲得。該彎折結構之一最外邊圖案的垂直長度係大於該彎折結構之任一圖案之垂直長度。以上述方式配置之彎折結構的全長為8公分或更短。
由以下說明可知，根據上述實施例之無線射頻識別(RFID)標籤天線100並沒有包含一相關所屬技術之標籤天線之匹配單元，此外，根據上述實施例之無線射頻識別(RFID)標籤天線在含有一金屬材料目標上展現絕佳效能。尤其，如第1~3圖所示之相關所屬技術之匹配單元12或22由具有空隙〞a〞之晶片匹配圖案110所替代，各引射器圖案配置時具有一彎折結構，此能改進耦合效應。因此，有可能改進此一耦合效應及減少無線射頻識別(RFID)標籤天線之大小。
根據上述實施例之無線射頻識別(RFID)標籤天線圖案在空隙〞a〞之大小於0~2公釐之範圍內增加時展現絕佳效能。又，根據此實施例之無線射頻識別(RFID)標籤天線圖案在該無線射頻識別(RFID)標籤天線圖案的厚度為0.3~0.5公釐時展現絕佳效能。
實驗顯示，如果該晶片匹配圖案110之空隙〞a〞的大小超過2公釐，根據上述實施例具有該標籤天線100之無線射頻識別(RFID)標籤的辨識能力會迅速衰退。又，實驗顯示，如果各引射器圖案120、130之彎折結構的全長超過8公分，根據此實施例之具有標 籤天線100之無線射頻識別(RFID)標籤的辨識能力會迅速衰退。
又，如果根據上述實施例之標籤天線100係用於一含有一金屬材料之注射器，根據此實施例之具有標籤天線100之無線射頻識別(RFID)標籤之辨識能力，係受到該注射器之材料含量的影響。
舉例而言，第5A圖係一顯示根據上述實施例之具有標籤天線100之無線射頻識別(RFID)標籤之辨識能力依據該注射器之金屬材料含量而改變之曲線圖。垂直軸(Y軸)係顯示具有標籤天線100之無線射頻識別(RFID)標籤和無線射頻識別(RFID)讀取器之間之識別距離，水平軸(X軸)係顯示具有10毫升容量且以1毫升為間隔單位在2~9毫升範圍內之注射器之材料含量。
茲將以表1說明第5A圖之曲線圖。
又，第5B圖係一根據上述實施例顯示具有標籤天線100之無線射頻識別(RFID)標籤之辨識能力依據該注射器之金屬材料含量而改變之曲線圖。垂直軸(Y軸)係顯示具有標籤天線100之無線射頻識別(RFID)標籤和無線射頻識別(RFID)讀取器之間的識別距離，水平軸(X軸)係顯示以0.2毫升為間隔由0~2毫升之空隙〞a〞的大小。
茲將以表2說明第5B圖之曲線圖。
參照第5A圖之曲線圖和表1，一用於具有一相關所屬技術標籤天線和一匹配單元(例如：第1~3圖所示之匹配單元11、12)之一無線射頻識別(RFID)標籤之曲線圖G1係顯示，該無線射頻識別(RFID)標籤之辨識能力依據該注射器之材料含量而減少。一根據上述實施例之具有標籤天線100之無線射頻識別 (RFID)標籤之曲線圖G1係顯示該無線射頻識別(RFID)標籤之辨識能力依據該注射器之材料含量而增加。尤其，可發現根據此實施例之具有標籤天線100之無線射頻識別(RFID)標籤的辨識能力在該具有10毫升容量之注射器的材料含量為8~9毫升時最佳。另參照第5B圖之曲線圖和表2，可發現根據此實施例之具有標籤天線100之無線射頻識別(RFID)標籤之辨識能力隨著空隙〞a〞之大小趨近2公釐而增加。
如上所述，根據上述實施例之標籤天線100係受到該注射器之材料含量的影響。雖然附著該標籤天線100之位置可視該注射器之材料含量而有所改變，根據此實施例最好(但不一定要)將該標籤天線100附著於該注射器上，因此包含於該注射器內金屬材料的上表面能達到晶片匹配圖案110之垂直高度的一半，藉此促進該無線射頻識別(RFID)標籤之辨識能力。亦即，如第4圖所示，最好(但不一定要)將該標籤天線100附著，以至於包含於注射器內金屬材料的上表面能達到位於該晶片匹配圖案110中間的標記。在此情況下，該具有10毫升容量之注射器的材料含量為8~9毫升。
在上述實施例中，該無線射頻識別(RFID)標籤天線係用於管理注射器。然而，根據該實施例之無線射頻識別(RFID)標籤天線也可用於管理小尺寸電子產 品和和印刷電路板(PCB)。
根據此發明概念，有可能將一能輕易附著且價格中等之標籤應用於一含有一金屬材料之注射器，而非使用一金屬標籤。
雖然本發明之各例示實施例僅用以作為圖示說明，熟習該項技術者應知悉各種修改、增加、及替代而沒有偏離以下申請專利範圍所揭示之本發明的範圍與精神皆是有可能。
12、22‧‧‧匹配單元
11‧‧‧金屬材料
100‧‧‧無線射頻識別標籤天線
102‧‧‧標籤膜
110‧‧‧晶片匹配圖案
120‧‧‧第一引射器圖案
130‧‧‧第二引射器圖案
上述和其他實施態樣將可藉由實施方式與附加圖示而更加清楚明白，其中：第1圖係顯示一相關所屬技術之半波長偶極無線射頻識別(RFID)標籤天線之圖示；第2圖係顯示另一相關所屬技術之半波長偶極無線射頻識別(RFID)標籤天線之圖示；第3圖係顯示將第1圖所示之天線用於一含有一金屬材料之注射器時該天線之特性；第4圖係根據一例示實施例顯示一偶極標籤天線之圖示；及第5A及5B圖係根據一例示實施例以曲線圖顯示第4圖所示之無線射頻識別(RFID)標籤天線之辨識能力的改變。
