储气罐臂贴外置的抗金属电子标签及其制造方法与流程

1.本发明涉及电子标签技术领域，具体涉及储气罐臂贴外置的抗金属电子标签及其制造方法。


背景技术：

2.射频rfid技术作为物联网前端的核心关键技术，逐步应用于电力、铁路、交通、物流和医疗等各个行业。最简单的rfid系统主要包括电子标签、阅读器和天线，其中电子标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象，通过识别目标对象上的电子标签的电子编码，可以对目标对象进行管理。
3.目前现有电子标签的安装方式为贴片式结构，即在实际使用时时贴附在物体表面，例如贴附在酒瓶或者饮料瓶上的电子标签、贴附在资产上的电子标签等等。但是受限于信息采集、安装位置、标签外形、户外环境和人为等因素，当现有电子标签应用在特种气体的储气罐或者其它罐上时，存在以下不足：
4.一：如果直接将电子标签粘附在储气罐表面，那么电子标签在储气罐的运输途中容易因发生碰撞或者受到外部环境的侵蚀而从储气罐上脱落下去；
5.二：如果使用异形固定装置将电子标签安装在储气罐上，例如使用异形卡扣将电子标签安装在储气罐上，会存在外形突兀，运输管理过程中便携度不足，且受限于天线及材质的影响，电子标签的采集效果不佳；
6.三：由于电子标签暴漏在外面，在储气罐的使用周期中，存在人为破坏的安全隐患，无法规避标签丢失的风险而带来不可控的因素；
7.四：在储气罐的运输过程中，电子标签的安装位置、金属面的遮挡和屏蔽等因素都会对电子标签的正常采集产生影响，从而使储气罐在密集装运途中因采集数据受限而导致工作效率下降。


技术实现要素：

8.鉴于背景技术的不足，本发明是提供了一种储气罐臂贴外置的抗金属电子标签及其制造方法，所要解决的技术问题是现有用在储气罐或者其余罐体上的电子标签多为贴片安装，在储气罐运输时容易出现脱落或者采集效率不高的问题。
9.为解决以上技术问题，第一方面本发明提供了储气罐臂贴外置的抗金属电子标签，包括盒体和安装座，所述盒体的侧壁向内开设有固定槽，所述安装座密封安装在所述固定槽内，所述安装座的顶面开设有安装槽，所述安装槽内安装有弧状的基板，所述基板的顶面设有第一天线、射频芯片和第二天线，所述射频芯片在所述第一天线和第二天线之间，且分别与所述第一天线和第二天线电连接；所述基板的底面间隔设置有第三天线和第四天线；所述基板的左端开设有至少一个第一馈电通孔，所述基板的右端开设有至少一个第二馈电通孔，所述第一天线通过第一馈电通孔与所述第三天线电连接，所述第二天线通过第二馈电通孔与第四天线电连接。
10.在第一方面的某种实施方式中，所述第一馈电通孔和第二馈电通孔关于所述基板的中心线对称设置，所述第一天线和第二天线关于所述基板的中心线对称设置，所述第三天线和第四天线关于所述基板的中心线对称设置。
11.在第一方面的某种实施方式中，所述基板的左端开设有三个第一馈电通孔，所述基板的右端开设有三个第二馈电通孔。
12.在第一方面的某种实施方式中，三个第一馈电通孔均为圆柱状，三个第一馈电通孔的中心点在同一条水平线上，三个第二馈电通孔均为圆柱状，三个第二馈电通孔的中心点在同一条水平线上。
13.在第一方面的某种实施方式中，所述第一馈电通孔和第二馈电通孔的直径均为1.0mm，相邻的第一馈电通孔的圆心间距为1.5mm，第一馈电通孔的圆心与基板底部边缘的距离为1.5mm，与基板外侧边相邻的第一馈电通孔的圆心与基板外侧面的距离是1.5mm。
14.在第一方面的某种实施方式中，所述第一天线、第二天线、第三天线和第四天线均为弧状。
15.在第一方面的某种实施方式中，所述盒体为环状或者弧状，所述安装座为弧状，所述安装槽为弧状。
16.第二方面，本发明还提供了储气罐臂贴外置的抗金属电子标签的制造方法，包括以下步骤：
