一种rfid天线以及使用该天线的标签的制作方法
【专利摘要】一种RFID天线，以及使用该RFID天线的RFID标签。该RFID标签包括一基板；一RFID芯片，RFID芯片设于基板上；以及一RFID天线，RFID天线设于基板上，并与RFID芯片电联接，RFID天线包括一第一分支元件，其具有一第一接合端以及一第一耦合端，第一耦合端形成一定数量的延伸件，相邻的延伸件之间形成具有一定宽度的间隙；以及一第二分支元件，其具有一第二接合端以及一第二耦合端，第一接合端和第二接合端电联接于RFID芯片，第一耦合端与第二耦合端相对，第二耦合端形成一定数量的耦合件，各耦合件从第一耦合端延伸进入延伸件之间的间隙内。
【专利说明】—种RFID天线以及使用该天线的标签
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及射频识别领域，尤其涉及一种近场超高频RFID天线以及使用该天线的标签。
【背景技术】
[0002]RFID (Rad1 Frequency Identificat1n射频识别)系统是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定的目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
[0003]一个典型的RFID系统包括读写器、电子标签以及天线。其中读写器天线可以和读写器集成，也可以通过线缆与读写器连接；标签天线一般和芯片集成。RFID系统的工作流程是:读写器通过其天线发射一定频率的调制信号，标签进入到相应区域时，标签天线接收到一定的能量，芯片获得能量被激活，将自身的编码信息等通过标签天线发送出去。读写器天线接收到标签天线发送回来的载波信号，对信号进行调节和解码后送到后台主系统进行相关处理。从RFID系统的工作过程不难看出，天线在电子标签与读写器间传递射频信号的过程中起到了重要的桥梁作用。
[0004]发生在读写器与标签之间的射频信号的耦合类型有两种:
[0005](I)电感耦合。变压器模型，通过空间高频交变电磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律。在中、低频率范围内工作的近距离RFID系统基本都采用电感耦合。电感耦合式标签由一个电子数据作为载体、一个独立的芯片以及一个作为天线用的大面积线圈组成。电感耦合式标签几乎都是无源工作的，即芯片所需的全部能量必须由读写器供应，读写器的天线线圈产生高频的强电磁场，这种磁场穿过线圈横截面和线圈周围的空间。发射磁场的很小一部分磁力线穿过距离读写器线圈有一定距离的标签天线线圈，在标签的天线线圈上产生一个电压U，将其整流后作为芯片的电源。将一个电容器与读写器天线线圈并联，电容器的选择依据是:与天线线圈的电感一起构成并联振荡回路，其谐振频率应与读写器的发射频率相一致。该回路的谐振将使得读写器天线线圈产生非常大的电流，由此可以产生能够给远距离标签工作时所需要的磁场强度，同样，标签的天线线圈和另一电容器一起构成振荡回路，调谐到读写器的发射功率。通过该回路的谐振，标签线圈上的电压U达到最大。
[0006](2)电磁反响散射I禹合。雷达原理模型,发射出去的电磁波,碰到目标后反射，同时返回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。电磁反向散射稱合方式一般适用于超高频、微波工作的远距离识别系统
[0007]近年来,UHF(Ultrahigh frequency超高频)频段的近场RFID系统由于其自身的优势吸引了广泛的注意力。传统的UHF RFID系统基于电磁波传播的工作方式，对标签周围的介质环境很敏感，UHF近场RFID系统的能量传输模式既可以是电感I禹合也可以是电磁反响散射耦合，电感耦合的系统中，能量主要保存在磁场中，只会被高磁导率的物体所影响，这样的物体在日常生活中并不常见。UHF近场RFID系统解决了传统UHF RFID标签周围存在高介电常数介质，如水或金属，系统不能正常工作的难题。
