TWI624995B - Long-range radio frequency anti-metal identification tag - Google Patents

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Abstract

一種長距離無線射頻抗金屬識別標籤，係當該絕緣隔離板片的底表面貼設在一金屬物件表面上，並採用電子標籤讀取裝置進行第二天線上無線射頻識別RFID晶片的識別碼取時，該第一天線的破孔槽與金屬物件表面之間，通過該絕緣隔離板片的隔離形成的共振腔，俾使位在共振腔上的第二天線，能藉由第一天線感應金屬物件表面上所反射的電磁波訊號產生共振，將電磁波訊號傳遞至無線射頻識別RFID晶片，或把無線射頻識別RFID晶片的回饋訊號發射出去；整體超高頻電子標籤結構，對於使用電子標籤讀取裝置讀取標籤上ID識別碼，增進有簡單構造達成抗金屬干擾與長距離讀取性能的經濟效益。

Description

長距離無線射頻抗金屬識別標籤
本發明係有關一種能以符合經濟效益，達成抗金屬干擾與長距離讀取效果的長距離無線射頻抗金屬識別標籤。
無線射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)之技術已廣泛應用於工業自動化、商業自動化、交通運輸控制管理等許多領域。越來越多的研究開始對超高頻(UHF)RFID系統進行研究，以實現系統的遠距離、高效率、低成本等特性。因RFID擁有非接觸式、低成本、高防偽且大量生產時，具成本低廉之優點，已經有逐漸取代傳統二維條碼的趨勢。目前市場上，無線射頻識別(RFID)還普遍應用於身份辨識、門禁、車(流)輛管理、倉儲物流、零售、工安管理及林務管理等眾多領域。
一般微帶天線本身具備窄頻的缺點，導致天線設計上受到許多的限制，大部份設計出單頻且為窄頻的響應。其中，超高頻電子標籤常採用的是印製天線，並以微帶(microstrip)天線，印刷偶極居多，且這種結構主要應用於一般貨物、商品、書本等採用非金屬介質的表面，但如果使用在金屬環境如金屬標籤、汽(機)車、車牌、電力設施等領域，由於採用了金屬表面的結構，信號易被反射而導致收訊異常，甚至發生不能作動及讀取的問題。目前有些先進國家，金屬表面電子標籤技術已經發展的較為成熟，並已廣泛應用到了物流中的各個領域，而其他大部份的國家，超高 頻電子標籤雖也已經十分普及，但可以真正用於金屬表面的電子標籤卻很少。習用，如第1479735號「長距離無線射頻識別金屬製品製造方法及結構」台灣發明專利案，係透過金屬製品本身的金屬板材作為金屬一次天線本體，並由金屬一次天線本體上設共振腔構成一次天線，再由具破片切線的小尺寸微帶環形迴路金屬二次天線，在電子標籤模組上製備後，貼合密封在金屬一次天線內與共振腔匹配共振，最後通過金屬一次天線表面防干擾處理結果，使製作成的金屬無線射頻識別製品，其內部的電子標籤(UHF RFID TAG)，不但不受金屬干擾的能作動，還能轉化出更好的場形，有效達到10米的遠距讀取及發送；雖然上述專利可解決電子標籤易受金屬干擾的問題，並得到長距離讀取及發送訊號的效果，唯，其金屬一次天線的製備及電子標籤貼裝與密封的加工程序甚為複雜，相對的因製造成本較高而影響產品的普及率。
