《一种电子标签.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种电子标签.pdf（8页完整版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102147877 A (43)申请公布日 2011.08.10 CN 102147877 A *CN102147877A* (21)申请号 201110076228.5 (22)申请日 2011.03.29 G06K 19/077(2006.01) (71)申请人 成都鼎格科技有限公司 地址 610041 四川省成都市高新区天府大道 中段 1 号 (72)发明人 邓建华 王建 (74)专利代理机构 成都虹桥专利事务所 51124 代理人 李顺德 (54) 发明名称 一种电子标签 (57) 摘要 本发明涉及一种电子标签。本发明所要解决 的技术问题是， 降低背景材料对天。
2、线的影响， 提高 电子标签环境适应能力。本发明公开了一种电子 标签， 其结构包括基板和微带天线， 所述微带天线 制作在基板上， 其特征在于， 所述基板包括支撑 层、 金属贴片层、 介质层和金属地 ； 所述微带天线 制作在基板正面， 所述金属贴片层和金属地分别 附着在所述介质层的两面， 所述金属贴片层与支 撑层接触， 所述金属地位于基板背面 ； 所述金属 贴片层由介质层正面相互隔离的金属片构成， 所 述金属地由介质层背面的金属板构成， 每一片金 属片分别由穿过介质层的导体与金属板连接。本 发明有效地减弱了金属、 液体等复杂背景材料对 天线谐振频率的影响可用于 UHF 频段的无源电子 标签。 (5。
3、1)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 CN 102147879 A1/1 页 2 1. 一种电子标签， 包括基板和微带天线， 所述微带天线制作在基板上， 其特征在于， 所 述基板包括支撑层、 金属贴片层、 介质层和金属地 ； 所述微带天线制作在基板正面， 所述金 属贴片层和金属地分别附着在所述介质层的两面， 所述金属贴片层与支撑层接触， 所述金 属地位于基板背面 ； 所述金属贴片层由介质层正面相互隔离的金属片构成， 所述金属地由 介质层背面的金属板构成， 每一片金属片分别由穿过介质层的导体与金属板连接。。
4、 2. 根据权利要求 1 所述的一种电子标签， 其特征在于， 所述支撑层材料为泡沫塑料。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的一种电子标签， 其特征在于， 所述介质层材料型号为 RogersR03210。 4.根据权利要求1、 2或3所述的一种电子标签， 其特征在于， 所述金属片和金属板采用 涂覆工艺在介质层正面和背面生成， 所述导体为穿过介质层的金属化孔。 5. 根据权利要求 4 所述的一种电子标签， 其特征在于， 所述金属片和金属板采用的材 料为铜。 6.根据权利要求15任意一项所述的一种电子标签， 其特征在于， 所述微带天线工作 频段为 910MHz。 7. 根 据 权 利 要 求 6。
5、 所 述 的 一 种 电 子 标 签， 其 特 征 在 于， 所 述 基 板 正 面 面 积 5028mm2。 8. 根据权利要求 7 所述的一种电子标签， 其特征在于， 所述微带天线由对称的两段构 成， 其馈电端为开槽微带， 其开放端设置有微带环。 9. 根据权利要求 8 所述的一种电子标签， 其特征在于， 所述微带环为矩形环。 10. 根据权利要求 7 所述的一种电子标签， 其特征在于， 所述微带天线馈电端和开放端 之间的微带有折弯。 权 利 要 求 书 CN 102147877 A CN 102147879 A1/4 页 3 一种电子标签 技术领域 0001 本发明涉及射频识别技术， 特。
