專利名稱：超小型化無(wú)源抗金屬射頻識(shí)別標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種RFID (Radio Frequency Identification，無(wú)線射頻識(shí)別)標(biāo)簽，尤其涉及一種超小型化無(wú)源抗金屬射頻識(shí)別標(biāo)簽。
背景技術(shù)：
無(wú)線射頻識(shí)別(fcidio Frequency Identification，RFID)是一種非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號(hào)和電磁耦合的傳輸特性來傳遞能量和交換信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的非接觸識(shí)別。RFID系統(tǒng)至少包含電子標(biāo)簽和閱讀器兩部分。電子標(biāo)簽是射頻識(shí)別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體，電子標(biāo)簽由標(biāo)簽天線和標(biāo)簽專用芯片組成。依據(jù)電子標(biāo)簽供電方式的不同，電子標(biāo)簽可以分為有源電子標(biāo)簽(Active tag)、無(wú)源電子標(biāo)簽(Passive tag)和半無(wú)源電子標(biāo)簽 (Semi-passive tag)。有源電子標(biāo)簽內(nèi)裝有電池，無(wú)源射頻標(biāo)簽沒有內(nèi)裝電池，半無(wú)源電子標(biāo)簽6emi-passive tag)部分依靠電池工作。目前標(biāo)簽小型化是RFID技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，尤其應(yīng)用在醫(yī)療器械 (特別是手術(shù)器械)、小型工具、異形工具的管理與追蹤領(lǐng)域中。由于在RFID系統(tǒng)中，所采用的天線主要分為標(biāo)簽天線和讀寫器天線兩種。不同的環(huán)境和頻率要求具有不同特性參數(shù)的天線，而芯片基本已模塊化，標(biāo)簽天線是RFID系統(tǒng)中最易變的部分，其設(shè)計(jì)面臨著小型化、 共形化、低損耗和低成本的實(shí)際要求，且在滿足讀寫器發(fā)射功率不同的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)前提下，能有較遠(yuǎn)讀距的需求。因此，優(yōu)化設(shè)計(jì)標(biāo)簽天線在整個(gè)系統(tǒng)中占有重要地位。例如，市場(chǎng)上抗金屬標(biāo)簽多采用微帶結(jié)構(gòu)、折合結(jié)構(gòu)和短路匹配式天線等。具有折合結(jié)構(gòu)天線的標(biāo)簽由標(biāo)簽基體、標(biāo)簽芯片、輻射面層及接地層組成，通常情況下，這種標(biāo)簽由多層輻射面組成，使得制作成本較高，另外折合的過程中會(huì)有部分的能量損失，使得標(biāo)簽的讀距性能較差。另外，目前各國(guó)的讀寫器發(fā)射功率標(biāo)準(zhǔn)是不同的，例如，在1000M頻段左右，美國(guó)使用915M，歐洲使用866M。因此，目前迫切需要設(shè)計(jì)出一種超小型化，并且讀寫器發(fā)射功率在不同國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)下可以調(diào)節(jié)并具有較遠(yuǎn)讀距的無(wú)源抗金屬射頻識(shí)別標(biāo)簽來滿足市場(chǎng)的需要。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的存在的不足之處，提供一種超小型化無(wú)源抗金屬射頻識(shí)別標(biāo)簽。本實(shí)用新型另一日的在于提供了一種超小型化無(wú)源抗金屬射頻識(shí)別標(biāo)簽，其通過加載電容匹配元件使得標(biāo)簽整體尺寸大大減小，并能滿足較好的讀距性能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種超小型化無(wú)源抗金屬射頻識(shí)別標(biāo)簽，所述標(biāo)簽包括標(biāo)簽基體、設(shè)置于所述標(biāo)簽基體上的標(biāo)簽芯片、輻射面層及接地層；所述輻射面層和接地層分別固定于所述標(biāo)簽基體的上表面和下表面；還包括設(shè)置于所述標(biāo)簽基體上的電容匹配元件；其中，所述輻射面層的一端與所述接地層的一端通過一接口電連接，所述標(biāo)簽芯片的兩端分別串接于所述接地層和所述輻射面層另一端；所述電容匹配元件并聯(lián)于所述標(biāo)簽芯片的兩端。