17.s1：提供弧状的基板，在基板上制作偶极子结构的天线，将射频芯片与所述天线焊接；
18.s2：提供顶部开设有安装槽的安装座，将执行完步骤s1后的基板安装在安装槽中；
19.s3：提供侧壁开设有固定槽的盒体，将执行完步骤s2的安装座密封安装在固定槽中。
20.在第二方面的某种实施方式中，步骤s1中在基板上制作偶极子结构的天线和将射频芯片与所述天线焊接的步骤如下：
21.s10：在所述基板的左端制作至少一个第一馈电通孔，在所述基板的右端制作至少一个第二馈电通孔，所述第一馈电通孔与第二馈电通孔的数量相同，且关于基板的中心线对称；
22.s11：在基板的顶面和底面覆铜；
23.s12：通过蚀刻工艺蚀刻基板顶面铜层的中间部分，形成馈电区域，馈电区域左侧的铜层为第一天线，馈电区域右侧的铜层为第二天线，第一天线和第二天线关于基板的中心线对称；通过蚀刻工艺蚀刻基板底面铜层的中间部分，在基板底面形成空白区域，空白区域左侧的铜层为第三天线，空白区域右侧的铜层为第四天线，第三天线和第四天线关于基板的中心线对称；第一天线通过第一馈电通孔与第三天线电连接，第二天线通过第二馈电通孔与第四天线电连接；
24.s13：将射频芯片与第一天线和第二天线焊接，其中射频芯片位于馈电区域处。
25.在第二方面的某种实施方式中，在步骤s3中通过超声波工艺将安装座密封安装在盒体中，具体如下：在固定槽的内壁和安装座的外侧面上先分别预留超声波焊接线，然后将安装座放置在固定槽内，最后通过超声波将预留的超声波焊接线融化并融合。
26.本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：通过将基板设置为弧形状，以及在
基板的顶面设置第一天线和第二天线，在基板的底部设置第三天线和第四天线，当本发明的电子标签的尺寸随着应用的储气罐的尺寸发生改变时，电子标签依然有很好的电气性能，因此本发明的电子标签的适用性广；当电子标签通过本发明的安装盒安装在储气罐的肩部时，通过安装盒的防护可以避免电子标签因外力因素从储气罐上脱落，也可以防止电子标签受外力作用出现损坏，能进一步确保在储气罐运输过程中，电子标签能正常工作。
附图说明
27.图1为基板的结构示意图；
28.图2为基板顶面的第一天线和第二天线的分布示意图；
29.图3为基板底面的第三天线和第四天线的分布示意图；
30.图4为安装盒的结构示意图；
31.图5为盒体和安装座的结构示意图；
32.图6为安装座的结构示意图；
33.图7为盒体底面的结构示意图；
34.图8为盒体安装再储气罐上的示意图；
35.图9为对图3中的天线的s11仿真示意图；
36.图10为对图3中的天线的电压驻波比仿真示意图；
37.图11为第二种尺寸的第一天线、第二天线、第三天线和第三天线的示意图；
38.图12为对图11中的天线的s11仿真示意图；
39.图13为对图11中的天线的电压驻波比仿真示意图；
40.图14为对图11中的天线的z11仿真示意图；
41.图15为发明制作方法的流程图。
具体实施方式
42.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
43.如图4、图5和图6所示，储气罐臂贴外置的抗金属电子标签，包括盒体20 和弧状的安装座21，盒体20的侧壁向内开设有固定槽200，固定槽200的形状与安装座21的形状相匹配，安装座21密封安装在固定槽200内，安装座21的顶面开设有弧状的安装槽210，安装槽210内安装有如图1所示的弧状的基板10；其中基板10的内边的半径是70mm，基板10的外边的半径是75mm；
