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，第一天线和第二天线相对设置，且开设开口以形成“十”字型缝隙；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。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所不，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0.85pF。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闻频抗金属电子标签。
[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，其中:
[0007]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，且分别与所述第一天线和所述第二天线导电连接，所述第一天线和所述第二天线相对设置，且开设开口以形成“十”字型缝隙；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。
[0008]进一步地，所述第一天线与所述第二天线以一缝隙相隔，且所述第一天线与所述第二天线相对所述缝隙的轴线相互对称，所述第一天线与所述第二天线分别开设有相对所述缝隙的轴线对称的第一开口和第二开口，所述第一开口和所述第二开口相对，所述缝隙、第一开口和第二开口形成所述“十”字型缝隙。
[0009]进一步地，所述第一天线与所述第二天线于长边方向上以所述缝隙相隔，所述第一开口和第二开口的中心线、所述第一天线的长边方向的中心线与所述第二天线的长边方向的中心线在同一直线上，且该直线与所述缝隙的轴线垂直。
[0010]进一步地，所述第一天线开设有相对其长边方向的中心线相互对称的第一缺口和第二缺口。
[0011 ] 进一步地，所述第二天线开设有相对其长边方向的中心线相互对称的第三缺口和第四缺口，所述第三缺口与所述第一缺口相对所述缝隙的轴线相互对称，所述第四缺口与所述第二缺口相对所述缝隙的轴线相互对称。
[0012]进一步地，所述第一缺口、第二缺口、第三缺口和第四缺口为与所述缝隙的轴线垂直的条形。
[0013]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缝隙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缝隙一侧和所述第三天线通过所述第二导电过孔导电连接。
[0014]进一步地，所述第三天线为矩形，所述第三天线于远离所述缝隙的两端分别开设有第一开孔和第二开孔，所述第一天线于远离所述缝隙的一端开设有第三开孔，所述第二天线于远离所述缝隙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。
[0015]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。
[0016]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；所述第一天线或第二天线上的保护涂层于所述缝隙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的长边方向上相对。
[0017]本实用新型的有益效果是:超高频抗金属电子标签的天线的馈电口的中心设计“十”字型缝隙结构，有效地延伸了标签天线的电流分布，降低了标签谐振频率，使得标签天线阻抗与芯片阻抗达到更好的共轭阻抗匹配；同时也提高的标签天线增益。如此，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。另外，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。
[0018]进一步地，标签表面两侧设计四条缺口结构，使得标签顶层与地形成更长的耦合段，形成更好的密耦合，从而使得该标签既可以在金属背景下工作，也可以单独地没有金属背景的情况下被有效的读取。
[0019]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6米以上。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]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；
[0021]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；
[0022]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；
[0023]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；
[0024]图5为图4所不超闻频抗金属电子标签的俯视结构不意图；
[0025]图6为图4所示超高频抗金属电子标签的侧视结构示意图；
[0026]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；
[0027]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】
[0028]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。
[0029]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、FR4PCB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2.5mm至3.0mm。优选地,基板10的长度为70至90mm,宽度为12至22_，标签基板10长度、宽度和厚度可调。
[0030]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。
[0031]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，且分别与第一天线20和第二天线30导电连接。第一天线20和第二天线30相对设置，且分别于相对的一侧开设开口以形成“十”字型缝隙。超高频抗金属电子标签的天线的馈电口的中心设计“十”字型缝隙结构，有效地延伸了标签天线的电流分布，降低了标签谐振频率，使得标签天线阻抗与芯片阻抗达到更好的共轭阻抗匹配；同时也提高的标签天线增益。另外，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。
[0032]本实施例中，第一天线20与第二天线30为在边缘上开设有若干个开口的矩形。第一天线20与第二天线30以一缝隙60相隔，且第一天线20与第二天线30相对缝隙60的轴线y_y’相互对称，标签芯片50设置于缝隙60上。第一天线20与第二天线30分别开设有相对缝隙60的轴线y-y’对称的第一开口 21和第二开口 31，且第一开口 21和第二开口31的开口是正向相对，缝隙60、第一开口 21和第二开口 31形成所述“十”字型缝隙。