6、别涉及一种电子标签。 背景技术 0002 射频识别 (RFID) 技术是一种非接触式的自动识别技术。射频识别技术利用射频 信号通过空间耦合来实现无接触的信息传递， 并通过所传递的信息达到识别目的。 具体的， 射频识别主要通过读卡器 ( 或称为阅读器 ) 和附着在被识别物体上的电子标签 ( 或称为射 频识别卡 ) 之间的相互信息传递， 由读卡器读出电子标签上携带的信息。射频识别技术具 有很多突出的优点 ： 非接触操作， 长距离识别(可达几厘米至几十米)， 应用方便 ； 无机械磨 损， 寿命长， 可工作于恶劣环境 ； RFID 无源标签价格便宜， 利于普及。随着射频自动识别技 术的不断完善， RF。
7、ID 技术在物料跟踪、 供应链管理、 交通运输和门禁控制等领域应用广泛， 市场前景广阔。一般电子标签的结构主要包括基板、 天线 ( 通常采用微带天线 ) 及其连接 的芯片等， 目前用于射频识别技术的频段主要为 910MHz、 2.45GHz、 5.8GHz 三个频率段。上 述频段具有天线方向性好、 反向散射能力强、 电磁干扰小等特点， 因此在自动识别技术领域 得到广泛的应用。工作在 5.8GHz 的 RFID 设备由于该频段自身的特点要满足较远识别距离 的要求， 识别卡是有源的， 必须外置电池。目前工作在无源方式的射频识别卡， 主要集中在 2.45GHz、 910MHz两个频段上。 但2.45。
8、GHz的无源射频识别卡正常作用距离仅有2m左右， 不 能满足自动识别的要求。而工作在 910MHz 频段的无源识别卡在标准配置下其识别距离可 达数米以上， 因而在自动识别系统中得到广泛应用。 无源识别卡其基本工作原理是 ： 读卡器 通过射频定向天线发射载波或调制波， 激活电磁波辐射场内的电子标签， 向电子标签供电 和发出读写指令， 电子标签收到指令后将存储的数据对负载进行调制后反向散射电磁波到 读卡器， 再经解调后得到电子标签返回的数据信息。 0003 对于无源识别卡， 由于受到发射功率的限制， 识别距离的大小与天线的增益密切 相关。要提高天线的增益， 就要增大天线的有效面积， 同时还需确保工。
9、作频率和阻抗的匹 配。 特别是在几何尺寸较小的无源射频识别卡上， 要满足天线的增益、 谐振频率及阻抗匹配 要求， 现有的微带天线和常规的设计、 制作工艺是难于实现的。现有技术工作在 910MHz 频 段 ( 频率范围 860 960MHz) 的电子标签天线设计的技术难点主要是 ： 1、 天线尺寸大该频 段的工作频率决定了该频段电子标签天线电尺寸偏大， 如果采用一般的射频天线设计方法 将导致天线尺寸偏大， 严重影响其应用范围， 所以必须采用缩小天线尺寸的新技术 ； 2、 对复 杂背景材料的适应性差， 该频段标签天线因电磁反向散射 (Backscatter) 特点， 对金属和 液体等环境比较敏感，。
10、 导致这种工作频率的无源标签天线难以在具有金属表面的物体或液 体环境下工作。 发明内容 0004 本发明所要解决的技术问题是， 降低背景材料对天线的影响， 提高电子标签环境 适应能力， 在有限的空间实现标签性能的提升。 说 明 书 CN 102147877 A CN 102147879 A2/4 页 4 0005 本发明解决所述技术问题， 采用的技术方案是， 一种电子标签， 包括基板和微带天 线， 所述微带天线制作在基板上， 其特征在于， 所述基板包括支撑层、 金属贴片层、 介质层和 金属地 ； 所述微带天线制作在基板正面， 所述金属贴片层和金属地分别附着在所述介质层 的两面， 所述金属贴片层。
11、与支撑层接触， 所述金属地位于基板背面 ； 所述金属贴片层由介质 层正面相互隔离的金属片构成， 所述金属地由介质层背面的金属板构成， 每一片金属片分 别由穿过介质层的导体与金属板连接。 本发明基板应用人工磁导体(Artificial Magnetic Conductor， AMC)地结构(由介质层及金属片和金属板构成)， 减弱了不同背景材料， 特别是 金属物体和导电液体等对天线谐振频率的影响， 有效地增大了复杂背景材料应用时的读写 距离。 0006 一种具体的支撑层材料为泡沫塑料。 泡沫塑料成本低、 质地柔软， 便于粘贴微带天 线。既作为微带天线和芯片的支撑体， 也用于天线和 AMC 地结构之。