本實(shí)用新型的無(wú)源抗金屬射頻識(shí)別標(biāo)簽，優(yōu)選地，所述標(biāo)簽基體為一長(zhǎng)方體；所述接口包括第一通孔單元和第二通孔單元，并分別設(shè)置于所述標(biāo)簽基體的兩端；所述第一通孔單元包括至少一個(gè)第一連接通孔和位于所述第一連接通孔中的第一連接柱，所述第二通孔單元包括至少一個(gè)第二連接通孔和位于所述第而連接通孔中的第二連接柱，所述第一連接柱和第二連接柱將所述輻射面層和所述接地層電連接。本實(shí)用新型的無(wú)源抗金屬射頻識(shí)別標(biāo)簽，優(yōu)選地，所述第一通孔單元和第二通孔單元對(duì)稱設(shè)置于所述標(biāo)簽基體的兩端。本實(shí)用新型的無(wú)源抗金屬射頻識(shí)別標(biāo)簽，優(yōu)選地，所述第一通孔單元和第二通孔單元的通孔數(shù)分別為6個(gè)。本實(shí)用新型的無(wú)源抗金屬射頻識(shí)別標(biāo)簽，優(yōu)選地，所述電容匹配元件數(shù)值范圍為
4.5pF-7. 5pF0本實(shí)用新型的無(wú)源抗金屬射頻識(shí)別標(biāo)簽，優(yōu)選地，所述電容匹配元件的電容值
5.5pF、6. OpF 或 7. OpF0本實(shí)用新型的無(wú)源抗金屬射頻識(shí)別標(biāo)簽，優(yōu)選地，所述標(biāo)簽基體長(zhǎng)度范圍為 5-15mm，寬度范圍為l_5mm，高度范圍為l-3mm。本實(shí)用新型的無(wú)源抗金屬射頻識(shí)別標(biāo)簽，優(yōu)選地，所述標(biāo)簽基體的尺寸為 12mmX3mmX 1. 5mm0本實(shí)用新型的無(wú)源抗金屬射頻識(shí)別標(biāo)簽，優(yōu)選地，所述電容匹配元件與標(biāo)簽芯片均位于輻射面層的平面上。本實(shí)用新型的無(wú)源抗金屬射頻識(shí)別標(biāo)簽，優(yōu)選地，所述電容匹配元件與標(biāo)簽芯片均位于所述標(biāo)簽的側(cè)部。本實(shí)用新型采用了閉合式結(jié)構(gòu)的天線，不僅大幅度降低了標(biāo)簽的尺寸，而且較易加載電容匹配元件。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，本實(shí)用新型標(biāo)簽在UHF頻段工作時(shí)，外界有電磁場(chǎng)向它輻射，并且電磁場(chǎng)的極化方向和標(biāo)簽的長(zhǎng)度方向在同一方向時(shí)，電磁場(chǎng)中的磁場(chǎng)方向?qū)?huì)垂直并貫穿標(biāo)簽側(cè)面，在標(biāo)簽芯片處產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，芯片、天線及電容產(chǎn)生諧振，通過加載電容匹配元件來調(diào)整諧振頻率，當(dāng)諧振頻率和外界電磁場(chǎng)頻率相同，感生電動(dòng)勢(shì)將會(huì)變強(qiáng)，直至激活標(biāo)簽芯片，使標(biāo)簽開始工作。本實(shí)用新型技術(shù)方案的有益之處在于本實(shí)用新型的標(biāo)簽不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、具有超小型化結(jié)構(gòu)，且能達(dá)到在UHF頻段時(shí)其讀寫距離> 1米(使用固定式讀寫器)。 也就是說，本實(shí)用新型通過加載電容匹配元件使得標(biāo)簽整體尺寸大大減小，同時(shí)通過調(diào)整電容匹配元件的電容值，在不改變標(biāo)簽芯片等其它元件的情況下，能滿足不同國(guó)家在UHF 頻段對(duì)諧振頻率讀寫器發(fā)射功率標(biāo)準(zhǔn)的要求。

下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；[0025]圖2是本實(shí)用新型的分解立體圖；圖3是本實(shí)用新型的電路圖。其中，附圖標(biāo)記說明如下10 標(biāo)簽；20標(biāo)簽基體，21第一通孔單元，211第一連接通孔，212第一連接柱，22第二通孔單元，221第二連接通孔，222第二連接柱；30標(biāo)簽芯片，40電容匹配元件，50輻射面層，60接地層。
