RFID标签天线、RFID标签以及电缆接头的制作方法

本实用新型涉及射频识别技术领域，且特别涉及一种rfid标签天线、rfid标签以及电缆接头。

背景技术：

在电力环网柜中，工作电压常在10kv以上，电缆中关键节点常常伴有高温发热现象，而这些节点常常是电力事故的重要隐患点。电力柜中的关键节点常常位于t型电缆接头处，t型电缆接头用于电缆分接箱的主网系统或作为环网柜的进出线电缆接头，既可连接600a以上高压套管、多联组合插座，也可与600a以上母线套管、后t型电缆接头组合连接，形成多路电缆分支。t型电缆接头一般分前插和后插，搭配绝缘堵头以实现绝缘、密封和分流的作用。t型电缆接头一般包含连接件、螺栓、平垫、弹垫、螺母、绝缘堵头(内部含有垫片等金属部件)和压接端子等结构。

传统的电缆接头温度采集人工定时采用温度测量仪器检测，这种检测方法效率低且不具有实时性，很容易在巡检的空档期发生危险，而且人工容易出现低级错误，并且高压线的测量对工作人员有一定的危险。目前市面上出现了一些采用传感器来自动获取电缆接头内的温度的检测设备，但是由于这些设备体积均较大，很难安装在体积狭小的t型电缆接头内。因此，其测温效果的精确度并不理想。

随着rfid技术的不断发展，在t型电缆接头内安装测温的rfid标签以实现温度的检测成为了本领域技术人员的重点研究课题。由于电缆接头内的部件多为金属结构，其对rfid天线的能量具有反射作用，因此天线的增益会受到很大的影响。为了解决这一问题，目前t型电缆接头用的rfid标签多为抗金属标签。抗金属标签使得标签的增益在基板的轴向具有最大值。然而，电力环网柜中，与rfid标签对应的阅读器则只能设置于电力环网柜的顶部，阅读器的读取方向和抗金属标签的最大增益方向相垂直。因此，尽管抗金属标签解决了金属结构部件的影响而大大提高了增益，但是由于受阅读器安装位置的限制，阅读器很难读取到rfid标签所检测到的温度数据。

技术实现要素：

本实用新型为了克服现有技术的不足，提供一种天线的增益方向与阅读器的阅读方向相匹配以具有最大天线能量的rfid标签天线、rfid标签以及电缆接头。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种rfid标签天线，其包括基板和天线结构。基板的中心具有一通孔，基板的横截面呈圆环形或椭圆环形。天线结构包括辐射部和馈电部。辐射部设置于基板的表面且沿基板的周向连续分布，辐射部上具有至少一个开口朝向基板内侧或外侧的凹槽。馈电部电性连接于辐射部，馈电部和辐射部在基板上形成一阻抗调整区。

根据本实用新型的一实施例，辐射部包括第一辐射部和第二辐射部，第一辐射部和第二辐射部以馈电部的中心所在的基板的直径为对称轴对称设置于基板上。

根据本实用新型的一实施例，辐射部上具有多个开口朝向基板内侧和外侧的凹槽，多开口朝向内侧的凹槽和多开口朝向外侧的凹槽依次设置于辐射部上。

根据本实用新型的一实施例，凹槽的朝向为凹槽的中心在圆环形基板上的弦的延伸方向。

根据本实用新型的一实施例，天线结构还包括至少一个与辐射部相连接的调频区，通过增加或减小调频区上的凹槽数量或形状来改变rfid标签天线的辐射频率。

根据本实用新型的一实施例，调频区形成于馈电部和辐射部之间；或者，调频区与馈电部对应设置于圆环形基板的另一侧。

根据本实用新型的一实施例，辐射部印刷于基板，且辐射部的材质分别为金属或导电合金，基板为fr-4环氧玻璃纤维板、塑料板、陶瓷板或泡沫板中的任一种。

本实用新型另一方面还提供一种rfid标签，其包括：上述rfid标签天线和电性连接于rfid标签天线的馈电部上的rfid芯片。

根据本实用新型的一实施例，rfid芯片为测温型rfid芯片

本实用新型另一方面还提供一种具有rfid标签的电缆接头，其包括接头本体、连接件、绝缘堵头、上述rfid标签以及标签固定件。接头本体呈t型结构。连接件设置于接头本体的垂直段内且其上端伸入水平段内。绝缘堵头设置于接头本体的水平段内，绝缘堵头和连接件之间形成测温连接槽。标签固定件通过rfid标签的基板上的通孔将rfid标签固定于测温连接槽内且垂直抵接于连接件，rfid测温芯片所在的一侧面向绝缘堵头。