12、间的隔离。 0007 优选的介质层材料型号为Rogers R03210。 该材料为混合陶瓷材料， 具有合适的介 电常数， 厚度适中不易变形， 相比其它软性材料， 对支撑层泡沫塑料具有良好的定型支撑作 用。 0008 具体的， 所述金属片和金属板采用涂覆工艺在介质层正面和背面生成， 所述导体 为穿过介质层的金属化孔。采用涂覆工艺在介质层正面和背面生成金属膜， 介质层正面的 金属膜经过刻蚀加工形成相互隔离的金属片， 构成了金属贴片层 ； 介质层背面的金属膜构 成了金属地。在每一片金属片上打孔穿过介质层及背面的金属膜， 并对孔进行金属化处理 形成金属化孔， 将金属片与金属地连通。该工艺与印刷电路板制。
13、作工艺兼容， 工艺成熟， 制 作流程简单。 0009 优选的， 所述金属片和金属板采用的材料为铜。 采用金属铜材料， 具有工艺兼容性 好， 电性能优异的特点。 0010 具体的， 所述微带天线工作频段为 910MHz。 0011 进一步的， 所述基板正面面积 5028mm2。 0012 进一步的， 所述微带天线由对称的两段构成， 其馈电端为开槽微带， 其开放端设置 有微带环。 0013 具体的， 所述微带环为矩形环。 0014 更进一步的， 所述微带天线馈电端和开放端之间的微带有折弯。 0015 本发明的微带天线以微带偶极子天线为原型， 通过微带曲折、 天线开放端矩形环 电容加载、 馈电端开槽。
14、微带技术， 在实现同等技术指标情况下， 极大地缩小了天线的物理尺 寸， 天线开放端采用矩形环加载结构， 通过其感应加载效应进一步减小天线尺寸， 并可以保 持天线的辐射性能。为实现与 RFID 芯片良好的阻抗匹配， 馈电端采用开槽微带结构， 通过 合理设计使开槽微带的谐振频率落在天线的工作频段内， 实现与 RFID 芯片良好的阻抗匹 配。 0016 本发明的有益效果是 ： 通过将 AMC 地结构应用于电子标签并结合开槽微带结构形 成一个k变换器， 可以实现在整个工作频段内与RFID芯片的阻抗匹配， 有效地减弱了金属、 液体等复杂背景材料对天线谐振频率的影响， 使得标签天线具有了较强的对多种复杂背。
15、景 材料的兼容能力， 大大扩展了电子标签应用范围。本发明应用微带曲折、 终端矩形环电容 加载等技术进行微带偶极子天线的小型化， 在实现同等技术指标情况下能够极大缩小 RFID 说 明 书 CN 102147877 A CN 102147879 A3/4 页 5 标签天线的尺寸。 附图说明 0017 图 1 是实施例的结构示意图 ； 0018 图 2 是图 1 去掉芯片的俯视图 ； 0019 图 3 是图 1 去掉支撑层及其以上部分的俯视图 ； 0020 图 4 是图 1 的仰视图 ； 0021 图 5 是实施例的电子标签微带天线辐射方向图。 具体实施方式 0022 下面结合附图及实施例， 详细。
16、描述本发明的技术方案。 0023 本发明的电子标签， 对标签中的基板和制作在基板上微带天线部分进行了改进和 优化。基板部分的改进， 本发明采用人工磁导体 (AMC) 地结构， 减弱了不同背景材料， 特别 是金属物体和导电液体等对天线谐振频率的影响， 有效地增大了复杂背景材料应用时的读 写距离。 微带天线部分的改进， 本发明的电子标签天线以微带偶极子天线为原型， 采用开放 端 ( 或称为终端 ) 矩形环电容加载技术、 微带曲折等技术， 在实现同等技术指标情况下， 极 大地缩小了天线的物理尺寸。馈电端采用开槽微带结构形成一个 k 变换器， 在整个工作频 段内能够与芯片的阻抗实现良好的匹配。 002。