44.如图2所示，基板10的顶面设有第一天线11、射频芯片和第二天线12，射频芯片在第一天线11和第二天线12之间，且分别与第一天线11和第二天线12 电连接；其中，第一天线11和第二天线12之间的空白区域为馈电区域17，射频芯片实际位于馈电区域17处，射频芯片的型号是monza-r6p，其等效输入并联电容典型值为1.23pf，等效输入并联电阻典型值1200.00ohm，经过计算其输入阻抗约为：16-j140 ohm@920mhz；
45.如图3所示，基板10的底面间隔设置有第三天线13和第四天线14；如图1 所示，基板10的左端开设有三个第一馈电通孔15，基板10的右端开设有三个第二馈电通孔16，第一天线11通过第一馈电通孔15与第三天线13电连接，第二天线12通过第二馈电通孔16与第四
天线14电连接。
46.具体地，基板10安装在安装槽210的方式如下：参照图6，由于基板10的左端和右端分别开设有三个第一馈电通孔15和三个第二馈电通孔16，因此安装槽210的底面左端设有三个第一固定柱211，安装槽210的底面右端设有至三个第二固定柱212，电子标签1安装在第一固定柱211和第二固定柱212。
47.本实施例中，基板10、第一天线11、第二天线12、第三天线13、第四天线 14组成了电子标签。
48.其中，第一天线11、第二天线12、第三天线13和第四天线14均为弧状。第一天线11、第二天线12、第三天线13和第四天线14的内边和外边的圆心角可以根据实际需求单独设置，例如图3中的第三天线13和第四天线14的内边的圆心角和外边的圆心角不同，图11中的第三天线13和第四天线14的内边的圆心角和外边的圆心角相同。
49.其中，第一馈电通孔15和第二馈电通孔16关于基板10的中心线对称设置，第一天线11和第二天线12关于基板10的中心线对称设置，三个第一馈电通孔 15均为圆柱状，三个第一馈电通孔15的中心点在同一条水平线上，三个第二馈电通孔16均为圆柱状，三个第二馈电通孔16的中心点在同一条水平线上。在某种实施方式中，基板10的左端开设有一个第一馈电通孔15，基板10的右端开设有一个第二馈电通孔。
50.由于基板10左端的第一馈电通孔15和基板右侧的第二馈电通孔12是对称的，以第一馈电通孔15为例，第一馈电通孔15的直径为1.0mm，相邻的第一馈电通孔的圆心间距为1.5mm，第一馈电通孔15的圆心与基板10底部边缘的距离为1.5mm，与基板10外侧边相邻的第一馈电通孔15的圆心与基板10外侧面的距离是1.5mm。
51.其中，第三天线13和第四天线14关于基板10的中心线对称设置；第一天线11、第二天线12、第三天线13、第四天线14、第一馈电通孔15和第二馈电通孔16组成了偶极子结构天线；通过调节第一馈电通孔15和第二馈电通孔16 的直径大小以及调整第三天线13和第四天线14之间的间距可以改变偶极子结构天线的电阻和电抗值，以此来适应射频芯片的阻抗要求，因此本发明的电子标签 1能较容易实现与射频芯片的阻抗匹配，适用性强。
52.从图4中可以得到，本实施例中，盒体20的形状为环状，在实际使用时，本发明的抗金属电子标签可以套在储气罐的瓶肩部，具体安装示意图参照图8 所示。另外如图7所示，盒体20的内壁面与储气罐的肩部坡面弧度和直径相匹配，从而使盒体安装在储气罐上时，盒体20的内壁面与储气罐的外面贴合。在实际使用时，根据安装对象的不同可以对盒体20的内壁面做适应性调整，从而使盒体20能更好地安装在安装对象上。在某种实施方式中，盒体20还可以为弧状。
53.将图1、图2和图3所示的电子标签放到盒体中后形成本发明的抗金属电子标签，然后将抗金属电子标签放到金属板上进行仿真，其s11仿真和电压驻波比仿真示意图如图9和图10所示，从图9和图10中可以得到，抗金属电子标签1 在920mhz左右时的s11值达到-30db，驻波比小于1.5，实现了较好的阻抗匹配 (细小差异对实际生产影响极小，不再做进一步优化)，实际生产和测试中通过专业的物联网数据交换设备在最远10m的距离可以启动射频芯片,达到了远距离识别和实现了远距离数据采集交互。
