钢铁用射频识别标签装置技术领域
本发明涉及在厚的钢铁产品中也可以识别的射频识别标签天
线，尤其涉及解决在向工场装载钢铁产品时由多种产品层叠形状引
起的性能降低的问题的射频识别标签。
背景技术
射频识别(RFID，RadioFrequencyIdentification)技术中，在
物体中附着由小型芯片和天线构成的标签，以无线的方式识别物体
的标识符(ID)，收集信息，并由此提供位置及状态。其中，标签
以电磁的反向散射方式工作，更详细地，用射频识别标签天线接收
通过读写器天线发送的电波后，利用整流电路将其转变为直流。转
换后的能量使芯片工作，芯片的信息重新通过射频识别标签天线发
送至读写器。
正在开发将这种射频识别技术适用于钢铁产品的流通及物流
管理综合管理系统。当将射频识别技术适用于钢铁物流流通时，具
有简化或省略综合验收过程，构建起重机自动化，可实时传输产品
信息，并减少产品不匹配率等优点。
图1为图示现有技术的钢铁产品及附着于其的普通标签的图。
如图所示，标签附着于钢铁产品的侧面，尤其，高度T越低，越可
广泛地从薄的厚度的钢铁产品多样地适用至厚的产品，宽度h越窄，
产品移动时，标签损坏的危险越低。
图2为图示现有技术的当向工场装载钢铁产品时的根据层叠
的形状的分类的图。通常，适用于钢铁产品的金属射频识别标签在
设计时，由于只考虑附着的金属，而不考虑由层叠引起的多种形状，
因此在实际适用中引起性能劣化，尤其，如实例E(CaseE)，上
板和下板突出而附着的标签被埋没的结构的情况下，存在利用普通
的射频识别标签天线则无法识别的问题。
并且，普通的金属标签利用附着的钢铁产品作为接地面来实
现稳定的放射性能，然而，这存在如下问题：在钢铁产品的任意大
小及多种层叠环境中，匹配特性发生敏感的变化，从而成为性能降
低的决定性原因。
发明内容
技术问题
本发明所要解决的技术问题如下：在附着于钢铁产品的标签
产品具有基于层叠及移动的多种外部环境的情况下，尤其，当向外
部导出或具有在上板和下板之间埋没射频识别标签的层叠结构时，
考虑层叠结构的传播特性而提出在层叠结构中即使埋没于钢铁产
品之间，也可识别的射频识别标签装置。
解决问题的手段
用于实现上述技术问题的本发明的上述射频识别标签装置的
特征在于，上述射频识别标签装置包括：基板部，与上述钢铁产品
绝缘；由螺旋状结构构成的放射部，用于收发电波；以及夹具部，
包围上述基板部和上述放射部，上述夹具部的一侧附着于上述钢铁
产品。
发明的效果
本发明的钢铁用射频识别标签装置具有如下优点：附着于钢
铁产品，克服在以多种形态埋没于层叠的钢铁产品之间的情况下发
生的无法识别问题，可实现稳定的收发。
附图说明
图1为图示现有技术的钢铁产品及附着于其的普通标签的图。
图2为图示现有技术的向工场装载钢铁产品时根据层叠的形
状的分类的图。
图3为图示为了说明本发明的射频识别标签装置而根据电波
的观点分类层叠的钢铁产品的图。
图4为图示本发明的射频识别标签装置的结构图的图。
图5为图示本发明的射频识别标签装置的基板部的图。
图6为图示本发明的射频识别标签装置的放射部的图。
图7为图示本发明的射频识别标签装置中根据多种层叠环境
变化的输入匹配特性的图。
具体实施方式
以下，参照图来详细说明本发明的具体实施例。
图3为图示为了说明本发明的射频识别标签装置而根据电波
的观点分类层叠的钢铁产品的图。
根据承载钢铁产品120的状态，入射或放射的电波受到影响。
将承载钢铁产品120的状态称为电波环境。
电波环境分为开放型和平行平板传送线型。开放型为只考虑
钢铁产品120影响的电波环境。平行平板传送线型为作为目标的钢
铁产品120的上部与下部被另外的钢铁产品120包围的电波环境。
两种电波环境均具有在导体表面入射或放射的电波基于边界条件
将电场最小化，磁场最大化的特征。优选地，在电波环境中，使用
磁场优秀的放射体。螺旋状结构或环结构等放射体具有磁场优秀的
性质。
图4为图示本发明的射频识别标签装置的结构图的图。
射频识别标签装置(RFIDTagdevice)110附着于钢铁产品1
20的侧面，并与钢铁产品120绝缘。射频识别标签装置(RFIDT
agdevice)110包括：基板部430，具有射频识别集成电路芯片及
线图案；由螺旋状结构构成的放射部420，用于收发电波；以及夹
具部410，包围基板部430和放射部420，上述夹具部410的一侧
附着于钢铁产品120。
图5为图示本发明的射频识别标签装置的基板部的图。
图5的(a)部分为图示本发明的射频识别标签装置的基板部
的图。
基板部430包括：连接部440，与放射部420相连接；以及射
频识别集成电路芯片431。
图5的(b)部分为图示在本发明的射频识别标签装置的基板
部还设有匹配部432的结构的图。
基板部430除了与放射部420相连接的连接部440及射频识
别集成电路芯片431的结构之外，根据需要还可具有匹配部432。
将在基板部430设有放射部420、连接部440及射频识别集成
电路芯片431的面称为前部面，将与上述前部面相反的面称为后部
面。
基板部430具有未与附着的钢铁产品120电连接的特征。基
板部430的后部面附着于夹具部410的内部。基板部430的后部面
还可附着于除了与钢铁产品120所处的方向相反的方向之外的所
有方向。若与基板部430相连接的放射部420朝向钢铁产品120的
