专利名称：由多层天线组成的抗金属超高频电子标签的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超高频电子标签，具体是涉及一种能直接使用于金属表面的 由多层天线组成的超高频电子标签
背景技术：
RFID 是射频识别技术的英文(Radio Frequency Identification,RFID)的缩写， 又称电子标签，射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，射频识别技 术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所 传递的信息达到识别目的的技术。无线射频识别技术(RFID)已经成为一个很热门的话题。据业内人士预测，RFID技 术市场将在未来五年内在新的产品与服务上带来30至100亿美金的商机，随之而来的还有 服务器、资料储存系统、资料库程序、商业管理软件、顾问服务，以及其他电脑基础建设的庞 大需求。或许这些预测过于乐观，但RFID将会成为未来的一个巨大市场是毫无疑问的。许 多高科技公司正在加紧开发RFID专用的软件和硬件，这些公司包括英特尔、微软、甲骨文、 SAP和SUN，而全球最大的零售商沃尔玛早在2006年就在单件商品上使用这项技术，因此可 以说无线射频识别技术(RFID)正在成为全球热门新科技。RFID在中国的很多领域也都得到实际应用，包括物流、烟草、医药、身份证、奥运门 票、世博门票，宠物管理等等，但就我们日常生活感受而言，好像RFID还是离我们很远。除 了二代身份证，我们还很难经常感受到RFID在我们生活中的存在。这到底是什么原因呢？ 其实道理很简单，尽管RFID正快速在各个领域得到实际应用，但相对于我们国家的经济规 模，其应用范围还远未达到广泛的程度，即便在RFID应用比较多的交通物流产业，也还处 于点分布的状态，而没能达到面的状态。往往是产业中的领导企业为保持其竞争地位而率 先尝试采用这种新技术，而更多的企业还抱着观望和犹豫的态度。还是以物流产业为例，应 用RFID技术可以大幅提高物流运作效率，如加快货物出入库时间，减少现场操作人员，实 现快速而精确的库存盘点，实现货物准确定位跟踪等。温家宝总理在十一大国务院政府工 作报告中明确提出了要把物联网产业作为未来新的经济增长点，而物联网的核心技术背景 即为RFID技术尽管RFID技术目前在中国得到了长足的发展，但金属对高频电磁波的反射及屏 蔽，导致超高频在有金属的特殊环境中的应用受到了很多限制，频率越高，受到的影响越明 显。为了克服金属对电磁波的影响，行业内最通常的做法是在金属与标签之间放上隔离材 料，使其屏蔽及反射影响减小。但由于应用环境的多样性，各种恶劣的环境下，该技术的应 用受到了制约，对RFID在这个行业的发展及推广受到了新的挑战。本项目的实用新型内容 使得该技术瓶颈有了新的发展方向。
实用新型内容本实用新型发明的目的就是为了解决上面技术难题中的金属干扰问题，为金属
3环境的应用提供一种高可靠性的小型的经济实用结构简单的无源超高频电子标签。本实用新型为了达到上述目的，所采用的技术方案如下这种由多层天线组成的抗金属超高频电子标签，包括主基材8，主天线接收/发射 面4，天线接地面9，置于天线接收/发射面的超高频RFID芯片5，辅助基材3，辅助天线接收 /发射面2。超高频RFID芯片正负极通过馈线6与主天线接收/发射面4连接；主天线接 收/发射面4通过一个或一排设置在主基材8上的馈电孔7与天线接地面9相连接；辅助 天线接收/发射面2通过辅助基材3隔离；天线接地面9在使用中，直接与金属表面相连， 金属表面即变成了实际使用中的天线接地面，达到抗金属的目的；辅助天线接收/发射面2 的作用是为了增加天线表面面积，以增强电磁波能量接收/发射的效果。