本發明之主要目的係在提供一種長距離無線射頻抗金屬識別標籤，係一超高頻電子標籤，至少包括一絕緣隔離板片，一第一天線及一第二天線；該絕緣隔離板片，為一不導電材料成型的板片，具有一底表面及一上表面；該第一天線，為一覆合在該絕緣隔離板片的上表面上的導電箔膜天線面，具有近靠一側邊線的一破孔槽，該破孔槽至該側邊線，開設有一槽溝，可由該破孔槽的孔形大小及該槽溝的槽寬，調整電磁波訊號的感應頻段/頻寬及感應場型；該第二天線，係設置在該第一天線的破孔槽中，為一覆合在該絕緣隔離板片的上表面上的環迴路導電箔膜天線，其環迴路的兩極端，並電性連接有一無線射頻識別RFID晶片；當該絕緣隔 離板片的底表面貼設在一金屬物件表面上，並採用電子標籤讀取裝置進行第二天線上無線射頻識別RFID晶片的識別碼取時，該第一天線的破孔槽與金屬物件表面之間，通過該絕緣隔離板片的隔離形成的共振腔，俾使位在共振腔上的第二天線，能藉由第一天線感應金屬物件表面上所反射的電磁波訊號產生共振，將電磁波訊號傳遞至無線射頻識別RFID晶片，或把無線射頻識別RFID晶片的回饋訊號發射出去；整體超高頻電子標籤結構，對於使用電子標籤讀取裝置讀取標籤上ID識別碼，增進有簡單構造達成抗金屬干擾與長距離讀取性能的經濟效益。
本發明之次一目的係在提供一種長距離無線射頻抗金屬識別標籤，其中，該第一天線及該第二天線，係共同成型在一絕緣基材薄片上，再由該絕緣基材薄片貼合在該絕緣隔離板片的上表面上，俾使第一、二天線能穩定在絕緣隔離板片的上表面上完成覆合；且上述該絕緣基材薄片，為高分子塑膠薄片的表面上金屬箔膜蝕刻成型該第一天線及該第二天線，俾使第一、二天線能以一般PC電路板的線路製程，簡單完成製作。
本發明之再一目的係在提供一種長距離無線射頻抗金屬識別標籤，其中，該絕緣隔離板片，為一可撓性絕緣材料所製作成型的板片，藉由該絕緣隔離板片的可撓性，俾使超高頻電子標籤可在金屬物件的曲彎弧形表面上貼置使用。
本發明之另一目的係在提供一種長距離無線射頻抗金屬識別標籤，其中，該第一天線的破孔槽，為一凸形孔槽，具一置設該第二天線的寬孔槽部及一窄孔槽部，並由該窄孔槽部至該側邊線之間，開設該槽溝；藉由第一天線的凸形破孔槽及槽溝的槽寬匹配金屬物件表面反射電磁波訊 號時的感應場型，以及對電磁波訊號所進行的頻段與頻寬調整，俾使超高頻電子標籤貼設在金屬物件表面上識別使用，能於使用的頻段範圍，達到高敏感度及長距離的讀取效果。
本發明之又一目的係在提供一種長距離無線射頻抗金屬識別標籤，其中，該絕緣隔離板片的底表面上設有一層雙面背膠，並在該雙面背膠上設有一離型紙；僅須將離型紙從絕緣隔離板片的底表面上撕開，即可藉由雙面背膠在各種物件表面上固定黏貼的作用，俾使超高頻電子標籤能方便在多種金屬物件表面上完成貼設使用。
本發明之次再一目的係在提供一種長距離無線射頻抗金屬識別標籤，其中，該絕緣隔離板片的底表面上設有一導電箔膜，藉由該第一天線的破孔槽與該導電箔膜之間可通過該絕緣隔離板片的隔離直接形成共振腔；僅須由該導電箔膜和金屬物件表面接合或接觸，即能使第一天線從導電箔膜上感應到電磁波訊號產生共振，確保超高頻電子標籤貼設在多種不同金屬物件上皆具備有長距離讀取的有效性；且上述該導電箔膜的外表面上係設有一層雙面背膠，並由該雙面背膠上設有一離型紙，僅須將離型紙從導電箔膜的外表面上撕開，即可藉由雙面背膠在物件上具有黏貼固定性，俾使導電箔膜可簡單與金屬物件表面完成接合。
