一种无线射频首饰的制作方法

本申请涉及无线射频识别领域，特别是涉及一种无线射频首饰。

背景技术：

无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号与空间耦合(电感或电磁耦合)或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。

RFID技术应用广泛，传统方式中也有应用于首饰类相关产品中的情况，例如将RFID标签或者说无源电子标签设置在戒指中。

但是，首饰类的相关产品一般是金属制成，因为金属会吸收、反射电磁波，会导致金属类首饰中RFID标签的通讯与能量感应电磁波被衰减、屏蔽或干扰，从而降低了RFID读写设备对金属类首饰中RFID标签的识别率，甚至经常出现识别失败的情况。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种无线射频首饰，本无线射频首饰不仅不会衰减、屏蔽或干扰射频信号，反而起到了增强射频信号的作用，为RFID技术应用于首饰类产品中提供有利支持，提高了RFID技术的适用范围。

本申请实施例公开了如下技术方案：

本申请公开了一种无线射频首饰，该无线射频首饰包括金属圈和无线射频识别RFID结构件：

金属圈为非封闭式，具有一个轴向的断开口，金属圈通过断开口与RFID 结构件相连；

RFID结构件包括RFID标签和导电连接件，RFID结构件通过导电连接件与金属圈连接，导电连接件与金属圈形成导电的闭环结构，使得形成的闭环结构作为RFID标签所发射射频信号的增益天线。

可选的，导电连接件包括第一连接部和第二连接部，第一连接部与所述断开口的一侧相连，第二连接部与断开口的另一侧相连。

可选的，无线射频首饰还包括加强材料，RFID结构件被加强材料封装在内。

可选的，所述加强材料具有防水功能，所述RFID结构件被所述加强材料和所述金属圈完全封装在内。

可选的，所述断开口具有封装槽，所述RFID结构件设置在所述封装槽中。

可选的，所述RFID结构件为柔性结构。

可选的，所述导电连接件为导电铜片。

可选的，所述导电连接件与所述断开口通过榫接或铆接的方式相连；当所述导电连接件与所述断开口通过榫接的方式相连时，所述导电连接件上具有榫孔，所述断开口上具有榫头。

可选的，所述RFID结构件与金属圈之间不具有抗金属贴材。

由上述技术方案可以看出，在包括了金属圈和无线射频识别RFID结构件的无线射频首饰中，该金属圈为非封闭式，具有一个轴向的断开口，且在所述断开口处连接了包括RFID标签和导电连接件的该RFID结构件，由于该RFID 结构件通过导电连接件与金属圈连接，使得导电连接件与金属圈形成了可导电的闭环结构，当该RFID标签发射射频信号时，该闭环结构可以作为该RFID 标签所发射射频信号的增益天线，本无线射频首饰不仅不会衰减、屏蔽或干扰射频信号，反而起到了增强射频信号的作用，为RFID技术应用于首饰类产品中提供有利支持，提高了RFID技术的适用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1常见的将电子标签封装到戒指形成的无线射频戒指的示意图；

图2A和图2B为射频识别系统中阅读器和电子标签的两种耦合模型的原理示意图；

图3为传统的首饰外观加工工艺的流程图；

图4为电磁波在金属环境中入射波与反射波的波形图；

图5A和图5B分别为本申请实施例提供的将首饰的金属圈改进为可增强读取成功率的增益天线的俯视图和侧视图；

图6为本申请实施例提供的一种无线射频首饰的结构图；

图7为本申请另一实施例提供的一种无线射频首饰的结构图；

图8A和图8B分别为本申请实施例提供的一种无线射频首饰中柔性RFID 结构件的俯视图和侧视图；

图9为本申请又一实施例提供的一种无线射频首饰的制造方法的流程图；

图10A至图10D为本申请又一实施例提供的一种射频首饰的制造方法的各工序形成的局部结构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本申请的实施例进行描述。

目前，RFID技术已经广泛运用于首饰珠宝相关产品与周边。业内当前主要采用短距离无源RFID电子标签，通过将电子标签封装到首饰珠宝中，实现通过首饰珠宝进行无线射频识别的功能。这种具有无线射频识别功能的首饰珠宝可以应用到很多场景，例如通过戒指或手环刷公交卡或通过门禁等。电子标签的封装方式是多种多样的，一般可以将电子标签通过贴附于金属表面或崁入金属槽内实现封装。作为一个示例，图1所示为常见的将电子标签封装到戒指的示意图。

