一種雙頻兩用遠距離抗金屬rfid無源標簽的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙頻兩用遠距離抗金屬RFID無源標簽，包括絕緣介質(zhì)板，絕緣介質(zhì)板的正面和反面設(shè)置有不同電長度的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層，雙頻兩用抗金屬標簽側(cè)面還設(shè)有標簽芯片和調(diào)諧電容，標簽芯片與調(diào)諧電容電路并聯(lián)連接，標簽芯片與饋電網(wǎng)絡(luò)電路串聯(lián)連接。本發(fā)明的有益效果是抗金屬標簽讀取距離長，不受金屬環(huán)境干擾，成本低，可同時工作于美頻和歐頻，適用范圍廣。
【專利說明】—種雙頻兩用遠距離抗金屬RFID無源標簽
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于RFID應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種雙頻兩用遠距離抗金屬RFID無源標簽?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]RFID (Radio Frequency Identification,射頻識別)是一種非接觸式的自動識別技術(shù)。憑借其存儲容量大、識別目標多、非接觸讀取、數(shù)據(jù)可加密等優(yōu)點及巨大的發(fā)展?jié)摿?，RFID被譽為21世紀最重要的技術(shù)之一，并受到全球各界的廣泛關(guān)注，給人類社會生產(chǎn)生活產(chǎn)生了深遠的影響。近年來，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷完善與成熟，經(jīng)過多年的技術(shù)孵化與培育，RFID技術(shù)正日臻完善，目前已成功地應(yīng)用到了生產(chǎn)控制、智能交通、公共安全、物品防偽、移動支付及室內(nèi)定位等諸多領(lǐng)域當中。
[0003]RFID系統(tǒng)一般由讀寫器和標簽組成，讀寫器通過無線射頻(低頻LF、高頻HF、超高頻UHF、微波MW)讀取標簽內(nèi)的信息，實現(xiàn)與標簽之間的數(shù)據(jù)通信。低頻與高頻RFID系統(tǒng)主要利用電感耦合實現(xiàn)識別功能，讀取距離較近，一般不超過I米；超高頻與微波頻段RFID系統(tǒng)主要通過電磁波傳播來完成識別過程，具有較遠的讀取距離，可達10米以上。其中，UHFRFID因性能優(yōu)異，已成為當前應(yīng)用的主流，主要表現(xiàn)在:(1)UHF RFID系統(tǒng)頻率適中，數(shù)據(jù)讀取速率快，適合遠距離RFID系統(tǒng)使用；(2)UHFRFID標簽通過無線供電，它是無源的；(3)UHFRFID標簽通過抗金屬設(shè)計，可工作于復(fù)雜的工業(yè)金屬環(huán)境；(4) UHF RFID標準統(tǒng)一、產(chǎn)品通用性強。鑒于UHFRFID系統(tǒng)巨大的應(yīng)用潛力，國家十分推崇與EPC G2兼容的18000-6C標準，并相繼發(fā)布了 UHFRFID的相關(guān)政策和規(guī)范。
[0004]將超高頻RFID技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、無線通訊網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)相融合，這使得物流供應(yīng)鏈成為了當前十分熱門的應(yīng)用與研究方向，特別適合全球范圍內(nèi)物品的跟蹤與信息共享。但目前來看，該技術(shù)主要存在有三方面的問題:一是標簽成本仍無法降低到所有用戶可接受的程度，從而無法實現(xiàn)所有物品的標識；二是RFID標簽性能目前還無法滿足某些特殊領(lǐng)域的行業(yè)需求，特別是對大型金屬物品的識別。三是各個國家在UHF頻率使用上并不統(tǒng)一，使所設(shè)計的標簽必須與指定的讀寫器配合才能正確讀取數(shù)據(jù)，不利于經(jīng)濟全球化趨勢下的物品識別。因此，研制適應(yīng)各國UHF RFID系統(tǒng)都能正確讀取數(shù)據(jù)、滿足各種行業(yè)需求的高性能遠距離RFID抗金屬標簽，就顯得十分重要和緊迫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種雙頻兩用遠距離抗金屬RFID無源標簽，解決了傳統(tǒng)的UHF頻段無源標簽識別距離近、容易受金屬干擾的問題，由于同時適用于美頻與歐頻，解決了標簽與型號各異的多種讀寫器之間的兼容問題。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是包括絕緣介質(zhì)板，絕緣介質(zhì)板的正面和反面設(shè)置有饋電網(wǎng)絡(luò)貼層或微帶天線輻射陣子，雙頻兩用抗金屬標簽側(cè)面還設(shè)有標簽芯片和調(diào)諧電容，標簽芯片與調(diào)諧電容電路并聯(lián)連接，標簽芯片與饋電網(wǎng)絡(luò)電路串聯(lián)連接。
