本实用新型涉及一种带温度传感器智能RFID标签,属于RFID标签技术领域。
背景技术:
现有的无线射频识别标签(RFID)技术主要分为UHF(超高频)标签和HF(高频)标签,这是两种独立的、不同工作模式的标签,UHF标签是一个芯片搭配折叠偶极子天线工作于800-1000MHZ频段的RFID技术;HF标签是一个芯片搭配线圈天线工作与13.56MHZ频段的RFID技术。目前国际上RFID应用以LF和HF标签产品为主;UHF标签开始规模生产,由于其具有可远距离识别和低成本的优势,有望在当下发展中成为主流。
随着RFID技术在各领域的推广和应用,对不同电子标签的功能与要求逐步细化,并逐渐提高标签的智能化。该类标签在原来功能的基础上,新增温度监控、采集的功能。例如对冷链物品、对温度有管控要求的药品及奢侈品均可采用带温度传感器智能RFID标签。该标签技术是零售业、供应链管理和医药等行业进行数据自动采集,建立智能化管理信息平台的必要手段,智能化RFID产品的应用已成为不可阻挡的趋势。
UHF标签和HF标签工作原理不同,UHF标签采用反向散射耦合工作方式,工作频段为860MHZ-960MHZ,识读距离远(10m)。HF标签采用电磁耦合工作方式,工作频段为13.56MHZ,识读距离近(10cm)。
UHF、HF标签可以存储信息,进行数据通信,方便对产品运输、储存等相关信息进行管理,但该类标签不具备温度监控、采集功能,当在物品所处环境温度发生改变,常规RFID标签均不能反馈实时温度,不利于对温度有管控要求的物品管理。
如图1所示,常规UHF天线包括基材,基材上方蚀刻的天线11和天线上连接的芯片12,芯片位于天线loop区13上方,天线loop区为不规则的六边形,天线loop区13与辐射区14只有一个弯折。现有的UHF偶极子电子标签不具备监控、采集温度功能,不能满足实际需求的问题;现在市面上已有带温度传感器功能的芯片,但是常规RFID标签不能与之有效匹配,导致难以进行温度监控。
正常UHF标签和HF标签仅适用于对温度无管控要求的物品,这样就限制标签的应用方法,现在RFID标签的应用需求越来越多,故研究一款带温度传感器功能的RFID标签是大势所趋。
技术实现要素:
本实用新型的目的是提供一种具有温度传感器功能的RFID标签,本实用新型RFID标签具备监控、采集温度功能,本实用新型标签与现在市面上已有带温度传感器功能的芯片匹配,从而实现温度监控。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的,带温度传感器的RFID标签,包括基材,基材上方蚀刻的天线和天线上连接的芯片,其特征是,所述芯片为温感芯片,芯片位于天线loop区回路与辐射区的耦合处,天线loop区回路为矩形,所述天线loop区回路的两端分别设有第一L形连接部、第二L形连接部,第一L形连接部、第二L形连接部均横向设置,第一L形连接部、第二L形连接部开口相对设置,芯片连接第一L形连接部、第二L形连接部。
优选的,所述天线loop区回路通过第一弯折部连接第一辐射区,天线loop区回路通过第二弯折部连接第二辐射区,第一弯折部与第二弯折部对称设置,第一辐射区与第二辐射区对称设置。
优选的,所述天线的长度为5~100 mm,高度为5~100mm。
优选的,第一、二弯折部均包括2-6道弯折。
优选的,所述天线loop区回路的长与宽之间比例为3:1。
一种带温度传感器智能的RFID标签的设计方法:先使用绘图软件设计一个UHF标签天线模型图并生成.sat文件,将该文件导入射频仿真软件中,在软件中对该款天线建模,设置芯片的大小种类、设置金属线参数,以模拟标签天线现实使用环境,模拟环境搭建完成后使用仿真软件对天线性能进行仿真,最后仿真软件输出标签天线的性能、频点等参考值。
