一种超高频抗金属电子标签的制作方法
【专利摘要】一种超高频抗金属电子标签，包括基板，第一天线、第二天线、第三天线及标签芯片。所述第一天线、第二天线和标签芯片设置于所述基板的上表面，所述标签芯片位于所述第一天线和所述第二天线之间，且与所述第一天线和所述第二天线导电连接；所述第三天线设置于所述基板的下表面，所述第三天线两端分别与所述第一天线、所述第二天线导电连接，所述第一天线、第二天线及第三天线构成平衡双馈电结构。标签天线采用平衡双馈电结构，增大标签频带宽度，提高标签的灵敏度，实现超高频抗金属标签小尺寸设计下具有卓越性能。采用芯片表面贴片技术，提高标签性能一致性，提高标签生产自动化，降低生产成本。
【专利说明】一种超高频抗金属电子标签
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及射频识别技术，具体涉及一种超高频抗金属电子标签。
【背景技术】
[0002]电子标签是RFID (射频识别系统)的主要组成单元，是物联网的信息载体。随着射频识别技术的发展，工作于UHF频段(840MHz-960MHz)的各类型电子标签被越来越多地运用于物流管理、仓储管理、资产管理等领域。
[0003]UHF RFID标签由两部分组成:一部分为标签芯片；另外一部分为标签天线。如图1所示，电路10为标签天线的等效电路，电路20为标签芯片的等效电路；当标签天线与标签芯片各自阻抗共轭对应时，UHF RFID标签实现最好的阻抗匹配。可以取芯片Alien-Technology-Higgs-3的并联电阻Ri的值等于为1500W，并联电容Ci的值等于0.85pFo采用ADS软件对标签芯片阻抗进行计算。如图2，计算所得芯片阻抗实部随频率分布图，根据阻抗共轭的要求，天线阻抗实部应与芯片阻抗实部相等，才为最佳的阻抗匹配。如图3，计算所得芯片阻抗虚部随频率分布图，根据阻抗共轭的要求，天线阻抗虚部应与芯片阻抗虚部互为相反数(共轭)，才为最佳的阻抗匹配。
[0004]因一些产品外壳是金属材料做成，传统超高频电子标签在金属表面无法正常工作。
实用新型内容
[0005]基于此，有必要提供一种可解决传统超高频电子标签在金属表面无法正常工作的超尚频抗金属电子标签。
[0006]一种超高频抗金属电子标签，包括基板，该基板包括上表面和与该上表面相对的下表面，所述超高频抗金属电子标签还包括第一天线、第二天线、第三天线及标签芯片，所述第一天线、第二天线和标签芯片设置于所述基板的上表面，所述标签芯片位于所述第一天线和所述第二天线之间，且与所述第一天线和所述第二天线导电连接；所述第三天线设置于所述基板的下表面，所述第三天线两端分别于与所述第一天线、所述第二天线导电连接，所述第一天线、第二天线及第三天线构成平衡双馈电结构。
[0007]进一步地，所述第一天线与所述第二天线以一开缝相隔，且所述第一天线与所述第二天线相对所述开缝相互对称设置，所述标签芯片设置于所述开缝上。
[0008]进一步地，所述第一天线与所述第二天线为矩形，所述第一天线与所述第二天线于长度方向上以所述开缝相隔。
[0009]进一步地，所述第一天线开设有轴线与所述开缝平行的第一开口和第二开口，所述第一开口和所述第二开口开设于所述第一天线相对的两侧。
[0010]进一步地，所述第二天线开设有第三开口和第四开口，所述第三开口与所述第一开口相对所述开缝相互对称，所述第四开口与所述第二开口相对所述开缝相互对称。
[0011 ] 进一步地，所述基板设有第一导电过孔和第二导电过孔，所述第一天线相对所述开缝一侧和所述第三天线通过所述第一导电过孔电连接，将所述第二天线相
[0012]进一步地，所述第三天线为矩形，所述第三天线于两短边的两端分别开设有第一开孔和第二开孔，所述第一天线于与所述开缝相对的一端开设有第三开孔，所述第二天线于与所述开缝相对的一端开设有第四开孔，所述第一开孔和所述第三开孔与所述第一导电过孔相对并导电连接，所述第二开孔和所述第四开孔与所述第二导电过孔相对并导电连接。
[0013]进一步地，所述第一开孔、所述第二开孔、所述第三开孔、所述第四开孔所述、第一导电过孔和所述第二导电过孔均为两个。
[0014]进一步地，所述第一天线、第二天线及第三天线表面覆盖有保护涂层。
[0015]进一步地，所述第一天线或第二天线上的保护涂层于所述开缝一侧设置有定位标记，所述标签芯片焊接于所述第一天线和第二天线上时其第一引脚与所述定位标记于所述第一天线长度方向上相对。
[0016]本实用新型的有益效果是:标签天线采用平衡双馈电结构，增大标签频带宽度，提高标签的灵敏度，实现超高频抗金属标签小尺寸设计下具有卓越性能。采用芯片表面贴片技术，提高标签性能一致性，提高标签生产自动化，减少标签生产所需时间，降低生产成本。