[0007]本發(fā)明的特點還在于位于絕緣介質(zhì)板正面和反面的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層的金屬導(dǎo)體層的電長度不同，而且兩面的陣子都可以當做輻射體，也可以當做反射底板。正面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層的金屬導(dǎo)體層可讓RFID讀寫器在美頻902—928MHz頻段讀取，反面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層的金屬導(dǎo)體層可讓RFID讀寫器在歐頻860— 868MHz頻段讀取。饋電網(wǎng)絡(luò)可以相互電路連接組成環(huán)天線，也可不相互接觸構(gòu)成類似偶極子的天線。標簽的芯片可以放在側(cè)面，也可以放在正反中的任何一面，嵌入到標簽主體中。標簽芯片旁邊設(shè)置調(diào)諧焊盤，標簽芯片電路連接調(diào)諧焊盤。正面絕緣介質(zhì)板和反面絕緣介質(zhì)板形狀為矩形或圓形。正面絕緣介質(zhì)板和反面絕緣介質(zhì)板材質(zhì)為聚四氟乙烯板或FR-4絕緣板。饋電網(wǎng)絡(luò)貼層的金屬輻射陣子由銅或鋁或銀粉構(gòu)成。標簽芯片選取為Impinj公司的Monza4QT型號芯片，或者其他兼容的芯片。
[0008]本發(fā)明的有益效果是抗金屬標簽讀取距離長，不受金屬環(huán)境干擾，成本低，同時適用于美頻和歐頻，應(yīng)用范圍廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明一種雙頻兩用遠距離抗金屬RFID無源標簽的正面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2為本發(fā)明標簽的反面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3為本發(fā)明的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖4為本發(fā)明標簽貼在金屬物體表面正面被讀取時的示意圖；
[0013]圖5為本發(fā)明標簽貼在金屬物體表面反面被讀取時的示意圖。
[0014]圖中，1.絕緣介質(zhì)板，2.正面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層，3.反面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層，4.標簽芯片，5.調(diào)諧電容，6.金屬背景物體，7.美頻RFID讀寫器，8.歐頻RFID讀寫器。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0016]如圖1、圖2和圖3所示,絕緣介質(zhì)板I具有正、反兩面,正面絕緣介質(zhì)板I上設(shè)置有正面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層2，反面絕緣介質(zhì)板I上設(shè)置有反面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層3，絕緣介質(zhì)板I側(cè)面還設(shè)有標簽芯片4和調(diào)諧電容5，標簽芯片4與調(diào)諧電容5電路并聯(lián)連接，標簽芯片4與正面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層2、反面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層3電路串聯(lián)連接。正面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層2、反面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層3的金屬導(dǎo)體層電長度不同，正面絕緣介質(zhì)板I上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層2的金屬導(dǎo)體層可讓美頻RFID讀寫器7在美頻902— 928MHz頻段讀取，反面絕緣介質(zhì)板I上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層3的金屬導(dǎo)體層可讓歐頻RFID讀寫器8在歐頻860— 868MHz頻段讀取。正面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層2、反面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層3可以相互電路連接組成環(huán)天線，也可不相互接觸構(gòu)成類似偶極子的天線。標簽芯片4可以放在側(cè)面，也可以放在正反中的任何一面，嵌入到標簽主體中。標簽芯片4旁邊還可設(shè)置調(diào)諧焊盤，調(diào)諧焊盤連接調(diào)諧電容5，方便調(diào)諧使用。標簽芯片4電路連接調(diào)諧焊盤。絕緣介質(zhì)板形狀為矩形或圓形，絕緣介質(zhì)板材質(zhì)為聚四氟乙烯板或FR-4絕緣板。饋電網(wǎng)絡(luò)貼層2與饋電網(wǎng)絡(luò)貼層3的金屬輻射振子由銅或鋁或銀粉構(gòu)成。標簽芯片4為Impinj公司的Monza4QT型號芯片。