[0008]HF (High frequency高频)与UHF天线都具有近场的功能，但是，UHF比起HF有其自身的优势。由于UHF的频率是HF的频率的60多倍，从法拉第定律可以判断出UHF的近场磁耦合的电压将是HF的60倍之多，那么UHF近场标签相比HF可以设计更少的环来耦合电场，结构更简单。如果能够利用好UHF的近场磁场，UHF将更适合于作为近场识别领域的标准，同时标签也将更加的简单。
[0009]图1显示的是传统的近场超高频RFID天线，其为单一的电感线圈，其电感线圈其直径约为12mm。根据图2所示，该天线与一 RFID芯片耦合，RFID芯片的等效电路为一电容和一电阻并联。
[0010]这种传统天线的尺寸不能根据使用者需求的不同而更改，这是因为线圈的电感值与线圈的周长成正比，如果改变天线的周长和尺寸，势必导致线圈电感值的改变。根据线圈电感值与芯片电容的关系式=Lm1XCm= (2X ^ Xf工me)可以看出，线圈电感值如果改变，必须要改变芯片的电容或工作频率，而在实际应用中，芯片电容和工作频率是固定的，因此线圈的电感也固定了，从而导致天线的尺寸不能随意改变。然而小尺寸导致性能较弱，为了提高天线的性能，需要通过增加近场天线的周长来增加天线的尺寸，但是在芯片电容和工作频率被限定的情况下，增加天线的周长会导致与芯片失配，谐振频率偏移。这就导致传统的近场超高频RFID天线在实际应用中的不足。
实用新型内容
[0011]本实用新型的一个目的在于提供一种RFID标签，其主要应用于超高频段的近场区。
[0012]本实用新型的另一个目的在于提供一种RFID标签，其中RFID标签的天线的周长和尺寸可以改变，而不会造成RFID天线与芯片的失配。
[0013]本实用新型的另一个目的在于提供一种RFID天线，其主要应用于超高频段的近场RFID标签。
[0014]本实用新型的另一个目的在于提供一种RFID天线，当使用该RFID天线的标签的芯片电容和工作频率固定时，该RFID天线的周长和尺寸可以改变，而不会造成与芯片的失配，从而适用于不同的场合和需求。
[0015]本实用新型的另一个目的在于提供一种RFID天线，当该RFID天线用于近场超高频RFID标签时，可通过增加该RFID天线周长来提高该RFID天线的性能，同时该RFID天线仍可以与芯片匹配。
[0016]本实用新型的另一个目的在于提供一种RFID天线，其与传统的超高频RFID天线相比，可以有效抑制天线的远场性能，增强天线的近场性能。
[0017]为达到以上目的，本实用新型提供一种RFID天线，其用于一 RFID标签，所述RFID天线包括:
[0018]—第一分支兀件,其具有一第一接合端以及一第一稱合端，所述第一稱合端形成一定数量的延伸件，相邻的所述延伸件之间形成具有一定宽度的间隙；以及
[0019]一第二分支元件，其具有一第二接合端以及一第二耦合端，所述第一接合端和所述第二接合端用于电联接一 RFID芯片，所述第一耦合端与所述第二耦合端相对，所述第二耦合端形成一定数量的耦合件，各所述耦合件从所述第一耦合端延伸进入所述延伸件之间的间隙内。
[0020]本实用新型还提供一种RFID标签，包括:
[0021]—基板；
[0022]一 RFID芯片，所述RFID芯片设于所述基板上；以及
[0023]一 RFID天线，所述RFID天线设于所述基板上，并与所述RFID芯片电联接，所述RFID天线包括:
[0024]—第一分支兀件,其具有一第一接合端以及一第一稱合端，所述第一稱合端形成一定数量的延伸件，相邻的所述延伸件之间形成具有一定宽度的间隙；以及
[0025]一第二分支元件，其具有一第二接合端以及一第二耦合端，所述第一接合端和所述第二接合端电联接于所述RFID芯片，所述第一耦合端与所述第二耦合端相对，所述第二耦合端形成一定数量的耦合件，各所述耦合件从所述第一耦合端延伸进入所述延伸件之间的间隙内。
[0026]进一步，所述第一分支元件与所述第二分支元件从所述第一耦合端和所述第二耦合端对称的向左右两侧延伸，分别形成一延伸段，两所述延伸段的端部对称地向下延伸，分别形成一弯折段，两所述弯折段的端部对称地向内延伸，分别形成一连接段，两所述连接段的端部即为所述第一接合端和所述第二接合端，得以在所述第一分支元件与所述第二分支元件之间形成一腔体。
