基于机械压敏模块的可调阻抗传感高频RFID模块的制作方法

本实用新型涉及一种高频射频传感器，特别是在自动仓储与餐饮自动点菜系统中，通过载重变化自动控制射频模块工作的传感器模块。

背景技术：

在高频RFID标签应用中，如何根据应用环境变化控制标签的工作状态和信息反馈，是物联应用的新技术点。例如在仓储与餐饮行业，通过物料盒是否载有货物或食物，自动判断是否采集物料盒信息有效性，从而实现信息的智能判断与采集。其中，通过压敏称重参数设置阈值，初步判断载物与否，在智能仓储和餐饮服务中用潜在的应用。

现有技术情况下，一般添加额外的感应模块并设计独立的环境参数信息采集系统，反馈到读写控制器模块，通过中央控制器实现有效判断并反馈，这样的设计结构相对复杂，一般环境参数感应与采集需要输入电源驱动。这样无法充分实现射频标签无源特性应用，特别是无法满足小型化盛料盒的应用特点，不能满足智能判断与多样化业务的应用。

综上所述，针对应用需求与现有射频标签的特点，需要一种针对无源的压敏控制射频电子标签，标签本身集成压力感应与射频功能，并且射频功能有效与否由承受压力大小相关控制，从而解决以上提到的问题。

技术实现要素：

实用新型目的：本实用新型的目的是实现一种通过载重压力敏感设计控制的电子标签，解决上述的技术问题，通过集成在同一标签内压敏部件在受载情况下阻抗变化的特点，调节射频天线电路的整体阻抗。实现无源压敏控制射频标签的功能。新型设计结构集成化高，设计简单，实用性高。

技术方案：本实用新型所述的一种基于机械压敏模块的可调阻抗传感高频RFID模块，包括基材，高频射频芯片，高频射频天线，阻抗压敏单元和模块支撑结构，所述高频射频芯片，高频射频天线和阻抗压敏单元嵌装在所述基材上，所述高频射频天线与所述高频射频芯片电连接，所述阻抗压敏单元与所述高频射频天线电连接，所述基材四边角分别设有模块支撑结构；所述阻抗压敏单元包括两个压电电阻感应单元，可调电阻，弹性薄膜+和承压板，所述两个压电电阻感应单元与所述可调电阻电连接，所述弹性薄膜支撑在基材上，并形成允许弹性薄膜变形的足够空腔，所述承压板与所述弹性薄膜相 连接。

进一步的，所述可调电阻放入阻值可调，且匹配射频电路阻抗初始值。

进一步的，所述两个压电电阻感应单元相互串联连接，串联连接后与可调电阻并联连接。

进一步的，所述高频射频芯片和高频射频天线的工作频率为13.56MHz，且支持ISO15693或ISO14443协议。

进一步的，所述基材采用PET基材、聚氯乙烯基材或树脂基材。

进一步的，所述两个压电电阻感应单元蚀刻在弹性薄膜上。

有益效果：本实用新型的有益效果如下：

(1)设计的标签模块集成了压力感应模块和高频射频模块功能，外界压力作用下，设计的弹性薄膜发生弯曲变形，蚀刻在弹性薄膜底面上的压电电阻单元，随着弹性薄膜发生拉伸变形，由于其半导体的压电电阻特性，其电阻系数变化率与所发生变形成正比；

(2)机械压力敏控标签中分布两个压电电阻单元电串联，然后与一可调电阻并联，形成射频天线的外接阻抗，与射频天线共同组成射频系统的阻抗电路，因此机械压力产生的压敏电阻变化就反映在射频天线阻抗的变化；

(3)根据应用中承载物重量范围，设计压敏电阻并调节并联的可调电阻，当承载重量达到定义的承物确认阈值时，产生足够的电阻变化，从而调整了射频天线的外接匹配阻抗，满足射频正常工作的匹配阻抗设计；

(4)集成的力敏模块无需外接电源，高频射频电子标签是指工作于13.56MHz的HF频段的电子标签，无源器件满足。支持ISO15693或ISO14443协议。

附图说明

图1为本实用新型的结构主视图；

图2为图1的结构剖视图。

具体实施方式

如图1和图2所示的一种基于机械压敏模块的可调阻抗传感高频RFID模块，包括基材6，高频射频芯片3，高频射频天线4，阻抗压敏单元5和模块支撑结构7，所述高频射频芯片3，高频射频天线4和阻抗压敏单元5嵌装在所述基材6上，所述高频射频天线4与所述高频射频芯片3通过电导线8电连接，所述阻抗压敏单元5与所述高频射频天线4通过电导线8电连接，所述基材6四边角分别设有模块支撑结构7；所述阻抗压敏单元5包括两个压电电阻感应单元2，可调电阻1，弹性薄膜10和承压板11，所 述两个压电电阻感应单元2与所述可调电阻1通过电导线8电连接，所述弹性薄膜10支撑在基材6上，并形成允许弹性薄膜变形的足够空腔12，所述承压板11与所述弹性薄膜10相连接。

所述可调电阻1放入阻值可调，且匹配射频电路阻抗初始值。所述两个压电电阻感应单元2相互串联连接，串联连接后与可调电阻1并联连接。所述高频射频芯片3和高频射频天线4的工作频率为13.56MHz，且支持ISO15693或ISO14443协议。所述基材6采用PET基材、聚氯乙烯基材或树脂基材。

阻抗压敏单元5与高频射频标签天线4相连接，形成射频标签的可调阻抗结构。阻抗压敏单元阻值的变化，对射频标签系统阻抗产生微调功能，控制射频标签工作开关特性。

阻抗压敏单元5如图2所示，由弹性薄膜10和两个压电电阻感应单元2组成，弹性薄膜10嵌装在基材中，在底部形成变形空腔，容许弹性薄膜在外部重量载荷加载情况下，产生弯曲变形。蚀刻在弹性薄膜上的一对压电电阻随着变形，改变压电电阻材料导电率变化，产生压电电阻变化量。

高频射频标签正常工作(触发正常信号接收)的天线阻抗需要与设计匹配。对于电感耦合式射频识别系统的天线.在其尺寸不变的情况下，Q值越大意味着天线线圈中的电流强度越大，输出功率越强，读写距离就越远。品质因数Q的计算公式为：

式中f0是工作频率(13.56MHz)，L是天线的等效电感，R是天线的等效并联电阻。天线设计完成后，定义射频满足带宽的天线理想品质因数为Q_Re，容错区间为+/-ΔQ。

外接正常工作并联电阻阈值要求：

匹配并联电阻阻值范围R_Re为：之间。

设计压电电阻敏感单元阻值变化率，使其在有效负重与空载情况下，电阻产生变化范围2ΔR超过匹配并联阻值范围，从而实现由结构是否负重控制射频天线工作性能，实现智能控制功能。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的 限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。