方向，则从放射部420放射的频率受到妨碍，从而有可能降低效率。
根据需要设置的匹配部432由电容器和电感器或弯折线(Me
anderline)结构构成。
弯折线(Meanderline)结构是指为了缩短天线的长度而使天
线的线具有蜿蜒的形状，且具有多种形态。弯折线作为用于实现射
频(RF)用元件的传输线或用于射频电路匹配的匹配用电感器被
广泛使用。
为了实现由电容器和电感器形成的射频用无源元件，微带线
等射频用传输线被广泛使用。射频用无源元件在整个射频电路上占
有相当大的面积。为了通过有效的布局配置来解决这种问题，曲折
形态的传输线被广泛使用，因使用曲折形态的线，构成射频元件的
传输线的长度大大缩短。上述弯折线也作为射频电路上的匹配用电
感器来被广泛使用，与以往的螺旋电感器相比，具有寄生成分很少
的优点。
匹配部432可与射频识别集成电路芯片431进行复共轭匹配
(ComplexConjugateMatching)。射频识别集成电路芯片431利用
有源元件在输出端具有复数阻抗。
阻抗匹配是指当连接相互不同的两个信号线时，防止因各个
信号线的阻抗差而使传输信号反射的技术，为此，放射部应与射频
识别集成电路芯片431进行复共轭匹配。
复共轭匹配(ComplexConjugateMatching)是指将连接的两
个端子之间的虚数值的符号设计成不同符号来抵消，从而使反射的
信号最小化的设计方法。
当设计天线时，复共轭匹配不充分的情况下，匹配部432起
到对这一情况进行辅助的作用。
根据需要，还设置匹配部432是为了应对多种频率。若以利
用螺旋状天线来使放射部420与设计频率进行复共轭匹配(Compl
exConjugateMatching)的方式进行设计，则使频率固定。
还可发生按特定频率对放射部420进行阻抗匹配之后，需要
额外地变更频率的情况。例如，由于每个国家的所需的射频频率不
同，因而需将放射部420都制作成不同的情况。若将放射部420都
制作成不同的频率，则发生很多模具费用。这种情况下，还可设置
匹配部432来符合另一频率，从而可解决需要重新制作放射部420
的问题。
图6为图示本发明的射频识别标签装置的放射部的图。
放射部420具有一侧与基板部430相连接的一个以上的螺旋
状结构421的导线。螺旋状结构421中，天线元件(antennaeleme
nt)呈螺旋状。螺旋状结构421具有单级方式和偶极方式。
单级方式为将导体面使用为接地面的结构。
偶极方式为具有从中央至两边包括螺旋状结构421的导线的
结构。
单级方式的情况下，存在输入阻抗根据导体面的形状发生急
剧变化的缺点。因此，放射部420适合具有偶极方式的螺旋状结构
421。放射部420设计成与设计频率进行复共轭匹配(antennaele
ment)。
与基板部430相连接的一个以上的导线具有螺旋状结构421，
各个导线的一侧与连接部440相连接，各个导线的另一侧向连接部
440方向弯折，从而具有弯折结构422，并确保匹配特性。弯折结
构422通过与钢铁产品120进行耦合来使阻抗稳定化。螺旋状结构
421的导线具有包括圆形、椭圆形、三角形、矩形、正方形、五边
形等多边形的多种形态。朝向连接部440方向，弯折结构422与弯
折方向和变形无关地，只要是与电波环境诱导耦合的结构，就可以
实现上述目的。
此外，本发明还可具有螺旋状结构421的导线包围电介质或
磁体性质的天线圆筒或天线杆423的结构。
圆筒是指被一个直线围绕与其并排的直线的周围一圈而成的
曲面包围的立体，天线圆筒意味着内部中空的圆圆的桶形状的天线。
杆是意味着周围圆的杆，天线杆意味着内部填充的周围圆的
天线。
放射部420内的具有螺旋状结构421的导线的绕组线(windi
ngwire)数由夹具部410的材质及射频识别集成电路芯片431的
输入阻抗确定。绕组线(windingwire)数是指缠绕有具有螺旋状
结构421的导线的数。
放射部420具有未与附着的钢铁产品120电连接的特征。放
射部420体现只依赖于磁场的放射部420，从而具有在周边环境变
化中，输入匹配不敏感地发生变化，可确保稳定的性能的特征。
夹具部410具有在内部设置基板部430和放射部420的密闭
结构，或具有基板部430和放射部420且其一部分开放的结构中的
一种。夹具部410可具有包括六面体形、圆筒形及椭圆形的多种形
态。当夹具部410使用高介电常数或高磁导率材质时，可改善放射
部420的放射效率。例如，金属中有金、银、铜、铝、铁、合金等。
夹具部410将金属作为与钢铁产品120相接触的部分的材质
来实现热接合，或用塑料材质进行焊接或缠绕，或挖槽来实现插入
及结构性的结合，从而在移动且具有冲击时也可稳定地附着。
图7为图示本发明的射频识别标签装置中根据多种层叠环境
变化的输入匹配特性的图。
尤其，示出的放射部420的输入阻抗以常用的产品为基准，
图示了根据埋没于钢铁产品120之间的深度W的输入匹配变化。
如图所示，在埋没于钢铁产品120之间的深度W发生变化时，射
频识别标签装置110也可与芯片进行复共轭匹配(ComplexConju
gateMatching)。
以上，与附图一同，对本发明的技术思想进行了说明，但这
仅示例性地说明本发明的优选实施例，并不限定本发明。并且，明
确的事实是，本发明所属技术领域的普通技术人员都可在不脱离本
发明的技术思想的范畴的范围内进行多种变形及模仿。