为了方便理解，下面对RFID技术的一些基本概念进行简单介绍。

RFID无线射频识别，是一种非接触式的自动识别技术。可以通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可以工作在各种恶劣环境。由于RFID可以识别高速运动的物体，以及可以同时识别多个目标，操作快捷方便，因而在超市收费系统、不停车电子收费系统(ElectronicToll Collection)、公交收费系统中得到广泛应用。

RFID系统至少包含电子标签和阅读器两部分。

电子标签，可以视为一种附着在物体上，基于RFID技术识别目标对象的标签。一般可以由标签天线及标签专用芯片组成。作为射频识别系统的数据载体，每个电子标签具有唯一的电子编码。电子标签进入磁场后，接收识别系统发出的射频信号，凭借感应电流所获的能量发送出存储在芯片中的产品信息，或者主动发送某一频率的信号，识别系统中的解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行数据处理。可以根据上述通信过程，将电子标签分为被动式、半主动式、主动式，也称为无源标签、半有源半无源标签、有源标签。

阅读器，或者读写器，可以理解为一种与RFID电子标签进行无线通信，实现对RFID电子标签标识符与内存数据的读出或写入操作的设备或装置。阅读器一般可以包括发送器、接收器、控制单元以及阅读器天线。RFID阅读器一般可以通过天线与RFID电子标签进行通信。

天线可以视为一种在无线电设备中，用来发射或接受电磁波的部件。天线的主要作用在于，将传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介中传播的电磁波，或者与之相反的变换过程。根据工作性质可以分为发射天线和接收天线，天线往往具有可逆性，同一副天线可以用作发射天线，也可用作接收天线。

射频识别系统一般是通过射频信号和空间耦合或雷达反射的传输特性，实现对目标对象的自动识别。阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型分为电感耦合和电磁反向散射耦合。图2A所示为变压器模型，阅读器和电子标签之间依据电磁感应定律，通过空间高频交变磁场实现电感耦合，一般适用于中、低频工作的近距离射频识别系统。图2B所示为雷达原理模型，阅读器和电子标签之间依据电磁波的空间传播规律，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，实现电磁反向散射耦合，一般适用于高频、微波工作的远距离射频识别系统。

下面对将射频识别技术应用到首饰珠宝中进行介绍。

将电子标签与金属材质的珠宝封装到一起时，电子标签在阅读器发出的信号作用下，激发感应出交变电磁场，这个交变电磁场很容易受到金属的涡流衰减作用而是信号强度达到减弱，为了完成识别，往往需要更加靠近阅读器，一般距离在5厘米以内，读写识别距离过小。由于金属对对电磁波的反射与吸收，可以对电子标签的感应电磁波造成衰减、屏蔽、干扰等，进而导致阅读器的识别成功率降低以及识别失败。

传统的封装工艺采用在电子标签与金属底材间增加抗金属或非金属材料进行隔绝，以避免金属涡流对电子标签的感应电磁波的干扰。一方面，增加抗金属材料使得封装流程更为繁琐，并且增加了封装加工材料，增加了加工成本。另一方面，首饰珠宝在加工过程中，往往采用电镀作为外观处理的最后流程。其目的在于，确保首饰珠宝外观的完美加工，同时避免电镀后再次外观加工，造成表面损伤或外观破坏。然而，一般RFID标签封装所使用的抗金属材料及RFID标签会受电镀加工的高温与腐蚀破坏，如果加工流程置放于电镀流程之后，即采用图3所示的外观加工工艺流程，将会提高电子标签的封装难度，同时也容易损坏电镀表面而增加修复成本。

传统的封装工艺还常常采用较大规格尺寸的电子标签和/或将电子标签天线重复缠绕在环形首饰的方式增大识别距离。然而，采用尺寸较大的电子标签，尤其当宽度超过3mm时，设计师往往需要强制性地变更首饰的外观，以便封装电子标签。这极大地影响了珠宝首饰设计的多样变化性，特别是首饰品类中的戒指。采用将标签天线重复缠绕环形首饰的方式，尽管可以在一定程度上，实现识别距离的增大，但是极大地影响了首饰的外观，难以体现出首饰原本应有的精致与外观价值。