[0017]正面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層2和反面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層3表面有金屬導(dǎo)體層，它們充當了微帶天線的輻射陣子，作為標簽天線，通過差異化設(shè)計，兩面可分別工作于美頻、歐頻RFID系統(tǒng)。標簽側(cè)面設(shè)有RFID電子標簽芯片4和調(diào)諧電容5，標簽芯片4與調(diào)諧電容5電路并聯(lián)連接，標簽芯片4與正面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層2、反面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層3電路串聯(lián)連接，標簽芯片4是電子標簽的核心，其主要功能有標簽信息存儲、標簽接收信號的處理、標簽發(fā)射信號的處理及無線供電，標簽芯片4成本約占整個電子標簽成本的三分之一左右，國外主流芯片種類繁多，綜合應(yīng)用價格、技術(shù)參數(shù)、技術(shù)成熟度等多種因素，本發(fā)明中芯片型號選取了具備高性能讀寫功能、適合企業(yè)級RFID應(yīng)用的Impinj公司Monza4QT芯片，讀取可靠性高，且具有兩個完全獨立的天線端口，可以消除標簽盲點，實現(xiàn)了方位不敏感性。調(diào)諧電容5主要完成標簽芯片4與正面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層2、反面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層3之間的阻抗匹配作用，當正面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層2、反面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層3的金屬導(dǎo)體層無法與標簽芯片4共軛匹配時需要調(diào)諧電容5進行調(diào)諧匹配。
[0018]絕緣介質(zhì)板I的正、反兩面形狀都為矩形或者其他幾何形狀，材料選取為聚四氟乙烯板或FR-4或者其他。正面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層2、反面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層3的金屬導(dǎo)體層具有不同的電長度，使之在不同的諧振頻率上工作、由微帶天線的工作原理所決定，其形狀可以是任何能夠延長電長度的幾何彎折走線、保證標簽天線的小型化的形狀。由于金屬導(dǎo)體層微帶天線的電長度由其基板介電常數(shù)和材料的厚度所決定，因此當基板介電常數(shù)過低或尺寸過小時需要采用調(diào)諧電容5來調(diào)節(jié)匹配。
[0019]如圖4所不,雙頻兩用抗金屬標簽電長度較短的一面貼在金屬背景物體6表面，電長度較長的一面正對美頻RFID讀寫器7。由于讀寫器工作在902— 928MHz的美頻，此時離讀寫器最近的標簽正面、電長度較長的金屬導(dǎo)體層起主要作用，可實現(xiàn)902— 928MHz的頻率閱讀，在美頻頻段表現(xiàn)出較好的識別距離。對902— 928MHz的美頻RFID讀寫器7的使用型號無特殊要求。
[0020]如圖5所示，所述雙頻兩用抗金屬標簽電長度較短的一面貼在金屬背景物體6表面，電長度較長的一面正對歐頻RFID讀寫器8。由于讀寫器工作在860— 868MHz的歐頻，此時貼近金屬背景物體6表面的標簽反面、電長度較短的金屬導(dǎo)體層起主要作用，可實現(xiàn)860—868MHz的頻率閱讀，在歐頻段表現(xiàn)出較好的識別距離。對860— 868MHz的歐頻RFID讀寫器8的使用型號無特殊要求。
