一种配合瓦楞纸使用的宽频带超高频电子标签及电子标签系统的制作方法

本实用新型涉及一种电子标签，特别涉及一种配合瓦楞纸使用的宽频带超高频电子标签。

背景技术：

如附图1所示，电子标签的工作原理为读写器3通过发射天线2发送一定频率的射频信号，当射频标签1进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频标签1获得能量被激活；射频标签1将自身编码等信息通过标签内置的发送天线2发送出去；系统接收天线2接收到从射频标签发送来的载波信号，经天线调节器传送到读写器3；读写器3对接受的信号进行解调和解码，然后送到计算机系统4进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定作出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。

UHF RFID标签由两部分组成，一分部为标签芯片，另外一部分为标签天线；

如图2所示，右侧为标签芯片的等效电路，左侧为标签天线的等效电路；当天线与标签各自阻抗共轭对应时，UHF RFID标签实现最好的阻抗匹配；标签天线与标签芯片阻抗共轭关系如下：

Z_ANT＝R_ANT+j*X_ANT

Z_IC＝R_IC+j*X_IC

R_ANT＝R_IC

X_ANT＝-X_IC

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。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。因此，在电子标签的设计中需要考虑天线部分与芯片部分的阻抗共轭对应关系。

电子标签还需要具有较高的增益以最大的信号传递给电子标签中的芯片，从而为芯片提供更好的通讯效果。但是，在实际使用过程中电子标签往往配合瓦楞纸包装箱使用。由于瓦楞纸包装箱的介电常数，传统超高频电子标签写数据功率与读数据功率差异大，造成了电子标签通讯性能下降的技术问题。

技术实现要素：

针对现有记述中存在的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种配合瓦楞纸使用的宽频带超高电子标签，其包括芯片和天线部分；其中，天线部分包括一个短截环、两个弯折辐射体和两个辐射阵子；短截环成矩形环状，两个弯折辐射体的其中一端分别连接在短截环上，两个弯折辐射体的另外一段分别连接两个辐射阵子；弯折辐射体由多个高低不同的V字型结构构成的弯折部分组成；两个辐射阵子位于天线部分的最外侧，每个辐射阵子的纵向尺寸不小于弯折辐射体的纵向尺寸，横向尺寸大于单个V字型结构的横向尺寸。

短截环分别与射频芯片的地端和射频端相连。

两个弯折辐射体的其中一端分别物理连接在短截环下部中心延伸出的垂直连接部上。

弯折部分包括纵向长度较小的第一弯折部分和纵向长度较大的第二弯折部分。

V字型的角度在40-60度之间。

两个辐射阵子为实心矩形形状，横向尺寸分别为15mm，纵向尺寸分别为 10mm。

天线的总体横向长度为96mm。

上述技术方案的有益技术效果是：

在设计天线尺寸时考虑瓦楞纸箱的介电常数，合理设置电子标签的天线形状和尺寸，减少了配合瓦楞纸使用的电子标签写数据功率与读数据功率差异，提高了电子标签在配合瓦楞纸使用时的读取距离。

通过合理设计天线的形状和尺寸，满足了电子标签的天线部分和芯片部分的阻抗匹配，提高了信号传递的效率。

提高了电子标签的信号增益，提高了传递给电子标签芯片的信号强度。

天线尺寸设计合理，特征尺寸设计较小，能够实现电子标签的小型化。

附图说明

图1为现有技术中电子标签的工作原理图；

图2为现有技术中标签芯片的等效电路；

图3为本实用新型标签芯片的结构示意图；

图4为电子标签配合瓦楞纸箱使用的示意图；

图5为电子标签的读取距离的比较图。

具体实施方式

以下将参照附图3对本实用新型的配合瓦楞纸使用的宽频带超高频电子标签作进一步的详细描述。

电子标签的天线部分由闭合的短截环11、左右对称的弯折辐射体12、以及两端的辐射阵子13组成，弯折辐射体12分别连接在短截环11上，形成短路。短截环11分别与射频芯片16的GND(地端)和RF(射频端)相连，作为标签天线的馈电端。两个矩形体分别连接在弯折辐射体另一端。