17、4 实施例 0025 本例电子标签， 包括基板和微带天线。参见图 1、 图 2、 图 3 和图 4， 本例中基板由 支撑层 20、 金属贴片层 31、 介质层 30 和金属地 32 构成。这里金属贴片层 31、 介质层 30 和 金属地 32 构成 AMC 地结构， 具体制作工艺是在介质层正面和背面生成金属膜， 本例采用的 金属膜材料为铜。介质层 30 正面的金属膜经过刻蚀加工形成相互隔离的金属片， 构成了金 属贴片层31 ； 介质层背面的一张整体的金属膜构成了金属地32。 金属贴片层也可以采用在 介质层 30 正面粘贴矩形金属薄片构成。AMC 地结构中， 介质层 30 正面的每一片金属片都 。
18、通过导体穿过介质层 30 与金属地 32 连通， 具体工艺可以采用印刷电路板工艺中的金属化 孔的工艺， 即在每一片金属片上打孔穿过介质层 30 及背面的金属膜， 并对孔进行金属化处 理形成金属化孔 33， 将介质层正面的金属片与背面的金属地 32 电连通。装配的时候， 将金 属贴片层贴在支撑层背面与支撑层接触， 这样金属地 32 就位于基板背面了。本例微带天线 11 制作在基板正面， 具体制作工艺是先将微带天线制作在很薄的柔软介质薄膜上， 然后将 介质薄膜贴在泡沫塑料材料支撑层 20 上， 泡沫塑料支撑层 20 厚度约 2mm。其质地柔软， 便 于粘贴微带天线 11， 既作为微带天线 11 和。
19、芯片 10 的支撑体， 也用于微带天线 11 和 AMC 地 结构之间的隔离。本例介质层 30 材料型号为 Rogers R03210， 其介电常数 r为 10.2， 介 质损耗角正切 tan 为 0.003， 厚度为 0.64mm。本例微带天线可工作于 902 928MHz 频率范 围， 正好处于 910MHz 的 UHF( 超高频 ) 频段。本例整个电子标签的正面面积 ( 即基板正面 面积 ： ab) 为 5028mm2。本例芯片 10 采用 Philips 公司的 UCODE EPC Gen2。 0026 由图 2 可见， 本例微带天线由对称的两段构成， 其馈电端 110 为开槽微带结构。
20、， 即 天线与芯片连接处的微带进行了镂空处理， 通过合理设计使开槽微带的谐振频率落在天线 的工作频段内， 形成一个 k 变换器， 可以实现在整个工作频段内与芯片的阻抗匹配。图 2 中 说 明 书 CN 102147877 A CN 102147879 A4/4 页 6 天线的开放端 111 设置有矩形微带环。通过其感应加载效应进一步减小天线尺寸， 并可以 保持天线的辐射性能。本例微带天线馈电端和开放端之间的微带有 4 个折弯。通过对微带 进行多次弯折， 克服了偶极子天线尺寸过窄过长不便于应用的缺点， 在维持其电长度不变 的前提下使其基本具有了合适的长度、 宽度尺寸。 0027 图 3 示出了金。
21、属贴片层的结构， 图中可以看出， 金属贴片层由周期性分布的金属 片构成， 每一金属片通过金属化孔 33 与介质层 30 背面的金属地 32 电连通。从图 4 可以看 出金属化孔与金属地 32 的连接情况。 0028 本例标签天线的辐射方向图如图 5 所示， 图中示出了 910MHz 频率时， 天线的辐射 情况。该天线后向辐射很低、 前向辐射均匀， 由于电子标签使用时， 其背面 ( 金属地 ) 朝向 背景材料， 从而使其受背景材料影响较少， 读写距离和读写角度达到很好的平衡。 说 明 书 CN 102147877 A CN 102147879 A1/2 页 7 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102147877 A CN 102147879 A2/2 页 8 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 102147877 A 。