[0033]在进一步的实施例中，第一天线20与第二天线30于长边方向上以缝隙60相隔，第一开口 21和第二开口 31的中心线、第一天线20的长边方向的中心线与第二天线30的长边方向的中心线在同一直线χ-χ’上，且该直线χ-χ’与缝隙的轴线y-y’相互垂直。本实施例中，缝隙60、第一开口 21和第二开口 31的宽度为0.2mm至2mm ;缝隙60的长度与第一天线20和第二天线30的宽度相同，为12mm至22mm，第一开口 21和第二开口 31的深度相加的尺寸范围为:10mm至40mm。
[0034]在优选的实施例中，第一天线20开设有相对其长边方向的中心线(即上述直线)X-X’对称的第一缺口 22和第二缺口 23。且，第二天线20开设有相对其长边方向的中心线x-x’相互对称的第三缺口 32和第四缺口 33。进一步地，第三缺口 32与第一缺口 21相对缝隙60的轴线y-y’相互对称，第四缺口 33与第二缺口 23相对缝隙60的轴线y-y’相互对称。本实施例中，第一缺口 22、第二缺口 23、第三缺口 32和第四缺口 33为与缝隙60的轴线y-y’垂直的条形。其可以是梯形、矩形，弧形等。条形的缺口深度为0.2mm至2mm，宽度为10mm至30mm。
[0035]标签天线的两侧设计四条缺口结构，使得第一天线20和第二天线30与地形成更长的耦合段，形成更好的密耦合，从而使得该标签既可以在金属背景下工作，也可以单独地没有金属背景的情况下被有效的读取。如此，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。
[0036]本实施例中，基板10设有第一导电过孔14和第二导电过孔15,第一导电过孔14和第二导电过孔15沿直线x-x’方向排列，第一导电过孔14和第二导电过孔15分别与第三天线40相对的两端相对，第一天线20远离缝隙60 —侧和第三天线40通过第一导电过孔14电连接，将第二天线30相对缝隙60 —侧和第三天线40通过第二导电过孔15电连接。
[0037]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于远离缝隙60的两端分别开设有第一开孔44和第二开孔45，第一天线20于远离缝隙60的一端开设有第三开孔24，第二天线30于远离缝隙60的一端开设有第四开孔35。第一开孔44和第三开孔24与第一导电过孔14相对并导电连接;第二开孔45和第四开孔35与第二导电过孔15相对并导电连接。
[0038]第一开孔44与第二开孔45相对缝隙60的轴线y_y’相互对称，第三开孔24和第四开孔35相对缝隙60的轴线y-y’相互对称，第一导电过孔14和第二导电过孔15相对缝隙60的轴线y-y’相互对称。导电过孔14、15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6米以上。
[0039]优选地，标签芯片50位于基板10的上表面中间位置。
[0040]本实施例中，第一开孔44、第二开孔45、第三开孔24、第四开孔35、第一导电过孔14和第二导电过孔15均为相对上述直线x-x’相互对称的两个。
[0041]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。
[0042]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于缝隙60 一侧设置有定位标记26，标签芯片50焊接于第一天线20和第二天线30上时，标签芯片50的第一引脚与定位标记26于第一天线20的长边方向上相对。本实施例中，定位标记26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26设置于第二天线30的保护涂层70上
[0043]超高频抗金属电子标签使用2.5mm至3.0mm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。
[0044]请参阅7和图8，超高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为标签天线的辐射方向图，最大增益为-0.89dBi。
[0045]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，其中: 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，且分别与所述第一天线和所述第二天线导电连接，所述第一天线和所述第二天线相对设置，且开设开口以形成“十”字型缝隙；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。
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缝隙相隔，且所述第一天线与所述第二天线相对所述缝隙的轴线相互对称，所述第一天线与所述第二天线分别开设有相对所述缝隙的轴线对称的第一开口和第二开口，所述第一开口和所述第二开口相对，所述缝隙、第一开口和第二开口形成所述“十”字型缝隙。
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于长边方向上以所述缝隙相隔，所述第一开口和第二开口的中心线、所述第一天线的长边方向的中心线与所述第二天线的长边方向的中心线在同一直线上，且该直线与所述缝隙的轴线垂直。
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相对其长边方向的中心线相互对称的第一缺口和第二缺口。
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相对其长边方向的中心线相互对称的第三缺口和第四缺口，所述第三缺口与所述第一缺口相对所述缝隙的轴线相互对称，所述第四缺口与所述第二缺口相对所述缝隙的轴线相互对称。
6.根据权利要求5所述的超高频抗金属电子标签，其特征在于，所述第一缺口、第二缺口、第三缺口和第四缺口为与所述缝隙的轴线垂直的条形。
7.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，所述基板设有第一导电过孔和第二导电过孔，所述第一天线远离所述缝隙一侧和所述第三天线通过所述第一导电过孔导电连接，将所述第二天线远离所述缝隙一侧和所述第三天线通过所述第二导电过孔导电连接。
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，所述第三天线为矩形，所述第三天线于远离所述缝隙的两端分别开设有第一开孔和第二开孔，所述第一天线于远离所述缝隙的一端开设有第三开孔，所述第二天线于远离所述缝隙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。
9.根据权利要求8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。
10.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、第二天线及第三天线表面覆盖有保护涂层；所述第一天线或第二天线上的保护涂层于所述缝隙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的长边方向上相对。
【文档编号】G06K19/077GK204117183SQ201420603942
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】许爱军 申请人:深圳市金瑞铭科技有限公司