[0027]进一步，所述第一分支元件与所述第二分支元件分别具有一扩大部，所述扩大部从所述第一分支元件与所述第二分支元件整体的延伸出。
[0028]进一步，两所述连接段分别向上对称的发生弯折，得以使所述第一接合端和所述第二接合端处于所述第一分支元件与所述第二分支元件之间形成的所述腔体内。
[0029]进一步，所述第一耦合端形成四个所述延伸件，所述第二耦合端形成三个所述耦合件。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是传统的近场超闻频RFID天线的不意图。
[0031]图2是传统的近场超闻频RFID天线电路原理图。
[0032]图3是根据本实用新型的RFID天线的一个优选实施例的电路原理图。
[0033]图4是根据本实用新型的RFID天线的一个优选实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0034]以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。
[0035]图3所示的是本实用新型针对现有技术的不足进行改进的原理图。本实用新型的一 RFID天线回路与一 RFID芯片回路连接。所述RFID芯片回路可以等效为一芯片电容C。与一电阻Rtl并联的回路。所述RFID天线回路是由一定数量的电感线圈L和一定数量的电容器C串联形成，从而构成一串联LC回路。所述电感线圈L的个数比所述电容器C多一个。换句话说，在原有电感线圈L1的基础上，每增加一个电感线圈L时，应同时增加一个电容器C与之对应，用以补偿增加的电感线圈产生的多余电感，得以使所述RFID天线回路的总电感与所述RFID芯片回路的芯片电容Ctl匹配。
[0036]值得一提的是，各所述电感线圈L与各所述电容器C交替串联，也就是说每一个所述电容器C串联在两所述电感线圈L之间。
[0037]值得一提的是，根据以上原理，本实用新型的一种RFID天线回路主要作用于超高频RFID的近场区，与读写器天线主要通过电感耦合进行能量以及信息的传递。
[0038]通过以上设计，本实用新型的RFID天线可以大范围增加天线的周长和尺寸，而不影响天线与芯片的匹配。
[0039]在具体实施例中，所述RFID天线回路设计有四个所述电感线圈与三个所述电容器。
[0040]图4是根据以上原理设计的一种RFID天线，显示了本实用新型的RFID天线2用于一 RFID标签，所述RFID标签包括一基板I以及一 RFID芯片3，所述RFID天线2以及所述RFID芯片3设于所述基板I上，所述RFID天线2与所述RFID芯片3电连接。
[0041]所述RFID天线2包括一第一分支元件21以及一第二分支元件22。所述第一分支兀件21具有一第一接合端211以及一第一稱合端212。所述第二分支兀件22具有一第二接合端221以及一第二耦合端222。所述第一接合端211和所述第二接合端221分别与所述RFID芯片3电连接，所述第一耦合端212与所述第二耦合端222相对，得以使所述第一分支元件21与所述第二分支元件22形成所述RFID天线2
[0042]所述第一耦合端212形成一定数量的延伸件213，所述延伸件213从所述第一耦合端212向前延伸，相邻的所述延伸件213之间形成具有一定宽度的间隙。值得一提的是，各所述延伸件213的后端是相连的。显然，所述延伸件213之间间隙的个数比所述延伸件213的个数少一个。
[0043]所述第二耦合端222形成一定数量的耦合件223，所述耦合件223从所述第一耦合端222延伸进入所述延伸件213之间的间隙内。值得一提的是，所述延伸件213之间间隙的宽度大于所述耦合件223的宽度，得以使各所述延伸件213与各所述耦合件223并不接触，也就是说相互分离。所述延伸件213之间的每一个间隙都与一个所述耦合件223对应。显然，所述耦合件223的个数比所述延伸件213的个数少一个。
[0044]优选地，各所述延伸件213和所述耦合件223为长条状。各所述延伸件213之间、各所述耦合件223之间以及相邻的所述延伸件213与所述耦合件223分别相互平行。