54.在实际应用时，由于安装对象不同，同一款尺寸的电子标签1和安装盒2 不能安装在不同尺寸的储气罐上，如果储气罐的外形是逐步增大，电子标签1 的外形也会跟着进行
增大，各种电性能参数可以得到继续提升，但减小储气罐尺寸同时减小电子标签1和天线外形尺寸，会导致电性能各种参数的减弱。如图 11所示，当本发明的电子标签的基板10、第一天线11、第二天线12、第三天线 13和第四天线14缩小后，基板10的内边的半径51.5mm,，基板10的外边的半径为56.5mm，第一馈电通孔15和第二馈电通孔16的尺寸不发生变化，对图11 所示的电子标签1进行仿真，其s11仿真、电压驻波比仿真和z11仿真示意图如图12、13和14所示，从图12、13和14中可以得到，随着储气罐尺寸的减小导致电子标签尺寸减小时，电子标签1在920mhz左右时s11值仍然接近-30dbm，驻波比小于1.5，阻抗值为16+j140 ohm@920mhz，实现了阻抗匹配。
55.结合图9、图10、图11、图12和图13，通过将基板10设置为弧形状，以及在基板10的顶面设置第一天线11和第二天线12，在基板10的底部设置第三天线13和第四天线14，当本发明的电子标签1的尺寸随着应用的储气罐的尺寸发生改变时，电子标签1依然有很好的电气性能，因此本发明的电子标签的适用性广；当电子标签1通过本专利的安装盒2安装在储气罐的肩部时，通过安装盒2的防护可以避免电子标签1因外力因素从储气罐上脱落，也可以防止电子标签1受外力作用出现损坏，能进一步确保在储气罐运输过程中，电子标签 1能正常工作。
56.如图15所示，本发明还提供了储气罐臂贴外置的抗金属电子标签的制造方法，包括以下步骤：
57.s1：提供弧状的基板10，在基板10上制作偶极子结构的天线，将射频芯片与所述天线焊接；
58.s2：提供顶部开设有安装槽210的安装座21，将执行完步骤s1后的基板安装在安装槽210中；
59.s3：提供侧壁开设有固定槽200的盒体20，将执行完步骤s2的安装座21 密封安装在固定槽200中。
60.具体地，步骤s1中在基板上制作偶极子结构的天线和将射频芯片与所述天线焊接的步骤如下：
61.s10：在基板10的左端制作至少一个第一馈电通孔15，在基板10的右端制作至少一个第二馈电通孔16，第一馈电通孔15与第二馈电通孔16的数量相同，且关于基板10的中心线对称；
62.s11：在基板10的顶面和底面覆铜；
63.s12：通过蚀刻工艺蚀刻基板10顶面铜层的中间部分，形成馈电区域，馈电区域左侧的铜层为第一天线11，馈电区域右侧的铜层为第二天线12，第一天线 11和第二天线12关于基板10的中心线对称；通过蚀刻工艺蚀刻基板10底面铜层的中间部分，在基板10底面形成空白区域，空白区域左侧的铜层为第三天线 13，空白区域右侧的铜层为第四天线14，第三天线13和第四天线14关于基板 10的中心线对称；第一天线11通过第一馈电通孔15与第三天线13电连接，第二天线12通过第二馈电通孔16与第四天线12电连接；
64.s13：将射频芯片与第一天线11和第二天线12焊接，其中射频芯片位于馈电区域处。
65.具体地，在步骤s3中通过超声波工艺将安装座密封安装在盒体中，具体如下：在固定槽的内壁和安装座的外侧面上先分别预留超声波焊接线，然后将安装座放置在固定槽
内，最后通过超声波将预留的超声波焊接线融化并融合。
66.上述依据本发明为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。