这样的立体式设 计，在增大天线面本实用新型发明的目的就是为了解决上面技术难题中的金属干扰问题， 为金属环境的应用提供一种高可靠性的小型的经济实用结构简单的无源超高频电子标签。 积的情况下，可以缩小天线的体积。所述的辅助天线接收/发射面的尺寸，小于主天线接收/发射面的尺寸。所述的主基材由酚醛树脂、玻璃纤维/环氧树脂、聚丙烯、聚氰酸酯树脂组成，其 厚度大于一毫米。所述的主天线接收/发射面、辅助天线接收/发射面的材质由金、银、铜、铝金属材 料组成。所述的馈电孔为一个或几个通孔，或者是通过金、银、铜、铝等金属带直接连通。所述的辅助接收/发射面留有通孔，RFID芯片通过该通孔与主天线接收发/射面 相连接。本实用新型的电子标签用于金属材料表面效果显著。本实用新型的RFID标签如上述的结构，根据微带天线的工作原理，因为标签的背 面本身就是接地面，与金属表面接触，只是增大了接地面积，而不会影响微带天线的作用 和电子标签的性能。由于馈电孔和辅助接收/发射面的应用的设计大大的缩小了整个微 带天线的面积，也就是使RFID标签的尺寸减小。例如对于起同样作用的带有辅助天线 的RFID标签与没带辅助天线的RFID标签相比，根据电子标签的工作频率915MHz的确定， 微带天线的接收发射面的长度被其波长所限定，这样最后设计的天线接收发射面的面积为 130mmX22mm。而当增加辅助天线后，天线接收发射面的面积缩小为40mmX 12mm，从而电子 标签的尺寸也就大大缩小。从上述本实用新型的RFID标签的结构可以看出，其结构简单， 生产工艺基本与目前成熟的多层印刷电路板(PCB)制作工艺相类似，这为后续的大批量生 产带来了便利。
图1为本实用新型电子标签一实施例的电子标签辅助接收发射面及辅助基材的 结构示意图；图2为本实用新型电子标签一实施例的电子标签主接收发射面及主基材的结构 示意图；图3为本实用新型电子标签一实施例的电子标签接地面的结构示意图；图4为本实用新型电子标签一实施例的电子标签总体结构示意图。[0020]具体实施
以下结合附图更进一步说明本实用新型RFID标签的结构特征。如图1，图2，图3所示，本实用新型的RFID标签包括基材8，置于基材上的RFID 芯片5，连接在RFID芯片5上的馈线6，主天线接收/发射面4，天线接地面9，馈电孔7，辅 助基材3和辅助天线接收/发射面2构成。主天线接收/发射面4置放在基材8上，RFID 芯片5通过馈线6置于主天线接收/发射面4上；天线接地面9置放于基材8的另一面，此 基材面为电子标签的底面，通过馈电孔7与主天线接收/发射面4相连；辅助天线接收、发 射面2置于辅助基材3上，此辅助基材面为电子标签的顶面。天线接地面9直接接触使用 该电子标签材料的表面。在本实施例中，微带主天线接收/发射面4、天线接地面9、辅助天线接收/发射面 2和馈线6均由铜箔构成，是导体薄片。它通过馈线馈电在导体薄片与导电接地面之间，激 励起射频电磁场，并通过主天线接收/发射面、辅助天线接收/发射面的四周与导电接地 面、天线接地面9的缝隙向外辐射电磁波。本实用新型中的这款多层天线(如图1，2，3)，根据实验结果发现，主基材8的厚度 起码要大于1mm，辅助基材3的厚度要小于主基材的厚度，这样才能尽可能的减小天线辐射 能量的损耗。在主基材8的两面同时覆铜，一面为设计好的微带天线的主天线接收/发射 面的4的图形；另一面将整面作为微带天线的接地面。