为此，本申请考量RFID电子标签的电磁波在金属环境中的反射过程，可以将金属对电子标签的电磁波的反射和屏蔽分为增强和衰减。如图4所示，当金属对电磁波的反射作用产生的电场，在恰当位置与原来的电场的相位相同时，此电场对电子标签的强度就会增强，可以提高电子标签的读取成功率；相反的，当反射作用产生的电场的相位与原来的相位相反时，能量会抵消，导致感应电磁波衰减。基于此，可以调整电子标签的设计方式，将可以产生屏蔽或衰减的金属本体，改进为可增强读取成功率的增益天线。图5A和图5B 所示分别为改为增益天线后的首饰的俯视图和侧视图。由于电子标签与阅读器之间的射频信号一般可以通过电感耦合或电磁反向散射耦合形成，耦合原理参见图2A和图2B，产生耦合的标签天线需为完整回路，利用环形金属首饰本体作为天线，并依此技术原理断开环状闭路产生天线功能，同时造成环形增益天线的效果，来增强RFID电子标签与阅读器的识别成功率。

下面结合附图对本申请的实施例进行介绍。

如图6所示，本申请实施例提供了一种无线射频首饰60，该无线射频首饰包括金属圈601和无线射频识别RFID结构件602：

金属圈601为非封闭式，具有一个轴向的断开口，金属圈通过断开口与 RFID结构件602相连；

RFID结构件602包括RFID标签603和导电连接件604，RFID结构件通过导电连接件604与金属圈连接，导电连接件与金属圈形成导电的闭环结构，使得形成的闭环结构作为所述RFID标签所发射射频信号的增益天线。

金属圈601由于具有轴向的断开口，可以将其视为一段导线绕成一个环形结构，以断开口的两端作为输出端，金属圈601可以视为环形天线。

根据环形天线的周长L相对于波长λ的大小，环形天线可以分为电大环 (L≥λ)、中等环(λ/4＜L≤λ)、电小环(L≤λ/4)三类。环形天线的终端负载阻抗可以为零，也可以等于环的特性阻抗，其上的电流分布和平行传输线类似。电小环上的电流近似按等幅同相分布。电大环上电流为驻波分布。当端接负载的阻抗等于环的特性阻抗时，环上的电流为行波分布。

依据电磁辐射的二重性原理，电小环辐射场除将电和磁的量互换外都是类似的，即在环面的平面上方向图是圆，环轴所在平面上方向图是8字形,沿环轴方向的辐射为零。其中，方向图可以理解为方向性函数的图形表示，可以表征天线辐射特性随着空间方向坐标的变化关系。

根据电小环辐射场的特性，可知电小环辐射场中，电子标签受到激发生成的感应电磁波与其发射的电磁波的幅度和相位大致相同，叠加以后产生增强效应，换句话说，感应电磁波通过电小环天线，电磁波信号得到增强，因而阅读器在进行识别时，可以进一步提高提高识别成功率。也就是说，断开的环状闭路产生天线功能，由于电磁波与天线周长的关系，反射的电磁波与入射电磁波叠加，产生信号增强效果，断开环状闭路形成的天线可以视为环形增益天线。该环形增益天线向外辐射的电磁波在原入射电磁波上得以增强，因而提高了阅读器对电子标签的识别成功率。

本申请实施例提供的无线射频首饰，包括金属圈和无线射频识别RFID结构件，其中，金属圈具有轴向的断开口，RFID结构件包括RFID标签和导电连接件，RFID结构件通过导电连接件与金属圈相连，金属圈的开口可以作为输出端，金属圈形成RFID结构件的环形天线。由于环形天线的周长较小，可以视为小环天线，在电小环天线的辐射场中，感应生成的电磁波与反射后的电磁波叠加，电磁波信号增加，从而提高阅读器对RFID标签识别的成功率。

下面以一个戒指作为示例，来说明戒指形成的天线如何增强信号，提高阅读器识别成功率。

戒指直径一般在1厘米左右，具有断开口的戒指形成的环形天线的周长约为3-4厘米。戒指的断开口处形成两个接触点，分别与RFID结构通过导电连接件相连。RFID结构中包括RFID标签，以860MHz-960MHz的频段作为示例，该频段的电磁波的波长约为30厘米。戒指形成的环形天线的周长小于波长的 1/4，因而形成电小环辐射场。

戒指所形成的电小环辐射场，在环面的方向图为圆，由于幅值和相位相等，沿径向的电磁波产生叠加，向外辐射。由上可见，沿径向向外辐射的电磁波信号得到明显的增加，可以更容易的被阅读器识别到，从而提高阅读器的识别成功率。

需要说明的是，戒指仅仅作为本申请的一个示例，在本申请其他实施例中，也可以是其他具有金属环部分的首饰，例如手镯，具有环形吊坠的项链、毛衣链等配饰，本申请对此不做限定。