[0017]进一步地，标签天线采用过孔回流设计，超高频抗金属标签粘贴金属物品时标签天线与金属物品共地，可增加反射能量，标签粘贴金属时识别距离可以达到3.5米以上。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为UHF RFID标签中标签芯片的等效电路及标签天线的等效电路；
[0019]图2为UHF RFID标签中最佳的阻抗匹配的标签芯片阻抗实部随频率分布图；
[0020]图3为UHF RFID标签中最佳的阻抗匹配的标签芯片阻抗虚部随频率分布图；
[0021]图4为本实用新型较佳实施例中超高频抗金属电子标签的透视结构示意图；
[0022]图5为图4所不超尚频抗金属电子标签的俯视结构不意图；
[0023]图6为图4所不超尚频抗金属电子标签的侧视结构不意图；
[0024]图7为图4所示超高频抗金属电子标签中天线的天线阻抗图；
[0025]图8为图4所示超高频抗金属电子标签中天线的辐射方向图。
【具体实施方式】
[0026]为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0027]请参阅图4和图5，本实用新型较佳实施例中一种超高频抗金属电子标签，包括基板10、第一天线20、第二天线30、第三天线40及标签芯片50，该基板10包括上表面和与该上表面相对的下表面。基板10的材料可以选择PVC、塑料、FR4 PCB板等，通常选用FR4PCB板，保证产品具有极好的阻燃和耐高温特性，可以满足200摄氏度的高温下产品性能不衰减的要求。基板10厚度可以为Imm到5mm。优选地，基板10的长度为35_37臟，宽度为12-14_，厚度为2.5-2.7_，标签基板10长度、宽度和厚度可调。
[0028]第一天线20、第二天线30和第三天线40的材料可选用铜箔、铝箔等金属材料，可以采用蚀刻或印刷的方式粘贴在基板10的上下表面。
[0029]第一天线20、第二天线30和标签芯片50设置于基板10的上表面，标签芯片50位于第一天线20和第二天线30之间，且与第一天线20和第二天线30导电连接。超高频抗金属电子标签米用芯片表面贴片技术，提尚标签性能一致性，提尚标签生广自动化，减少标签生产所需时间，降低生产成本。
[0030]本实施例中，第一天线20与第二天线30以一开缝60相隔，且第一天线20与第二天线30相对开缝60相互对称设置，标签芯片50设置于开缝60上。本实施例中，定义第一天线20与第二天线30的排列方向为X轴方向，与X轴方向垂直的方向为I轴方向，那么开缝60与X轴相互垂直。
[0031]在进一步的实施例中，第一天线20与第二天线30为矩形，第一天线20与第二天线30于长度方向(即坐标轴的X轴方向)上以开缝60相隔。
[0032]在优选的实施例中，第一天线20开设有轴线与开缝60平行的第一开口 21和第二开口 22，第一开口 21和第二开口 22开设于第一天线20相对的两侧。可以理解的是，第一开口 21的方向为y的负方向，第二开口 22的方向为y轴的正方向。进一步地，在第一天线20的宽度方向上，第一开口 21和第二开口 22的深度比同一直线上未开口的天线本体的宽度大。
[0033]本实施例中，第二天线30开设有第三开口 31和第四开口 32，第三开口 31与第一开口 21相对开缝60相互对称设置，第四开口 32与第二开口 22相对开缝60相互对称设置。
[0034]第三天线40设置于基板10的下表面，第三天线40两端分别于与第一天线20、第二天线30导电连接，第一天线20、第二天线30及第三天线40构成平衡双馈电结构。标签天线采用平衡双馈电结构，增大标签频带宽度，提高标签的灵敏度，实现超高频抗金属标签小尺寸设计下具有卓越性能。
[0035]本实施例中，基板10设有第一导电过孔13和第二导电过孔14，第一导电过孔13和第二导电过孔14沿X轴方向排列，第一导电过孔13和第二导电过孔14分别与第三天线40相对的两端相对，第一天线20相对开缝60 —侧和第三天线40通过第一导电过孔13电连接，将第二天线30相对开缝60 —侧和第三天线40通过第二导电过孔14电连接。
[0036]本实施例中，第三天线40为矩形。在其他实施方式中，第三天线40可以为椭圆形、梯形等。第三天线40于两短边的两端分别开设有第一开孔43和第二开孔44，第一天线20于与开缝60相对的一端开设有第三开孔23，第二天线30于与开缝60相对的一端开设有第四开孔34，第一开孔43和第三开孔23与第一导电过孔13相对并导电连接，第二开孔44和第四开孔34与第二导电过孔14相对并导电连接。第一开孔43与第二开孔44相对开缝60相互对称，第三开孔23和第四开孔34相对开缝60相互对称，第一导电过孔13和第二导电过孔14相互对称。导电过孔13、14内部的电镀导电介质使得第一天线20、第二天线30分别与第三天线40相互构成电气连接。天线采用过孔回流设计，超高频抗金属标签粘贴金属物品时标签天线与金属物品共地，可增加反射能量，标签粘贴金属时识别距离可以达到3.5米以上。