10‧‧‧絕緣隔離板片
11‧‧‧底表面
12‧‧‧上表面
13‧‧‧絕緣基材薄片
14、14A‧‧‧離型紙
15‧‧‧導電箔膜
20‧‧‧第一天線
21‧‧‧側邊線
22‧‧‧破孔槽
220‧‧‧寬孔槽部
221‧‧‧窄孔槽部
23‧‧‧槽溝
30‧‧‧第二天線
40‧‧‧無線射頻識別RFID晶片
50‧‧‧金屬物件
60‧‧‧電子標籤讀取裝置
70、70A‧‧‧共振腔
圖1係係本發明結構立體分解圖
圖2係本發明組合結構外觀立體圖
圖3係本發明上視結構平面示意圖
圖4係圖3A-A剖面結構圖
圖5係圖4B部結構放大示意圖
圖6係本發明絕緣隔離板片底表面撕開離型紙時的狀態示意圖
圖7係本發明貼設在金屬物件表面上讀取時的狀態示意圖
圖8係本發明貼設在金屬物件表面上時的結構放大示意圖
圖9係本發明另一實施例結構立體分解圖
圖10係本發明另一實施例剖面結構示意圖
圖11係圖10C部結構放大示意圖
圖12係本發明另一實施例結構貼設在金屬物件表面上時的狀態示意圖
本發明為達上述目的，特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：一種長距離無線射頻抗金屬識別標籤，如圖1、2、3、4、5，係一超高頻電子標籤(UHF TAG)，至少包括一絕緣隔離板片10，一第一天線20及一第二天線30；該絕緣隔離板片10，為一非金屬不導電絕緣材料成型的板片，具有一底表面11及一上表面12；該第一天線20，為一覆合在該絕緣隔離板片10的上表面12上的金屬或非金屬導電箔膜天線面，具有近靠一側邊線21的一破孔槽22，該破孔槽22至該側邊線21之間，開設有一槽溝23，可由該破孔槽22的孔形大小及該槽溝的槽寬，調整電磁波訊號的感應頻段/頻寬及感應場型；該第二天線30，係設置在該第一天線20的破孔槽22中(未與該第一天線20接觸)，為一覆合在該絕緣隔離板片10的上表面12上的環迴路金屬或非 金屬導電箔膜天線，其環迴路的兩極端，並電性連接有一無線射頻識別RFID晶片40；如圖3、7、8，當該絕緣隔離板片10的底表面11貼設在一金屬物件50表面上，並採用電子標籤讀取裝置60進行第二天線30上無線射頻識別RFID晶片40的識別碼取時，該第一天線20的破孔槽22與金屬物件50表面之間，通過該絕緣隔離板片10的隔離形成的共振腔70，俾使位在共振腔70位置上的第二天線30，能藉由第一天線20感應金屬物件50表面上所反射的電磁波訊號產生共振，將電磁波訊號傳遞至無線射頻識別RFID晶片40，或把無線射頻識別RFID晶片40的回饋訊號發射出去；整體超高頻電子標籤結構，對於使用電子標籤讀取裝置60讀取標籤上ID識別碼，增進有簡單構造達成抗金屬干擾與長距離讀取性能的經濟效益。
根據上述實施例，其中，如圖1、4、5，該第一天線20及該第二天線30，係共同成型在一絕緣基材薄片13上，再由該絕緣基材薄片13貼合在該絕緣隔離板片10的上表面12上，俾使第一、二天線20、30能穩定(不易破損)在絕緣隔離板片10的上表面12上完成覆合；如圖1、4、5，且上述該絕緣基材薄片13，為聚醯亞胺(PI)或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)高分子塑膠薄片的表面上銅或鋁金屬箔膜蝕刻成型該第一天線20及該第二天線30，俾使第一、二天線20、30能以一般PC電路板的線路製程，簡單完成製作。