作为本申请一个可选的实施例，导电连接件604可以包括第一连接部和第二连接部，其中，第一连接部与断开口的一侧相连，第二连接部与断开口的另一侧相连。导电连接件604可以为导电铜片，也可以为导电铝线，还可以为其他的具有导电性能的连接件，本申请对导电连接件604的材质和形状不做限定，可以根据实际需求进行设置。

断开口可以具有封装槽，RFID结构件602可以设置在封装槽中。相比于传统的将RFID电子标签通过贴附于金属表面或镶嵌在金属上的方式，本申请的封装槽封装更方便，RFID结构件与金属圈的连接关系更稳定。

导电连接件604与金属圈601的断开口可以通过榫接或铆接的方式相连；当导电连接件604与断开口通过榫接的方式相连时，导电连接件上具有榫孔或榫槽，断开口上具有榫头。断开口的榫头插入到导电连接件的榫孔或榫槽，通过榫头与榫孔(或榫槽)的摩擦力可以将金属圈与导电连接件固定。

榫接仅仅作为导电连接件604与金属圈601的断开口的连接方式的一种是示例，在本申请其他实施例中也可以采用其他的连接方式，本申请对此不做限定。

基于断开的金属圈作为可以增强电磁波信号的天线，RFID标签的感应电磁波信号并未受到与其邻近的金属圈的影响导致衰减，因而，RFID结构件与金属圈之间可以不具有抗金属贴材。与传统工艺相比，本申请实施例提供的无线射频首饰简化了封装流程，节省了封装材料，从而节省了成本。

作为本申请的一可选实施例，无线射频首饰60还包括加强材料，RFID结构件被加强材料封装在内。加强材料的作用在于，可以对原本断开的断开口与RFID结构件间的连接进行结构加强，避免在使用过程中断开口处出现结构变形等问题，其次，可以对RFID结构件进行保护，尤其是保护RFID标签中的芯片受到刮伤、腐蚀等侵害，避免影响首饰珠宝的无线射频识别功能，提升用户体验。

由于用户在佩戴首饰尤其是戒指时容易沾到液体甚至浸没在液体中，例如洗手洗澡游泳的情况下，而RFID结构件作为电子元件显然是不应与这类液体接触的，故加强材料还可以具有防水功能，RFID结构件被加强材料和金属圈完全封装在内。如图7所示，当RFID结构件被具有防水功能的加强材料和金属圈完全封装在内时，该无线射频首饰的防水等级可以达到IPX6等级，保证了用户在日常生活中的液体接触也不会对无线射频首饰造成影响，用户也不用在洗手洗澡时特意取下无线射频首饰，提高了用户的使用体验。

电子测量仪器的防水等级，反映仪器防潮和防尘的能力，特别是对于户外活动中，免不了处于高湿或多尘沙的恶劣环境中，仪器的密封和防水能力对于保证仪器的安全运转和寿命就至关重要。为此，国际上制订IEC529标准。为了与此相适应，日本工业标准中将电子仪器的防水保护分为10个等级，分别以IPX1、IPX2……表示；IPX6等级为耐水型，任意方向直接受到水的喷射也不会入内部。

金属圈601为环形结构，RFID结构件602往往为平面结构，如果直接连接，对RFID结构件602，尤其是其中的RFID标签往往会带来不利影响，影响射频识别功能。为此，可以将RFID结构件设置为柔性结构。柔性结构可以理解为一种可弯曲、可挠式结构，可以通过柔性电路板FPC(Flexible Printed Circuit)的形式实现。

作为柔性结构的一种示例，RFID结构件602包括两端的导电黄铜片，铜片上设置有榫孔，位于导电黄铜片之间，与黄铜片相连接的FPC软材电路板， FPC软材电路板封装有标签芯片。图8A所示为柔性结构的俯视图，图8B所示为柔性结构的测试图。该柔性结构的具体参数如下：

产品频段：UHF 860-960MHz频段无源标签

芯片型号：Alien-Higgs3/Higgs4(一种芯片型号)

通讯协议：UHF EPC G2/ISO18000-6C(一种射频识别标准)

载波频率：915MHz(860-960MHz)

工作温度：-40/+150℃

读写距离：5cm-3M

封装材料：黄铜片+FPC柔性电路版

封装工艺：COB(Chip on Board)+焊接

标签尺寸：W1.5mm*L 6mm*D 1.5mm

由于采用的标签尺寸宽度为1.5mm，相比于传统的封装工艺采用的3mm的标签，在考量了识别距离的前提下，充分缩小标签尺寸，达到降低了标签对首饰珠宝的外观限制，避免了设计师为了适配RFID标签对原创设计进行更改。本申请实施例提供的封装RFID结构件的首饰珠宝，不仅具有射频识别功能，其原有的外观价值也可以不受影响。