[0037]优选地，标签芯片50位于基板10的上表面中间位置。
[0038]本实施例中，第一开孔43、第二开孔44、第三开孔23、第四开孔34、第一导电过孔13和第二导电过孔14均为两个。
[0039]进一步地，请参阅图6，第一天线20、第二天线30与第三天线40分别覆盖有保护涂层70、80。基板10下表面与第三天线40的接触部位可选择背胶固定。
[0040]进一步地，结合图4、5和6，第一天线20或第二天线30上的保护涂层70于开缝
60一侧设置有定位标记25，标签芯片50焊接于第一天线20和第二天线30上时其第一引脚55与定位标记25于第一天线20长度方向上相对。本实施例中，定位标记25设置于第一天线20的保护涂层70上，在其他实施例中，定位标记25设置于第二天线30的保护涂层70上
[0041]优选地，基板10的长度为35-37mm，宽度为12_14mm，厚度为2.5-2.6mm，标签基板
10长度、宽度和厚度可调。
[0042]超高频抗金属电子标签使用2.5-2.70mm超薄设计，减轻标签重量，扩大对超高频抗金属标签安装高度使用苛刻的应用领域。
[0043]请参阅7和图8，超尚频抗金属电子标签电性能如下:图7为标签天线阻抗图，其中，横坐标为频率(单位:MHz)，纵坐标为阻抗值(单位:欧姆)，曲线LI为棕色为标签天线阻抗实部，曲线L2为标签天线阻抗虚部，可见，本实用新型提供的电子标签的标签天线基本实现了天线阻抗与标签阻抗共轭匹配，UHF RFID标签实现最好的阻抗匹配。图8为标签天线的福射方向图，最大增益为-7.0dB1
[0044]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种超高频抗金属电子标签，包括基板，该基板包括上表面和与该上表面相对的下表面，其特征在于，所述超高频抗金属电子标签还包括第一天线、第二天线、第三天线及标签芯片，所述第一天线、第二天线和标签芯片设置于所述基板的上表面，所述标签芯片位于所述第一天线和所述第二天线之间，且与所述第一天线和所述第二天线导电连接；所述第三天线设置于所述基板的下表面，所述第三天线两端分别与所述第一天线、所述第二天线导电连接，所述第一天线、第二天线及第三天线构成平衡双馈电结构。
2.根据权利要求1所述的超高频抗金属电子标签，其特征在于，所述第一天线与所述第二天线以一开缝相隔，且所述第一天线与所述第二天线相对所述开缝相互对称设置，所述标签芯片设置于所述开缝上。
3.根据权利要求2所述的超高频抗金属电子标签，其特征在于，所述第一天线与所述第二天线为矩形，所述第一天线与所述第二天线于长度方向上以所述开缝相隔。
4.根据权利要求2或3所述的超高频抗金属电子标签，其特征在于，所述第一天线开设有轴线与所述开缝平行的第一开口和第二开口，所述第一开口和所述第二开口开设于所述第一天线相对的两侧。
5.根据权利要求4所述的超高频抗金属电子标签，其特征在于，所述第二天线开设有第三开口和第四开口，所述第三开口与所述第一开口相对所述开缝相互对称设置，所述第四开口与所述第二开口相对所述开缝相互对称设置。
6.根据权利要求3所述的超高频抗金属电子标签，其特征在于，所述基板设有第一导电过孔和第二导电过孔，所述第一天线相对所述开缝一侧和所述第三天线通过所述第一导电过孔导电连接，将所述第二天线相对所述开缝一侧和所述第三天线通过所述第二导电过孔导电连接。
7.根据权利要求6所述的超高频抗金属电子标签，其特征在于，所述第三天线为矩形，所述第三天线于两短边的两端分别开设有第一开孔和第二开孔，所述第一天线于与所述开缝相对的一端开设有第三开孔，所述第二天线于与所述开缝相对的一端开设有第四开孔，所述第一开孔和所述第三开孔与所述第一导电过孔相对并导电连接，所述第二开孔和所述第四开孔与所述第二导电过孔相对并导电连接。
8.根据权利要求7所述的超高频抗金属电子标签，其特征在于，所述第一开孔、所述第二开孔、所述第三开孔、所述第四开孔所述、第一导电过孔和所述第二导电过孔均为两个。
9.根据权利要求2所述的超高频抗金属电子标签，其特征在于，所述第一天线、第二天线及第三天线表面覆盖有保护涂层。
10.根据权利要求9所述的超高频抗金属电子标签，其特征在于，所述第一天线或第二天线上的保护涂层于所述开缝一侧设置有定位标记，所述标签芯片焊接于所述第一天线和第二天线上时其标签芯片第一引脚与所述定位标记于所述第一天线长度方向上相对。
【文档编号】G06K19/077GK204204007SQ201420560059
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】许爱军 申请人:深圳市金瑞铭科技有限公司