根據上述實施例，其中，如圖1、2、4、5，該絕緣隔離板片10，為一可撓性高分子塑膠絕緣材料或橡膠(例如矽膠)所製作成型的板片，藉由該絕緣隔離板片10的可撓性，俾使超高頻電子標籤可在 金屬物件的曲彎弧形表面上(圖未示)貼置使用。
根據上述實施例，其中，如圖1、2、3，該第一天線20的破孔槽22，為一凸形孔槽，具一置設該第二天線30的寬孔槽部220及一窄孔槽部221，並由該窄孔槽部221至該側邊線21之間，開設該槽溝23；如圖3、7、8，藉由第一天線20的凸形破孔槽22及槽溝23的槽寬匹配金屬物件50表面反射電磁波訊號時的感應場型，以及對電磁波訊號所進行的頻段與頻寬調整，俾使超高頻電子標籤貼設在金屬物件50表面上識別使用，能於使用的頻段範圍，達到高敏感度及長距離的讀取效果；亦即，多數國家或地區，皆會規範電子標籤(RFID TAG)的使用頻段，例如台灣地區的使用頻段是在920~930MHz之間，經由上述超高頻電子標籤實施例結構貼設在金屬物件表面上進行讀距測試，如附件一測試報告，通過芬蘭Voyntic Tagformance Lite Measurement System(UHF RFID)測試儀器，於800MHz~1000MHz頻段所進行的測試，證實上述超高頻電子標籤實施例結構貼設在鋁板表面上，其有效的讀距可以達到13公尺，顯然本發明超高頻電子標籤在商業用途上，具備長遠讀距的優異效能表現。
根據上述實施例，其中，如圖1、2、4、5，該絕緣隔離板片10的底表面11上設有一層雙面背膠(圖未示)，並在該雙面背膠上設有一離型紙14；如圖6、7，僅須將離型紙14從絕緣隔離板片10的底表面11上撕開，即可藉由雙面背膠在各種物件表面上簡單固定黏貼的作用，俾使超高頻電子標籤能方便在多種金屬物件表面上完成貼設使用。
根據上述實施例，其中，如圖9、10、11，該絕緣隔離 板片10的底表面11上設有一導電箔膜15(可以是銅箔膜或鋁箔膜)，藉由該第一天線20的破孔槽22與該導電箔膜15之間可通過該絕緣隔離板片10的隔離直接形成共振腔70A；如圖12，僅須由該導電箔膜15和金屬物件50表面接合或接觸，即能使第一天線20從導電箔膜15上感應到電磁波訊號產生共振，確保超高頻電子標籤貼設在多種不同金屬物件50上皆具備有長距離讀取的有效性；如圖9、10、11，且上述該導電箔膜15的外表面上係設有一層雙面背膠(圖未示)，並由該雙面背膠上設有一離型紙14A，僅須將離型紙14A從導電箔膜15的外表面上撕開(相當於圖6)，即可藉由雙面背膠在物件上具有黏貼固定性，如圖12，俾使導電箔膜15可簡單與金屬物件50表面完成接合。
以上說明，對本發明而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員理解，在不脫離所附說明書所限定的精神和範圍的情况下，可做出許多修改、變化或等效，但都將落入本發明的保護範圍內。

Claims (8)