其中闭合的短截环11，具有大致矩形的外部形状，考虑到天线小型化的需求，将矩形的外部矩形的横向尺寸设置在25mm之下，例如22mm。短截环的纵向尺寸可以根据横向尺寸进行变化，通过横向纵向尺寸的相对变化调节电抗匹配。

两个弯折辐射体12的其中一端分别连接在短截环11下部中心延伸出的垂直连接部14上，两个弯折辐射体12的另外一端分别连接了一个辐射阵子13。弯折辐射体12分别具有位于内侧的水平连接部15以及弯折部分。弯折部分包括纵向长度较小的第一弯折部分和纵向长度较大的第二弯折部分。

考虑瓦楞纸箱的介电常数，弯折部分的具体弯折形态为V字型。其中第一弯折部分的纵向尺寸为5-10mm，例如7mm，横向尺寸为10-15mm，例如10mm；第二弯折部分的纵向尺寸为8-12mm，例如10mm，横向尺寸为15-25mm，例如20mm。通过设置弯折辐射体的形状和尺寸，电子标签的天线实现电阻匹配。V字型的角度在40-60度之间。

此外，通过增加V字型的弯折辐射体走线，提高了标签辐射增益，进一步加改善标签的工作距离，为标签在恶劣环境下的使用提供坚实的基础。

两个辐射阵子13分别连接于天线的最外侧，辐射阵子13为实心矩形形状，每个辐射阵子13的纵向尺寸不小于弯折辐射体的纵向尺寸，横向尺寸大于单个 V字型结构的横向尺寸；例如：横向尺寸至少为15mm，纵向尺寸至少为10mm。通过加大两侧辐射阵子13的铺设面积，提高了标签在工作的反向散射面积，提高了标签反向散射信号，从而加大了标签的工作距离；使得标签在恶劣环境下也可以被有效读取；另外通过加大两侧辐射阵子的铺设面积，使得标签具有更宽的阻抗带宽，从而实现在不同环境下，都具有较好的性能，大幅提升了标签对环境的适应性。

天线的总体横向长度为90-100mm，例如96mm，纵向长度为10-15mm，通过合理的结构设计，大幅缩小的对标签的体积要求，保证了标签在小型化的条件下，使得标签谐振频率接近工作频率范围，从而实现良好的阻抗匹配特性。

标签天线整体制作与有机聚合物材料基板上，该有机聚合物基板可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料。标签天线为铝金属层，该铝金属层可以通过干法或湿法蚀刻以形成图案化图形。

参见附图4，本实施例中的电子标签需要配合瓦楞纸，特别是瓦楞纸箱使用。电子标签可以贴附在瓦楞纸箱的内外表面、底板、侧边或前后面板上。

参见附图5可见，通过本实施例中对于电子标签结构的设计中，考虑了瓦楞纸的介电常数，该电子标签在配合瓦楞纸材料使用时的读取距离，在各个读取频率下均大于该电子标签单独使用时的读取距离。

综上，上述技术方案中，合理设置电子标签的天线形状和尺寸，减少了电子标签写数据功率与读数据功率差异，提高了配合瓦楞纸使用的电子标签的读取距离；满足了电子标签的天线部分和芯片部分的阻抗匹配，提高了信号传递的效率；提高了电子标签的信号增益，提高了传递给电子标签芯片的信号强度；能够实现电子标签的小型化。

通过说明书和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本实用新型的精神，还可以作其他的转换。尽管上述实用新型提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。

对于本领域技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附权利要求书应当看作是涵盖本实用新型的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内和所有等价的范围与内容，都应认为仍属于本实用新型的意图和范围内。