专利名称：一种抗人体小型化电子标签及其制造方法
技术领域：
本发明涉及微波通讯技术领域中电子标签制造领域，尤其涉及一种抗人 体小型化标签及其制造方法。
背景技术：
目前，门禁类系统大都要求员工佩戴考勤用的电子标签，如果电子标签 在靠近人体时，受人体影响，性能下降很大，就不能保证电子标签的正常工 作，这样就要加大电子标签的发射能量，会对员工的健康产生一定的影响。 所以，超高频电磁波对人体的影响已成为人们越来越关注的事情。目前市场上超高频频段的，用于佩戴在人体上的电子标签， 一般为封装成卡质的符合国际标准尺寸的电子标签(尺寸为86.5mm x 54mm )。其中， 在超高频频段天线的设计一般为偶极子天线，而超高频频段的标签设计的瓶 颈就是附着物为金属和液体，金属的反射作用和液体的吸收作用都会明显的 减小标签的作用距离。下面我们特别说明一下人体组织在900MHz频,殳的电磁特性相对介电常^t为55电导率为1.06S/m丄=-^-^環肌2丌x卯0xl06 x 55x8.85x10—12式中^为电导率，w代表频率，s代表介电常数，得出数值为损耗正切。该值既不能满足作为介电常数远大于1的良导体的条件，又不能满足介 电常数远小于1的良介质的条件，因此，说明人体对900MHz频段的电磁波 会产生明显的吸收，导致了电子标签在靠近人体时的读取距离缩短，可能从有效距离8米缩短到1米而形成差距。 发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种抗人体小型化电子标签及其制造 方法，此标签专门针对人体设计，抗人体吸收，可以远距离识别，能够在人 体佩戴时降低电磁波对人体的危害。为了解决上述问题，本发明提供了一种抗人体小型化电子标签，包括标 签天线、天线基板和芯片，所述标签天线为微带与偶极子相结合的混合式天 线，所述标签天线的辐射面和接地面通过金属丝印制在天线基板上，用于电子标签信号的收发；所述芯片与印制在天线基板上的标签天线通过过孔绑定 在一起，用于电子标签的识别。优选地，混合式标签天线的微带部分为两条具有复导纳的隙缝；标签天 线的偶极子部分包括微带贴片和过孔与地面连接的部分。优选地，所述天线标签的辐射面是由微带贴片和^接地板之间的边隙缝形 成的。一种抗人体小型化电子标签的制造方法，包括确定天线基纟反的形状和 尺寸后，在所述天线基板的正反两面分别用金属丝印制微带与偶极子相结合 混合式标签天线的辐射面和接地面；印制完毕后，将芯片与标签天线通过过 孔绑定在一起。进一步地，所述标签天线的樣i:带部分为两条具有复导纳的隙缝；所述标 签天线的偶极子部分包括微带贴片和过孔与地面连接的部分。进一步地，所述天线标签的辐射面由微带贴片和"l秦地板之间的边隙缝形成。进一步地，在印制完标签天线后，所述标签天线要连接芯片必须使馈电 端口在同一个平面上，并在过孔上表面加一块铜皮作为焊接芯片的焊盘，实 现同一平面的平衡馈电。进一步地，所述标签天线通过金属丝印制在天线基板上，所述金属丝为铜箔丝。本发明的有益效果本发明所提出电子标签及其制造方法，解决了人体在佩戴时影响标签性 能的问题，相应的减小了发射能量，降低了电磁波对人体的危害，并且尺寸 小，应用范围广，性能稳定，易批量加工，佩戴安装方便。
图1为本发明实施例电子标签的结构示意图；图2 - 1为本发明实施例」微带天线场的分布图；图2 - 2为本发明实施例^t带天线场的分布图；图3为本发明实施例;微带天线结构示意图；图4为本发明实施例微带天线的等效电路；图5本发明实施例标签天线偶极子部分电流传输图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。本发明的目的在于提供一种微带与变形偶极子相结合的抗人体小型化电子标签，当靠近人体时比现有技术的电子标签靠近人体的情况下的具有更 高的功率增益。为了达到上述目的，如图1所示,为本发明实施例抗人体小型化电子标 签的结构示意图， 一种抗人体小型化电子标签，包括天线基^反1，标签天 线2和芯片3，所述标签天线为微带与偶极子相结合的混合式天线，所述标 签天线2通过金属丝印制在天线基板1上，用于电子标签信号的收发；所述 芯片与印制在天线基板上的标签天线通过过孔绑定在一起，用于电子标签的 识别。本发明所述标签天线的结构，其优势在于微带结构的天线可以消除后面附着物对天线的影响，它自身的方向图就是朝辐射面方向的，所以满足了电子标签在接近人体时影响小的条件；采用偶极子天线的形式是为了有效的使地面与天线一起参与辐射。传统 微带天线的地面需要几个波长的面积才能有效地辐射，所以本发明提出此款 标签天线，提高了辐射效率。如图2-1所示，为^f鼓带天线场的分布，图中1为辐射体，2为地面， 由于在长度方向的两端为开路，处于电流节点状态，如图中虚线所示，此时 电场在地面法向互相^l氐消，切向叠加，所以垂直天线结构的方向为最大辐射 方向，如图2-2所示。由于金属对微波的反射作用和液体对微波的吸收作用，使得樣i带天线显 示出了它的显著优势，传统微带天线的设计是有一个单一的不平衡馈电点， 此馈电点需要穿层的结构设计，这种设计在平面倒F天线(PIFA)上经常 使用，首先本发明所述标签天线要连接芯片必须使馈电端口在同 一个平面 上，是通过加一过孔，并在过孔上表面加一块铜皮作为焊接芯片的焊盘(过 孔的边较小不能有效焊接要在边上铺铜皮作为焊盘增大焊接面积)，便于更 好的芯片连接，来实现同一平面的平衡馈电。