综上所述，本实用新型提供的rfid标签天线中基板的横截面呈圆环形或椭圆环形，而天线结构中的辐射部沿基板的轴向连续分布且辐射部上具有至少一个开口朝向基板内侧或外侧的凹槽。凹槽的设置不仅实现了天线的小型化且使得天线的增益最大方向平行于t电缆接头垂直段的轴向，该方向刚好与位于电力环网柜顶壁的阅读器的读取方向相同，从而大大提高了天线传输的能量。进一步的，本实用新型提供的rfid标签天线的最大增益面垂直于基板的轴向，因此位于基板底部的金属结构电缆接头部件的反射作用对天线最大增益面的影响很小，故无需在基板背面作抗金属处理，大大简化了rfid标签天线的结构和制造工序，从而大大降低了制造成本。

为让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1所示为本实用新型一实施例提供的rfid标签天线的结构示意图。

图2所示为本实用新型另一实施例提供的rfid标签天线的结构示意图。

图3所示为图1所示的rfid标签天线的增益图。

图4所述为图1所示的rfid标签天线的回波损耗图。

图5所示为本实用新型一实施例提供的rfid标签的结构示意图。

图6所示为本实用新型一实施例提供的具有rfid标签的电缆接头的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施提供的rfid标签天线10包括基板1和天线结构2。基板1的中心具有一通孔11，基板1的横截面呈圆环形或椭圆环形。天线结构2包括辐射部21和馈电部22。辐射部21设置于基板1的表面且沿基板1的周向连续分布，辐射部21上具有至少一个开口朝向基板内侧或外侧的凹槽210。馈电部22电性连接于辐射部21，馈电部22和辐射部21在基板1上形成一阻抗调整区101。

于本实施例中，如图1所示，基板1的横截面呈圆环形。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，基板的横截面也可为椭圆环形。

于本实施例中，辐射部21包括第一辐射部211和第二辐射部212，第一辐射部211和第二辐射部212以馈电部22的中心所在的基板的直径为对称轴对称设置于基板1上。然而，本实用新型对此不作任何限定。

于本实施例中，辐射部21上具有多个开口朝向基板1内侧和外侧的凹槽210，多开口朝向内侧的凹槽和多开口朝向外侧的凹槽210依次设置于辐射部21上。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，辐射部上可只具有开口朝向基板内侧的凹槽；或者是只具有开口朝向基板外侧的凹槽。于本实施例中，凹槽210的朝向为凹槽210的中心在圆环形的基板1上的弦的延伸方向。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，凹槽的方向可与其中心所在的弦之间呈预设的角度。

如图1和图3所示，具有多个凹槽210的辐射部21使得rfid标签天线10在xoy面上的y方向上具有最强的增益。如m1处的增益为-12.0374db，而m2处的增益则可达到-7.2169db。图6所示为具有rfid标签的电缆接头的结构示意图，在该图中可以看出，rfid标签100与绝缘堵头500同轴设置。此时rfid标签天线10的y方向垂直于绝缘堵头20的轴线，该方向正好与位于电力环网柜的顶部的阅读器的阅读方向相同，此时阅读器可很好地读取rfid标签所检测到的温度数据。

相较于现有的最大增益方向沿z方向的rfid标签，本实施例提供的rfid标签天线10其最大增益方向沿y方向，其可很好地与位于电力环网柜的顶部的阅读器配合，从而实现电缆接头内温度数据的准确检测。进一步的，对于现有的应用于电缆接头内的rfid标签，由于绝缘堵头内的部件多为金属，为避免金属对辐射能量的反射，需要在基板的底面作反射层以提高z轴方向上的增益，从而形成抗金属标签。然而，对于本实施例提供的rfid标签天线10，由于增益的最大方向是沿y方向，而位于绝缘堵头底部的金属部件只会影响z方向的增益，其对y方向的增益影响并不大，因此本实施例提供的rfid标签天线10无需作抗金属处理，大大简化了标签的结构和制作工序。