需要说明的是，图8A和图8B所示的柔性结构仅为本申请的一个示例，产品频段、芯片型号、通讯协议、载波频率可以根据实际需求自行设置，本申请对此不做限定。标签尺寸也可以根据实际需求进行设置，戒指、手镯、手环等首饰珠宝可以根据其尺寸，尤其是其宽度自定义设置标签尺寸，本申请对此不做限定。

根据以上无线射频首饰结构，本申请实施例还提供了一种无线射频首饰的制作方法。

图9所示为一种无线射频首饰的制作方法的流程图，无线射频首饰以戒指作为一个示例，图10A至图10D为该方法一系列工序形成的局部结构的示意图，该方法包括：

S901：在戒指1001表面开槽，形成RFID标签封装槽1002，在封装槽1002 两端安装榫接杆1003。

封装槽1002的大小可以根据RFID标签尺寸确定。封装槽1002可以通过蚀刻的方式形成，也可以通过切割的方式形成，本申请对封装槽的形成方式不做限定。

图10A为在戒指表面形成RFID标签封装槽结构的示意图，需要说明的是，图10A仅为本申请实施例的一个示例，不应当理解为对本申请的限定。

S902:将戒指1001的封闭戒环断开。

断开的方式可以是多种多样的。作为本申请一可选的实施例，可以沿着封装槽1002的中间，通过切割的方式将戒环断开。这种对称的结构有利于RFID 标签安装。

图10B为在将戒环断开后形成的局部结构的示意图。图10B仅仅为本申请的一个示例，在本申请其他实施例中，可以从其他位置将戒环断开，断开的方式也可以是多种多样的，本申请实施例对戒环的断开位置和断开方式不做限定。

需要说明的是，S901和S902的执行顺序并不影响本申请实施例的实现，可以先执行S902再执行S901，本申请对此不做限定。

S903：通过RFID标签1004上的榫孔1005，与榫杆1003对齐崁入，将RFID标签1004将安装到封装槽1002。

安装RFID标签前可以先对RFID标签进行检测，确定是否为良品。标签入槽后可以再次测试标签是否感应良好。通过对标签的感应状况进行检测，可以避免次品后流，减少生产材料和加工时间的浪费。

RFID标签和金属圈的封装槽可以通过榫杆和榫孔固定。

图10C为安装RFID标签后的戒指的局部结构示意图。在本申请其他实施例中，也可以采用其他方式对RFID标签进行安装，本申请对此不做限定。

S904：使用环保环氧树脂胶1006对标签槽1002进行黏合封装。

通过环保的环氧树脂胶1006对标签槽1002进行封装可以使得RFID标签，免受刮伤、腐蚀等损害，可以延长RFID标签寿命。

环保环氧树脂胶1006可以具有防水功能，避免RFID标签进水导致射频功能受到影响。

图10D为对封装槽使用环保环氧树脂胶进行黏合封装后形成的局部结构示意图。在本申请其他实施例中，可以不封装，也可以采用其他的黏合剂进行封装，本申请对此不做限定。

S905：对封装后的戒指整体表面再次打磨和抛光。

S906：对打磨和抛光后的戒指外观进行电镀，形成无线射频戒指成品。

S907：对成品的RFID标签作最终感应测试。

S908：测试通过后，RFID标签写入数据。

S905-S908为戒指加工过程中比较常用的手段，这里不再赘述。

本申请实施例提供的无线射频首饰的制作方法，通过对戒指表面进行开槽，形成RFID标签安装槽，并将戒环断开，然后将RFID标签安装到戒指的安装槽上，使用环氧树脂胶黏合封装，然后进行平整打磨、抛光、电镀、感应测试、数据写入等步骤，形成具有无线射频功能的戒指的成品。该方法相较于传统的封装方法，由于将具有开口的戒指环作为RFID标签的小环天线，在小环天线的辐射场中，感应电磁波与反射的电磁波叠加，由于幅值与相位相当，电磁波信号得到加强，阅读器的识别成功率得以提高。此外，本申请实施例的封装方法，相较于传统的封装方法，未采用抗金属贴材，简化了封装流程，节省了封装材料，减少了加工成本。

上述无线射频首饰的制作方法仅仅是以戒指作为一个示例，该制作方法也可以适用于手环、手镯等其他环状金属首饰，本申请对次不做限定。

以上所述，仅为本申请的一种具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。