一种准互补型多比特无芯片标签结构的制作方法

本实用新型涉及射频识别电子标签领域，具体涉及一种准互补型多比特无芯片标签结构。

背景技术：

射频识别(Radio Frequency Identification,简称RFID)是一种通过无线射频方式进行非接触式的双向数据通信的识别的技术。常见的RFID系统主要包含RFID标签(tag)、读写器(reader)和服务器三大部分。在RFID系统中，RFID标签装载在被识别对象上，当被识别对象进入阅读器读取范围时，标签和阅读器间建立起无线方式的通信链路，标签向阅读器发送自身信息，阅读器接收后进行解码，再交给后台计算机处理。在工作中标签扮演着信息载体的重要角色。

一个常见的标签是由天线部分和集成电路(IC)部分共同组成的。由于芯片的存在，标签本身所存在的存储量大、耐高温等优势被掩盖，成本成为限制其投入商业化生产的关键性因素。推广RFID技术的商业应用，降低标签的价格是非常关键的，如何去除芯片对RFID的限制一直是RFID技术发展的难题。

无芯片标签的设计分为基于时域延迟(TDR)、基于应答信号幅度或相位调制以及频谱特征三种形式。而在标签天线的设计中，以经典的FSS结构作为原型进行研究受到很多研究者的追捧。对于采用基本FSS原型直接嵌套的结构，在性能上具有各个编码间区分度高，入射波角度灵敏度低的优势。但是由于各个谐振单元的选择性不好，制约着标签编码容量的提升。同时标签的编码密度由于各个谐振单元所占用带宽宽，而受到了限制。

目前，基于FSS进行设计的无芯片标签存在着编码容量不足、编码密度大等技术问题，编码容量决定了标签存储能力，而编码的密度决定了标签工作所需要占用的频带范围，所以从这两个关键参数上进行提高是目前亟待克服的难题，也是在无芯片标签天线领域进行突破的重点。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的缺点与他不足，本实用新型提供一种准互补型多比特无芯片标签结构。

本实用新型采用如下技术方案：

一种准互补型多比特无芯片标签结构，其特征在于包含上层环状嵌套结构、中间层介质板和下层环状嵌套结构，上下两层环状嵌套结构为金属环形贴片，并且呈现互补形式。所述环状嵌套结构为环形贴片编码单元，位于介质基板的上下表面。上下两层的环状嵌套单元相间分布，以准互补形式排布。每一个环形贴片编码单元对应着一个比特的编码位，环形贴片的周长越长，所对应的谐振点越低。

所述的环状嵌套结构形状不具有局限性，可以是方形、矩形、圆环形、多边形等多种不同形式；

所述的环状嵌套结构的排布形式为上下两层的环形贴片相间分布，目的是控制各个编码单元的周长变化，从而控制各个环状嵌套单元的谐振频点位置；

所述环状嵌套单元的个数决定了编码的比特数。

本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型提供了一种低成本、小型化、编码容量大的准互补型多比特无芯片标签结构；

(2)本实用新型上下两层均进行编码，提高了空间的利用率，实现小型化；

(3)本实用新型上下两层贴片单元相间分布，各单元之间的周长差值减小，各谐振点间距减小，提高了频带的利用率，增加了编码容量；

(4)本实用新型每个编码由各个不同的贴片单元单独控制，改变环形贴片周长可改变谐振频点位置，具有灵活性；

(5)本实用新型可通过增加环形贴片数量，增加编码的个数，具有可扩充性。

附图说明

图1是一种准互补型多比特无芯片标签结构正面视图；

图2是一种准互补型多比特无芯片标签结构背面视图；

图3是一种准互补型多比特无芯片标签结构侧面视图；

图4是一种准互补型多比特无芯片标签结构编码为“1111 1111 1111 1111”频率与两端口相位变化曲线图；

图5是一种准互补型多比特无芯片标签结构编码为“1111 1111 1111 1111”S21曲线图；

图6是一种准互补型多比特无芯片标签结构编码为“1010 1010 1010 1010”频率与两端口相位变化曲线图；

图7是一种准互补型多比特无芯片标签结构编码为“1010 1010 1010 1010”S21曲线图；

图8是一种准互补型多比特无芯片标签结构编码为“0101 0101 0101 0101”频率与两端口相位变化曲线图；

图9是一种准互补型多比特无芯片标签结构编码为“0101 0101 0101 0101”S21曲线图；

图10是一种准互补型多比特无芯片标签结构编码为“0101 0101 0101 0101”与编码为“1010 1010 1010 1010”的频率与两端口相位变化对比图；

图11是一种准互补型多比特无芯片标签结构编码为“0101 0101 0101 0101”与编码为“1010 1010 1010 1010”的S21对比图；

图10和图11中，编码为“1010 1010 1010 1010”的曲线为黑色实线；编码为“0101 0101 0101 0101”的曲线为黑色虚线。

其中，1、介质板，2-10、上层金属方形环，11-20、下层金属方形环。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

一种准互补型多比特无芯片标签结构，其特征在于包含上层环状嵌套结构、中层介质板和下层环状嵌套结构，上下两层环形贴片呈现互补形式。标签正面结构如图所示，介质板1、上层金属环状嵌套结构2-10。每一个嵌套的金属方形环2-10对应一个谐振频率，在编码中占用1个比特。标签背面结构包括金属方形环11-19和金属贴片20，如图2所示。其中，金属方形环11和金属方形环20不进行编码统计，在标签中起到加载作用。而其他每个金属方形环12-19进行1个比特的编码。该标签中，上下两层环状嵌套结构2-20相间分布，使得各个方形环半径差变小，从而增大了该标签的编码密度。

本实用新型一种准互补型多比特无芯片标签结构，介质基板采用FR4。标签正面，嵌套方形环结构的宽度为0.6mm，每个方形环的间距为0.3mm。标签背面是正面贴片的互补型结构。该标签编码部分的嵌套方形环结构宽度为0.3mm，而每个方形环之间的空隙为0.6mm。每一个方环形贴片都可以等效为电容和电感串联的形式，不同大小的环对应不同的谐振点，环越大，谐振点越低。通过合理调节方形环的大小可以有效控制每一个谐振点的位置。

本实用新型中，由于每一个嵌套方形环结构对应一个编码，通过控制方形环的存在和消失可以来定义编码为“1”或者为“0”。当16个记录编码的方形环同时存在时，编码为“1111 1111 1111 1111”，其结果示意图如图4和图5。图4中横坐标参数为频率，纵坐标为S21-ang_deg，是端口1到端口2的相位变化。图5横坐标参数为频率，纵坐标参数为S21-dB。两图中分别出现了16个谐振于不同频率的点。

图6和图7所示曲线为只保留正面的嵌套方形环结构的仿真结果。该曲线编码为“1010 1010 1010 1010”，出现8个谐振点。

图8和图9所示曲线为只保留背面的嵌套方形环结构的仿真结果。该曲线编码为“0101 0101 0101 0101”，同样出现8个谐振点。

图10和图11分别将只保留标签正面和只保留标签背面嵌套方形环结构的仿真结果进行对比，两条曲线间隔穿插，形成16个不同比特的编码。