[0045]优选地，各所述延伸件213之间的间隔具有相同的宽度，各所述耦合件223之间的间隔具有相同的宽度。所述延伸件213与所述耦合件223具有相同的宽度和长度。各所述耦合件223与其相邻的两所述延伸件213之间的距离相等。
[0046]优选地，所述耦合件223超过50%的长度延伸进入所述延伸件213之间的间隙内。
[0047]所述第一分支元件21与所述第二分支元件22从所述第一耦合端212和所述第二耦合端222对称的向左右两侧延伸，分别形成一延伸段214、224，两所述延伸段214、224的端部对称地向下延伸，分别形成一弯折段215、225，两所述弯折段215、225的端部对称地向内延伸，分别形成一连接段216、226，两所述连接段216、226的端部即为所述第一接合端211和所述第二接合端221，得以使所述第一接合端211与所述第二接合端221相对。
[0048]换句话说，所述第一分支元件21与所述第二分支元件22的两端分别相对，中间部分相对远离，得以在所述第一分支元件21与所述第二分支元件22之间形成一腔体。
[0049]值得一提的是，由于所述第一分支元件21与所述第二分支元件22左右对称地延伸，所述芯片3位于所述RFID天线2的中轴线上。各所述延伸件213与各所述耦合件223延伸的方向垂直于所述RFID天线2的中轴线。
[0050]进一步，所述第一分支元件21和所述第二分支元件22的所述延伸段214、224分别与所述RFID天线2的中轴线垂直，所述弯折段215、225分别与所述RFID天线2的中轴线平行，所述连接段216、226分别与所述RFID天线2的中轴线垂直。
[0051]优选地，所述第一分支元件21与所述第二分支元件22分别具有一扩大部217、227，所述扩大部217、227从所述第一分支元件21与所述第二分支元件22上整体的延伸出，增加了所述第一分支元件21与所述第二分支元件22的表面积。
[0052]为了使用的方便，以及尽量减小所述RFID标签的体积，两所述扩大部217、227从所述第一分支元件21与所述第二分支元件22向内延伸，也就是说两所述扩大部214、224延伸进入所述第一分支元件21与所述第二分支元件22之间形成的所述腔体内。
[0053]优选地，两所述扩大部217、227分别从两所述弯折段215、225对称的向内延伸。
[0054]进一步，所述第一分支元件21与所述第二分支元件22的所述连接段216、226分别向上对称的发生弯折，得以使所述第一接合端211和所述第二接合端221处于所述第一分支元件21与所述第二分支元件22之间形成的所述腔体内。这样在所述基板I上空出一定的空间，减小了所述RFID天线2占用的面积，有利于满足不同的使用需求。
[0055]所述RFID天线2进一步包括一对引导件41、42，两所述引导件41、42分别沿着所述RFID天线2的中轴线对称设于所述芯片3的上方与下方。进一步，两所述引导件41、42为两圆形金属片，位于上方的所述引导件41的直径比位于下方的所述引导件42的直径小。所述引导件41、42的作用是为所述芯片3的安装提供参考点。由于现有技术无法迅速寻找安装芯片的位置，因此通过设置一对所述引导件41、42作为参考点，通过寻找二者之间的中心位置，便能找到所述芯片3与所述RFID天线2连接的安装位置。
[0056]所述RFID天线2还包括一^h字引导件43，设于所述RFID天线2附近，所述十字引导件43包括两相互垂直的引导段431、432，竖直方向上的所述引导段431与所述RFID天线2的中轴线平行，也即引导段432与所述RFID天线2的中轴线垂直。这是由于在整个标签制作过程中，需要保证所述RFID天线2的直线度和垂直度，从而进一步提升产品性能。通过提供所述十字引导件43，有助于保证所述RFID天线2达到所需的直线度和垂直度。
[0057]所述RFID天线2还包括一矩形片5，所述矩形片5设于所述基板I上，并位于所述第一分支元件21与所述第二分支元件22之间形成的所述腔体内。所述矩形片5位于所述RFID天线2的中轴线上，也就是说所述矩形片5以所述RFID天线2的中轴线为轴左右对称。
[0058]通过以上的设计，本实用新型的所述RFID天线2的近场识别性能得到增强，同时抑制了所述RFID天线2的远场识别性能，使得本实用新型的所述RFID标签在使用时，其识别范围更具有针对性，避免错误的识别。