辐射部21上多个凹槽210的设置不仅使得rfid标签的最大增益方向沿y方向；进一步的，凹槽210使得整个天线呈折线状，从而实现天线的小型化。于本实施例中，辐射部21印刷于基板1且辐射部21的材质为金属铜。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，辐射部的材质也可为导电合金。

自由空间条件下，阅读器和rfid标签之间的识别距离r由以下公式决定：

在pth(rfid芯片的最小触阈值功率)和eirp(与读卡器有关的增益参数)一定的条件下，识别距离r主要由标签天线的增益gtag和传输系数τ决定。rfid标签天线10和rfid芯片20之间的阻抗匹配直接影响了传输系数τ。于本实施例中，可通过调整馈电部22和辐射部21在基板1上形成阻抗调整区101的区域大小来实现rfid标签天线10和rfid芯片20之间的阻抗匹配。相比传统的通过改变基板材质以及基板厚度等方法来实现阻抗匹配的调整，阻抗调整区101的设置使得阻抗匹配的调节更加的自由和方便。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，也可通过阻抗调整区和基板厚度的组合调整来实现阻抗的高精度匹配。

于本实施例中，考虑到基板1的环状结构，基板1为fr-4环氧玻璃纤维板。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，基板也可为塑料板、陶瓷板或泡沫板中的任一种。

图4所示为rfid标签天线的回波损耗图，从图中可以看出rfid标签天线10在920hz的频率下具有最小的回波损耗15.442db。为使得天线的频率尽可能为920hz，于本实施例中，如图1所示，天线结构10还包括两个与辐射部21相连接的调频区，分别为第一调频区231和第二调频区232。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，天线结构也可不设置调频区(如图2所示)；或者是设置一个或三个以上的调频区。

于本实施例中，第一调频区231形成于馈电部22和辐射部21之间。具体而言，如图1所示，第一调频区231包括位于阻抗调整区101的两侧的两个子调频区，馈电部22的两个接线端子分别电性连接与其对应的子调频区。第二调频区232则与馈电部22对应设置于圆环形的基板1的另一侧。在实际测试使用时，可根据现场的测试结构来增加或减小第一调频区231和/或第二调频区232内凹槽的数量或者凹槽的形状，从而使得天线的频率尽可能为920hz。

相对应的，如图5所示，本实施例还提供一种rfid标签100，该rfid标签100包括本实施例提供的rfid标签天线10和电性连接于rfid标签天线10的馈电部22上的rfid芯片20。具体的，所述rfid芯片20为测温型rfid芯片。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，rfid芯片可根据具体的场合进行选取，如测湿型rfid芯片或者是测压力型rfid芯片。

相对应的，如图6所示，本实施例还提供一种具有rfid标签的电缆接头，其包括接头本体200、rfid标签100、连接件300、标签固定件400以及绝缘堵头500。接头本体200呈t型结构，连接件300设置于接头本体200的垂直段内且其上端伸入水平段内。绝缘堵头500设置于接头本体200的水平段内，绝缘堵头500和连接件300之间形成测温连接槽201，标签固定件400通过rfid标签100的基板上的通孔11将rfid标签100固定于测温连接槽201内并垂直抵接于连接件300，rfid芯片20所在的一侧面向绝缘堵头500。

具体而言，标签固定件400包括垂直连接于连接件300的螺栓401、与螺栓拧紧的螺母402以及位于螺栓和螺母之间并将rfid标签100压紧于连接件300的平垫403和弹垫404。基于该安装结构，rfid标签100中基板1上的通孔11的内径要大于螺栓401的固定轴的直径且小于平垫403的外径。

综上所述，本实用新型提供的rfid标签天线中基板的横截面呈圆环形或椭圆环形，而天线结构中的辐射部沿基板的轴向连续分布且辐射部上具有至少一个开口朝向基板内侧或外侧的凹槽。凹槽的设置不仅实现了天线的小型化且使得天线的增益最大方向平行于t电缆接头垂直段的轴向，该方向刚好与位于电力环网柜顶壁的阅读器的读取方向相同，从而大大提高了天线传输的能量。进一步的，本实用新型提供的rfid标签天线的最大增益面垂直于基板的轴向，因此位于基板底部的金属结构电缆接头部件的反射作用对天线最大增益面的影响很小，故无需在基板背面作抗金属处理，大大简化了rfid标签天线的结构和制造工序，从而大大降低了制造成本。

虽然本实用新型已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟知此技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。