与现有技术相比,本实用新型具有以下有益效果:
第一,本实用新型带温度传感器智能的RFID标签,包括基材、金属天线、导电胶、芯片,以及天线填充物,芯片连接天线,loop区环路,天线为弯折对称结构,该结构天线可保证标签温度采集正常。天线具有温度监控功能的UHF天线,该天线的长度为5~100 mm,高度为5~100mm。依据需求尺寸,进行天线辐射区设计,主要采用弯折法(正常弯折道数2-6道),以实现性能优化。
第二,由于标签本身读距性能易受温度变化而改变,故需通过增加标签带宽(增大天线带宽至30-50MHz)以降低温度变化对其读距性能影响,该标签通过将loop区设计为矩形状(长与宽保持3:1的比例关系)实现带宽增大。新型绑定区设计,打破常规loop区环路设置,依据温感标签性能较弱,采用特殊绑定方式(芯片位于loop区与辐射区的耦合处),该法可提升天线性能2-3dbm(对应读距1-2m),保证天线性能情况下,可实现天线尺寸缩小化,利于设计。依据温感标签性能不稳定,通过采用芯片无效脚外露方案(设计时绑定区对应无效脚位置去除铝箔块),已消除无效脚对天线性能影响,保证标签性能稳定。带温度传感器智能天线上连接的芯片:温感芯片。
第三,本实用新型设计与使用方式简易明白,方便实用。该标签具有温度监控功能,可应用于对温度有管控要求的物品。通过优化天线尺寸,大大降低了UHF(超高频)天线生产工艺的复杂程度和生产成本。通过优化设计方式(改善loop区设计),可有效减小天线尺寸(保证相同性能需求的前提下),增加天线带宽。本实用新型其在常规环境下性能(读距)可达5米,优于具有温度监控功能常规标签,提高了经济效益,具有很强的实用性。
附图说明
图1是常规UHF天线的结构示意图;
图2为本实用新型带温度传感器的RFID标签的结构示意图;
图3为本实用新型带温度传感器的RFID标签的芯片绑定区的结构示意图。
具体实施方式
结合附图和实施例进一步说明本实用新型。
如图2、3所示,带温度传感器的RFID标签,包括基材,基材上方蚀刻的天线2和天线上连接的芯片3,芯片3为温感芯片,芯片3位于天线loop区回路21与辐射区的耦合处。
天线loop区回路21为矩形,天线loop区回路21的两端分别设有第一L形连接部25、第二L形连接部26,第一L形连接部25、第二L形连接部26均横向设置,第一L形连接部25、第二L形连接部26开口相对设置,芯片3连接第一L形连接部25、第二L形连接部26。
天线loop区回路21通过第一弯折部22连接第一辐射区23,天线loop区回路21通过第二弯折部24连接第二辐射区27,第一弯折部22与第二弯折部24对称设置,第一辐射区23与第二辐射区27对称设置。
天线2的长度为5~100 mm,高度为5~100mm。
第一、二弯折部22、24均包括2-6道弯折,该结构可增加天线辐射区的有效尺寸,增大有效面积,提升天线增益,以增强天线性能。
天线loop区回路21的长与宽之间比例为3:1。
温感芯片为日本艾迈斯半导体公司生产的型号为SL900A的芯片。
芯片位于天线loop区回路与辐射区的耦合处,具有以下有益效果:(1)该结构可增强天线耦合作用,使天线获得更多能量,增强天线性能。(2)该结构可有效减少天线物理尺寸,利于天线尺寸缩小化,降低成本。
带温度传感器的RFID标签的设计方法:先使用绘图软件设计一个UHF标签天线模型图并生成.sat文件,将该文件导入射频仿真软件中,在软件中对该款天线建模,设置芯片的大小种类、设置天线及对应材料模型,以模拟标签天线现实使用环境,模拟环境搭建完成后使用仿真软件对天线性能进行仿真,最后输出标签天线的性能与频点。
由于常规UHF偶极子电子标签搭配温感芯片不能与之有效匹配,导致难以进行温度监控,此设计通过特殊结构设计与优化,实现标签的正常工作。