[0059]在一个具体的实施例中，将原理图中RFID天线回路设计为4个所述电感线圈L和三个所述电容器C串联。对应的，所述RFID天线2中包括4个所述延伸件213和三个所述耦合件223。
[0060]使用者可以根据实际需要决定所述延伸件213与所述耦合件223的个数，从而所述RFID天线2可以大范围地增加天线的周长和尺寸。在增加所述RFID天线2的尺寸时，不会导致所述RFID天线2与所述芯片3失配。
[0061]本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。
【权利要求】
1.一种RFID标签，其特征在于，所述RFID标签包括: 一基板； 一 RFID芯片，所述RFID芯片设于所述基板上；以及 一 RFID天线，所述RFID天线设于所述基板上，并与所述RFID芯片电联接，所述RFID天线包括: 一第一分支兀件，其具有一第一接合端以及一第一稱合端，所述第一稱合端形成一定数量的延伸件，相邻的所述延伸件之间形成具有一定宽度的间隙；以及 一第二分支元件，其具有一第二接合端以及一第二耦合端，所述第一接合端和所述第二接合端电联接于所述RFID芯片，所述第一耦合端与所述第二耦合端相对，所述第二耦合端形成一定数量的耦合件，各所述耦合件从所述第一耦合端延伸进入所述延伸件之间的间隙内。
2.如权利要求1所述的RFID标签，其特征在于，所述延伸件之间间隙的宽度大于所述耦合件的宽度，得以使各所述延伸件与各所述耦合件相互分离。
3.如权利要求2所述的RFID标签，其特征在于，所述延伸件和所述耦合件为长条形，各所述延伸件之间、各所述耦合件之间以及相邻的所述延伸件与所述耦合件分别相互平行。
4.如权利要求3所述的RFID标签，其特征在于，各所述延伸件之间的间隔具有相同的宽度，各所述耦合件之间的间隔具有相同的宽度，各所述耦合件与其相邻的两所述延伸件之间的距离相等。
5.如权利要求4所述的RFID标签，其特征在于，所述第一耦合端形成四个所述延伸件，所述第二耦合端形成三个所述耦合件。
6.如权利要求1-5中任一所述的RFID标签，其特征在于，所述第一分支元件与所述第二分支元件从所述第一耦合端和所述第二耦合端对称的向左右两侧延伸，分别形成一延伸段，两所述延伸段的端部对称地向下延伸，分别形成一弯折段，两所述弯折段的端部对称地向内延伸，分别形成一连接段，两所述连接段的端部即为所述第一接合端和所述第二接合端，得以在所述第一分支元件与所述第二分支元件之间形成一腔体。
7.如权利要求6所述的RFID标签，其特征在于，所述第一分支元件和所述第二分支元件的所述延伸段分别与所述RFID天线的中轴线垂直，所述弯折段与所述RFID天线的中轴线平行，所述连接段分别与所述RFID天线的中轴线垂直。
8.如权利要求7所述的RFID标签，其特征在于，所述第一分支元件与所述第二分支元件分别具有一扩大部，两所述扩大部分别从两所述弯折段对称的向内延伸。
9.如权利要求8所述的RFID标签，其特征在于，两所述连接段分别向上对称的发生弯折，得以使所述第一接合端和所述第二接合端处于所述第一分支元件与所述第二分支元件之间形成的所述腔体内。
10.如权利要求9所述的RFID标签，其特征在于，所述耦合件超过50%的长度延伸进入所述延伸件之间的间隙内。
11.一种RFID天线，用于一 RFID标签，其特征在于，所述RFID天线包括一第一分支元件，具有一第一接合端以及一第一耦合端，所述第一耦合端形成一定数量的延伸件，相邻的所述延伸件之间形成具有一定宽度的间隙；以及一第二分支元件，具有一第二接合端以及一第二耦合端，所述第一接合端和所述第二接合端用于电联接一 RFID芯片，所述第一耦合端与所述第二耦合端相对，所述第二耦合端形成一定数量的耦合件，各所述耦合件从所述第一耦合端延伸进入所述延伸件之间的间隙内。
【文档编号】G06K19/077GK204103035SQ201420487941
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】邱华卿 申请人:集速智能标签（上海）有限公司