  1. 一種長距離無線射頻抗金屬識別標籤，係一超高頻電子標籤，至少包括一絕緣隔離板片，一第一天線及一第二天線；該絕緣隔離板片，為一不導電材料成型的板片，具有一底表面及一上表面；該第一天線，為一覆合在該絕緣隔離板片的上表面上的導電箔膜天線面，具有近靠一側邊線的一破孔槽，該破孔槽至該側邊線，開設有一槽溝，可由該破孔槽的孔形大小及該槽溝的槽寬，調整電磁波訊號的感應頻段/頻寬及感應場型；該第二天線，係設置在該第一天線的破孔槽中，為一覆合在該絕緣隔離板片的上表面上的環迴路導電箔膜天線，其環迴路的兩極端，並電性連接有一無線射頻識別RFID晶片；當該絕緣隔離板片的底表面貼設在一金屬物件表面上，並採用電子標籤讀取裝置進行第二天線上無線射頻識別RFID晶片的識別碼取時，該第一天線的破孔槽與金屬物件表面之間，通過該絕緣隔離板片的隔離形成的共振腔，俾使位在共振腔上的第二天線，能藉由第一天線感應金屬物件表面上所反射的電磁波訊號產生共振，將電磁波訊號傳遞至無線射頻識別RFID晶片，或把無線射頻識別RFID晶片的回饋訊號發射出去；整體超高頻電子標籤結構，對於使用電子標籤讀取裝置讀取標籤上ID識別碼，增進有簡單構造達成抗金屬干擾與長距離讀取性能的經濟效益。
  2. 依申請專利範圍第1項所述之長距離無線射頻抗金屬識別標籤，其中，該第一天線及該第二天線，係共同成型在一絕緣基材薄片上，再由該絕緣基材薄片貼合在該絕緣隔離板片的上表面上，俾使第一、二天線能穩定在絕緣隔離板片的上表面上完成覆合。
  3. 依申請專利範圍第2項所述之長距離無線射頻抗金屬識別標籤，其中，該絕緣基材薄片，為高分子塑膠薄片的表面上金屬箔膜蝕刻成型該第一天線及該第二天線，俾使第一、二天線能以一般PC電路板的線路製程，簡單完成製作。
  4. 依申請專利範圍第1項所述之長距離無線射頻抗金屬識別標籤，其中，該絕緣隔離板片，為一可撓性絕緣材料所製作成型的板片，藉由該絕緣隔離板片的可撓性，俾使超高頻電子標籤可在金屬物件的曲彎弧形表面上貼置使用。
  5. 依申請專利範圍第1項所述之長距離無線射頻抗金屬識別標籤，其中，該第一天線的破孔槽，為一凸形孔槽，具一置設該第二天線的寬孔槽部及一窄孔槽部，並由該窄孔槽部至該側邊線之間，開設該槽溝；藉由第一天線的凸形破孔槽及槽溝的槽寬匹配金屬物件表面反射電磁波訊號時的感應場型，以及對電磁波訊號所進行的頻段與頻寬調整，俾使超高頻電子標籤貼設在金屬物件表面上識別使用，能於使用的頻段範圍，達到高敏感度及長距離的讀取效果。
  6. 依申請專利範圍第1項所述之長距離無線射頻抗金屬識別標籤，其中，該絕緣隔離板片的底表面上設有一層雙面背膠，並在該雙面背膠上設有一離型紙；僅須將離型紙從絕緣隔離板片的底表面上撕開，即可藉由雙面背膠在各種物件表面上固定黏貼的作用，俾使超高頻電子標籤能方便在多種金屬物件表面上完成貼設使用。
  7. 依申請專利範圍第1項所述之長距離無線射頻抗金屬識別標籤，其中，該絕緣隔離板片的底表面上設有一導電箔膜，藉由該第一天線的破 孔槽與該導電箔膜之間可通過該絕緣隔離板片的隔離直接形成共振腔；僅須由該導電箔膜和金屬物件表面接合或接觸，即能使第一天線從導電箔膜上感應到電磁波訊號產生共振，確保超高頻電子標籤貼設在多種不同金屬物件上皆具備有長距離讀取的有效性。
  8. 依申請專利範圍第7項所述之長距離無線射頻抗金屬識別標籤，其中，該導電箔膜的外表面上係設有一層雙面背膠，並由該雙面背膠上設有一離型紙，僅須將離型紙從導電箔膜的外表面上撕開，即可藉由雙面背膠在物件上具有黏貼固定性，俾使導電箔膜可簡單與金屬物件表面完成接合。
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