同时在辅助基材3的一面覆铜，所覆 铜的图形为设计好的微带天线作为辅助天线/接收发射面2，然后将芯片5通过辅助基材中 间的圆形孔1置放在有主天线接收/发射面4的主基材8上面。最后再把辅助天线接收/ 发射面2，辅助基材3与主天线接收/发射面4压合成一体，形成最终天线(如图4)。在本实施例中，馈电孔7为一排通孔，通孔的位置，尺寸大小取决于主天线接收、 发射面4和辅助天线接收/发射面2的图形位置及尺寸，并与RFID芯片5的输入阻抗有直 接的关联。当馈线上的射频信号频率改变时，整个天线的阻抗值也随之改变，因此，适当的 信号馈入方式与阻抗匹配的考虑可以使整个天线在共振频率时，所有的入射能量会尽可能 多的辐射出去，整个天线设计通过Ansoft HFSS仿真软件进行仿真计算及模拟验证。在本实施例中，RFID标签的表面上覆盖绝缘油漆作为保护膜以防止UHF电子标签 的主天线接收/发射面，辅助天线接收/发射面与外界环境接触而发生氧化，腐蚀等现象， 以保证RFID电子标签在应用环境中的长期稳定的使用。在本实施例中，由多层天线组成的超高频电子标签在紧贴金属表面时将达到最佳 应用效果，可以通过螺丝钉，铆钉，磁铁或者超强性能粘合剂附着于金属表面。
权利要求1.一种由多层天线组成的抗金属超高频电子标签，其特征在于它由主天线接收/发 射面、天线接地面、辅助天线接收/发射面、RFID芯片和馈线组成；其中RFID芯片与主天线 发射/接收面相连接，置放在主基材上面，辅助天线接收/发射面置于主天线发射/接收面 之上，并通过辅助基材与主天线接收/发射面相隔离；天线接地面位于主基材的另一面，作 为电子标签的背面，直接接触使用电子标签的金属材料的表面，馈电孔设置在主基材上，主 天线接收/发射面通过该馈电孔与天线接地面相连接。
2.根据权利要求1所述的由多层天线组成的抗金属超高频电子标签，其特征在于所 述的辅助天线接收/发射面的尺寸，小于主天线接收/发射面的尺寸。
3.根据权利要求1所述的由多层天线组成的抗金属超高频电子标签，其特征在于所 述的主基材由酚醛树脂、玻璃纤维/环氧树脂、聚丙烯、聚氰酸酯树脂组成，其厚度大于一 毫米。
4.根据权利要求1所述的由多层天线组成的抗金属超高频电子标签，其特征在于所 述的主天线接收/发射面、辅助天线接收/发射面的材质由金、银、铜、铝金属材料组成。
5.根据权利要求1所述的由多层天线组成的抗金属超高频电子标签，其特征在于所 述的馈电孔为一个或几个通孔，或者是通过金、银、铜、铝金属带直接连通。
6.根据权利要求1所述的由多层天线组成的抗金属超高频电子标签，其特征在于所 述的辅助接收/发射面留有通孔，RFID芯片通过该通孔与主天线接收发/射面相连接。
专利摘要一种由多层天线组成的抗金属超高频电子标签，包括基材，主天线接收/发射面，接地面，置于主天线接收/发射面的超高频RFID芯片，辅助基材，辅助天线接收/发射面。超高频RFID芯片正负极通过馈线与主天线接收/发射面连接；接收/发射面通过一个或一排馈电孔与由基材隔离的接地部分相连接；辅助天线接收/发射面通过辅助基材隔离。天线接地面在使用中，直接与金属表面相连，金属表面即变成了实际使用中的天线接地面，达到抗金属的目的；辅助天线接收/发射面的作用是为了增加天线表面面积，以增强电磁波能量接收/发射的效果。这样的立体式设计，在增大天线面积的情况下，可以缩小天线的体积。
文档编号H01Q1/48GK201845353SQ20102024147
公开日2011年5月25日 申请日期2010年6月28日 优先权日2010年6月28日
发明者王 忠, 肖定海, 袁艳晖 申请人:上海铁勋智能识别系统有限公司