[0021]雙頻兩用抗金屬標簽通過在絕緣介質(zhì)板上的正面饋電網(wǎng)絡(luò)貼層2、反面饋電網(wǎng)絡(luò)貼層3的天線陣子設(shè)計成具有不同的電長度，使其分別諧振于美頻、歐頻。同現(xiàn)有的技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的一種雙頻兩用抗金屬標簽通過設(shè)計正、反兩面標簽天線工作于不同的頻段，具有既可支持美頻902— 928MHz，也可支持歐頻860— 868MHz，線極化，距離遠，性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。本發(fā)明不僅克服了標簽在金屬背景物體6上識讀距離近的缺點，而且實現(xiàn)了雙頻工作，適合不同國家RFID行業(yè)的應(yīng)用。微帶天線的高增益可以提高標簽的輻射效率，良好的阻抗匹配可以有效地保證標簽返回的功率100%輻射出來，通過微帶天線的高增益設(shè)計和調(diào)諧電容5阻抗匹配設(shè)計就可以有效的提高標簽靈敏度，因此具有識別距離遠、不低于10m，性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。本發(fā)明解決了標簽對大型金屬背景物體6如鋼卷、鋼坯、車輛等識別距離近的瓶頸問題，而且實現(xiàn)了雙頻工作，適合不同國家RFID行業(yè)的應(yīng)用。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單易于制作，且采用現(xiàn)有部件制造而成，成本低，適用范圍廣，特別適于鋼鐵、冶金、汽車、物流等特殊行業(yè)領(lǐng)域的大規(guī)模推廣使用。
[0022]應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
【權(quán)利要求】
1.一種雙頻兩用抗金屬標簽，其特征在于:包括絕緣介質(zhì)板(1)，絕緣介質(zhì)板(I)的正面上設(shè)置有正面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層(2)，絕緣介質(zhì)板(I)的反面上設(shè)置有反面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層(3)，絕緣介質(zhì)板(I)側(cè)面還設(shè)有標簽芯片(4)和調(diào)諧電容(5)，標簽芯片(4)與調(diào)諧電容(5)通過并聯(lián)電路連接，標簽芯片(4)與正面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層(2)、反面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層(3)之間通過串聯(lián)電路連接。
2.按照權(quán)利要求1所示一種雙頻兩用抗金屬標簽，其特征在于:所述正面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層(2)與反面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層(3)的金屬導(dǎo)體層電長度不同，而且兩面的陣子都可以當做輻射體，也可以當做反射底板，正面絕緣介質(zhì)板(I)上的正面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層(2)的金屬導(dǎo)體層讓美頻RFID讀寫器(7)在美頻902—928MHz頻段讀取，反面絕緣介質(zhì)板(I)上的反面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層(3)的金屬導(dǎo)體層讓歐頻RFID讀寫器(8)在歐頻860— 868MHz頻段讀取。
3.按照權(quán)利要求1所示一種雙頻兩用抗金屬標簽，其特征在于:所述正面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層(2 )與所述反面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層(3 )相互電路連接組成環(huán)天線或不相互接觸構(gòu)成類似偶極子的天線。
4.按照權(quán)利要求1所示一種雙頻兩用抗金屬標簽，其特征在于:所述標簽的芯片(4)置于絕緣介質(zhì)板(I)側(cè)面或絕緣介質(zhì)板(I)正反面中的任何一面，或者嵌入到標簽主體中。
5.按照權(quán)利要求1所示一種雙頻兩用抗金屬標簽，其特征在于:所述絕緣介質(zhì)板(I)形狀為矩形或圓形。
6.按照權(quán)利要求1所示一種雙頻兩用抗金屬標簽，其特征在于:所述絕緣介質(zhì)板(I)材質(zhì)為聚四氟乙烯板或FR-4絕緣板。
7.按照權(quán)利要求1所示一種雙頻兩用抗金屬標簽，其特征在于:所述正面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層(2)、反面絕緣介質(zhì)板上的饋電網(wǎng)絡(luò)貼層(3)的金屬輻射振子由銅或鋁或銀粉構(gòu)成。
8.按照權(quán)利要求1所示一種雙頻兩用抗金屬標簽，其特征在于:所述標簽芯片(4)型號為 Monza4QT。
【文檔編號】G06K19/077GK103839100SQ201410092266
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月13日
【發(fā)明者】粟向軍, 郭觀七, 歐陽竟成, 張舸 申請人:湖南理工學(xué)院, 岳陽千盟電子有限公司