如图3所示，本实施例微带贴片的尺寸为61mm*12mm，基板的厚度为 2.5mm，远小于自由空间波长，该孩i带贴片可看作是长61mm、宽12mm的 一段微带传输线，沿61mm边终端处呈现开路，因而将形成电压波腹。本实 施例选取的长度基本为A/4，于是另一端呈电压波节，标签天线的辐射面主 要由微带贴片和接地板之间沿61mm长12mm宽的边隙缝形成；天线微带部 分可表示为相距61mm的两条具有复导纳的隙缝，其等效电路如图4所示。介质厚度对性能的影响也是很明显的，它在一定程度上决定了天线的带 宽和介质的损耗，以及辐射场的开放程度。当厚度h增加时，由于TM0模 表面波功率增大而导致空间波辐射效率降低，而空间波本身的辐射也随h增 加而增大，当h/入在0.1左右，效率将出现峰值。偶极子部分标签天线的辐射面除了有61mmn2mm的微带贴片外，还 有36mm*14mm (此处可根据不同的标签外壳的厚度来调节尺寸)的通过过 孔与地面连接的部分。图5所示的发明实施例标签天线偶极子部分电流传输图中，虚线箭头为背面电流流向，实线箭头表示正面电流流向，可以由图看出相当于在虚线区 域内馈电的 一 副偶极子天线。所述天线基板可以为常用的FR-4天线基板。所述抗人体小型化标签的尺寸可以为64mm x 30mm x 2.5mm。本发明所述电子标签的天线基板，可选择不同的型号的天线基板，电子 标签的具体尺寸要根据具体的要求所制定。一种抗人体小型化电子标签的制造方法，包括(1 )先确定天线基板的形状及尺寸，本实施例中，采用FR-4天线基板；(2 )在天线基板的正反面用铜箔丝印制微带与偶极子相结合的混合式 标签天线的辐射面和接地面；天线的辐射面(天线基板的正面)主要由61mm* 12mm的微带贴片和接 地板之间沿61mm长12mm宽的边隙缝形成。微带贴片的尺寸为 61mm*12mm，天线基板的厚度为2.5mm，远小于自由空间波长，该微带贴 片可看作是长61mm、宽12mm的一段微带传输线，沿61mm边终端处呈现 开路，因而将形成电压波腹。标签天线的微带部分为相距61mm的两条具有复导纳的隙缝。标签天线的偶极子部分(标签天线的辐射面)，除了包括樣史带贴片，还 包括36mmn4mm (此处可根据不同的标签外壳厚度来调节尺寸)的通过过 孔与地面连接的部分。(3)将芯片与标签天线绑定在一起。所述标签天线要连接芯片必须使馈电端口在同 一个平面上，本发明实施 例是通过加一过孔，并在上表面的过孔焊盘处加一块铜皮，便于更好的芯片 连接，来实现同一平面的平衡馈电。本发明的保护范围，不仅仅包括上述实施例，在液体或其他对电f兹波有 吸收作用的附着物上都可以应用此电子标签，都属于本发明的保护范围。
权利要求
1、一种抗人体小型化电子标签，包括标签天线、天线基板和芯片，其特征在于，所述标签天线为微带与偶极子相结合的混合式天线，所述标签天线的辐射面和接地面通过金属丝印制在天线基板上，用于电子标签信号的收发；所述芯片与印制在天线基板上的标签天线通过过孔绑定在一起，用于电子标签的识别。
2、 如权利要求1所述的电子标签，其特征在于混合式标签天线的微 带部分为两条具有复导纳的隙缝；标签天线的偶极子部分包括微带贴片和过 孔与地面连接的部分。
3、 如权利要求1所述的电子标签，其特征在于所述天线标签的辐射 面是由微带贴片和接地板之间的边隙缝形成的。
4、 一种抗人体小型化电子标签的制造方法，其特征在于，确定天线基 板的形状和尺寸后，在所述天线基板的正反两面分别用金属丝印制微带与偶 极子相结合混合式标签天线的辐射面和接地面；印制完毕后，将芯片与标签 天线通过过孔绑定在一起。
5、 如权利要求4所述的方法，其特征在于所述标签天线的微带部分 为两条具有复导纳的隙缝；所述标签天线的偶极子部分包括微带贴片和过孔 与;也面连^妾的部分。
6、 如权利要求4所述的方法，其特征在于所述天线标签的辐射面由 微带贴片和接地板之间的边隙缝形成。
7、 如权利要求4所述的方法，其特征在于在印制完标签天线后，所 述标签天线要连接芯片必须使馈电端口在同一个平面上，并在过孔上表面加 一块铜皮作为焊*接芯片的焊盘，实现同一平面的平衡^t电。
8、 如权利要求4所述的方法，其特征在于所述标签天线通过金属丝 印制在天线基板上，所述金属丝为铜箔丝。
全文摘要
本发明公开了一种抗人体小型化电子标签及其制造方法，所述电子标签包括标签天线、天线基板和芯片，所述标签天线为微带与偶极子相结合的混合式天线，标签天线的辐射面和接地面通过金属丝印制在天线基板上，用于电子标签信号的收发；芯片与印制在天线基板上的标签天线通过过孔绑定在一起，用于电子标签的识别。本发明所述的技术方案，专门针对人体设计，抗人体吸收，可以远距离识别，能够在人体佩戴时降低电磁波对人体的危害。
文档编号H01Q1/38GK101567482SQ20081008926
公开日2009年10月28日 申请日期2008年4月25日 优先权日2008年4月25日
发明者李广立 申请人:中兴通讯股份有限公司