100‧‧‧無線射頻識別(RFID)標籤天線
102‧‧‧標籤膜
110‧‧‧晶片匹配圖案
120‧‧‧第一引射器圖案
130‧‧‧第二引射器圖案

Claims (18)

  1. 一種無線射頻識別(RFID)標籤天線，包括一天線圖案，其中該天線圖案包括：一晶片匹配圖案，係設於該標籤天線之中間部、形成一閉迴路、且與一晶片電性連接；一第一引射器圖案，係連接該晶片匹配圖案之一第一側；及一第二引射器圖案，係連接該晶片匹配圖案之一第二側；其中該第一和第二引射器圖案係對稱於該該晶片匹配圖案上；其中該晶片匹配圖案於閉迴路中包括一空隙；且其中該第一和第二引射器圖案具有相當類似之彎折結構；而該彎折結構係配置使得一最外邊圖案之垂直長度大於該彎折結構任一圖案之垂直長度。
  2. 如申請專利範圍第1項之無線射頻識別(RFID)標籤天線，其中該空隙係配置而切斷該晶片匹配圖案之閉迴路。
  3. 如申請專利範圍第2項之無線射頻識別(RFID)標籤天線，其中該空隙係設於該晶片匹配圖案之中間部。
  4. 如申請專利範圍第3項之無線射頻識別(RFID)標 籤天線，其中該晶片匹配圖案之閉迴路由於該無線射頻識別(RFID)標籤天線之中間垂直軸而呈一對稱形式。
  5. 如申請專利範圍第4項之無線射頻識別(RFID)標籤天線，其中該第一和第二引射器圖案由於該無線射頻識別(RFID)標籤天線之中間垂直軸而呈一對稱形式。
  6. 如申請專利範圍第1項之無線射頻識別(RFID)標籤天線，其中該晶片匹配圖案係形成一多邊形閉迴路，該多邊形迴路至少有一邊彎曲。
  7. 如申請專利範圍第2項之無線射頻識別(RFID)標籤天線，其中該晶片匹配圖案之閉迴路由該無線射頻識別(RFID)標籤天線之中間垂直軸而呈一對稱形式；且其中該第一和第二引射器圖案由於該無線射頻識別(RFID)標籤天線之中間垂直軸而相互對稱。
  8. 如申請專利範圍第7項之無線射頻識別(RFID)標籤天線，其中該第一和第二引射器圖案具有相當類似之彎折結構；且其中該晶片匹配圖案形成一多邊形閉迴路，該多邊形迴路至少有一邊彎曲。
  9. 如申請專利範圍第1項之無線射頻識別(RFID)標籤天線，其中該空隙係設置於一和該晶片匹配圖 案連接該晶片之處相對的位置。
  10. 如申請專利範圍第1項之無線射頻識別(RFID)標籤天線，其中該晶片匹配圖案形成一多邊形。
  11. 如申請專利範圍第10項之無線射頻識別(RFID)標籤天線，其中該晶片匹配圖案係配置使得該多邊形至少有一邊彎曲。
  12. 如申請專利範圍第1項之無線射頻識別(RFID)標籤天線，其中該空隙具有2公釐或更小之大小。
  13. 如申請專利範圍第1項之無線射頻識別(RFID)標籤天線，其中該天線圖案具有0.3~0.5公釐之厚度。
  14. 如申請專利範圍第1項之無線射頻識別(RFID)標籤天線，其中該第一和第二引射器圖案具有相當類似之彎折結構，該彎折結構包括三個垂直圖案。
  15. 一種無線射頻識別(RFID)標籤，包含一晶片和一具有一天線圖案之標籤天線，其中該天線圖案包括：一晶片匹配圖案，係設於該標籤天線之中間部、形成一閉迴路、且與一晶片電性連接；一第一引射器圖案，係與該晶片匹配圖案之第一側相接；及一第二引射器圖案，係與該晶片匹配圖案之第二側相接； 其中，該第一和第二引射器圖案係對稱於該晶片匹配圖案上；其中，該晶片匹配圖案在閉迴路中包括一空隙，其係以預定距離切斷該閉迴路；且其中，該第一和第二引射器圖案具有相當類似之彎折結構，而該彎折結構係配置使得一最外邊圖案之垂直長度大於該彎折結構任一圖案之垂直長度。
  16. 如申請專利範圍第15項之無線射頻識別(RFID)標籤，其中無線射頻識別(RFID)標籤，其中該空隙係設於該晶片匹配圖案之中間部；其中該晶片匹配圖案之閉迴路由於該無線射頻識別(RFID)標籤天線之一中間垂直軸而相互對稱；且其中該第一和第二引射器圖案由於該無線射頻識別(RFID)標籤天線之中間垂直軸而相互對稱。
  17. 如申請專利範圍第16項之無線射頻識別(RFID)標籤，其中該晶片匹配圖案形成一多邊形閉迴路，該多邊形迴路至少有一邊彎曲。
  18. 一種無線射頻識別(RFID)標籤天線，包括一標籤膜與一貼附於此標籤膜之天線圖案，其中天線圖案包括：一晶片匹配圖案，係設於此標籤天線的中間 部，形成一閉迴路，且與一晶片電性連接；一第一引射器圖案，係與該晶片匹配圖案之第一側相接；及一第二引射器圖案，係與該晶片匹配圖案之第二側相接；其中第一和第二引射器圖案係對稱於該晶片匹配圖案上；其中該晶片匹配圖案包括一空隙與一閉迴路；且其中該標籤膜係為一可很容易地貼附於不同材料所製成產品之標籤者。
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