具體實(shí)施方式
以下通過特定的具體實(shí)例說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其它優(yōu)點(diǎn)與功效。本實(shí)用新型也可通過其它不同的具體實(shí)例加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在不背離本實(shí)用新型的目的下進(jìn)行各種修飾與變更。本實(shí)用新型的超小型化無(wú)源抗金屬射頻識(shí)別標(biāo)簽，用于醫(yī)療器械(特別是手術(shù)器械)、小型工具、異形工具的管理與追蹤領(lǐng)域中，以下將詳細(xì)舉例說明。如圖1所示，本實(shí)用新型的超小型化無(wú)源抗金屬射頻識(shí)別標(biāo)簽10，其包括標(biāo)簽基體20、標(biāo)簽芯片30、電容匹配元件40、輻射面層50及接地層60。標(biāo)簽芯片30用于無(wú)線收發(fā)和存貯信息，標(biāo)簽芯片30可以用保護(hù)膠或者其它固定裝置來安裝于標(biāo)簽基體20的側(cè)部位置。電容匹配元件40可以用保護(hù)膠或者其它固定裝置來安裝于標(biāo)簽基體20的側(cè)部位置。電容匹配元件40 —般為電容或者類似電容特性的元件。如圖2所示，標(biāo)簽基體20可以為任何形狀，輻射面層50和接地層60分別位于標(biāo)簽基體20的上、下表面層。輻射面層50、標(biāo)簽基體20以及接地層60緊緊地結(jié)合在一起，通常情況下，輻射面層50、標(biāo)簽基體20以及接地層60的大小形狀相一致。輻射面層50和接地層60—般為導(dǎo)電介質(zhì)材料制成，比如銅、銀等金屬材料。并且， 針對(duì)所使用的環(huán)境和設(shè)計(jì)的要求，輻射面層50和接地層60的形狀可以為圓形、橢圓形、多邊形或者不規(guī)則圖形當(dāng)中任意一種。在本實(shí)施例中，在長(zhǎng)方體形狀的標(biāo)簽基體20的上表面和下表面，分別覆蓋有一層由金屬材料制成的輻射面層50和接地層60。輻射面層50的一端與接地層60的一端通過一接口電連接。在一些實(shí)施例中，輻射面層50的一端和接地層60的一端可以為一整體并電連接，無(wú)需再用接口連接。如圖2所示，所述接口為設(shè)置于標(biāo)簽基體兩端的第一通孔單元21和第二通孔單元 22，第一通孔單元21包括第一連接通孔211和第一連接柱212，第一連接通孔211具有多個(gè)與標(biāo)簽基材20邊緣平行排列的連接通孔，優(yōu)選地，通孔數(shù)為6個(gè)。第一連接柱212緊密嵌入在第一連接通孔211內(nèi)，并與第一連接通孔211相對(duì)應(yīng)尺寸和數(shù)量，第一連接柱212自標(biāo)簽基體20內(nèi)部延伸至其的上下表面，第一連接柱212通常為導(dǎo)體材料制成，比如銅，銀等金屬材料，呈柱狀，這里柱狀可以是圓柱狀、橢圓柱狀、多邊形柱狀和不規(guī)則圖形柱狀中的任意一種。第二通孔單元22包括第二連接通孔221和第二連接柱222，第二連接通孔221具
5有多個(gè)與標(biāo)簽基材20邊緣平行排列的連接通孔，優(yōu)選地，通孔數(shù)為6個(gè)；第二連接柱222緊密嵌入在第二連接通孔221內(nèi)，并與第二連接通孔221相對(duì)應(yīng)尺寸和數(shù)量；第二連接柱222 自標(biāo)簽基體20內(nèi)部延伸至其的上下表面，第二連接柱222通常為導(dǎo)體材料制成，比如銅，銀等金屬材料，呈柱狀，這里柱狀可以是圓柱狀、橢圓柱狀、多邊形柱狀和不規(guī)則圖形柱狀中的任意一種。輻射面層50和接地層60上均設(shè)置有多個(gè)孔，其與第一連接通孔211和第二連接通孔221相對(duì)應(yīng)，通常為第一連接通孔211和第二連接通孔221的延伸孔。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，第一連接柱212和第二連接柱222使在標(biāo)簽基體20的上表面和下表面分別覆蓋有一層金屬材料制成的輻射面層50和接地層60的一端相互電連接成一閉合電路。如圖1和圖2所示，輻射面層50和接地層60的另一端分別位于標(biāo)簽芯片20的上表面上，在本實(shí)施例中，輻射面層50和接地層60的另一端相對(duì)設(shè)立，中間相隔一個(gè)縫隙。標(biāo)簽芯片30的兩端分別串接于接地層60的和輻射面層50的另一端；電容匹配元件40并聯(lián)于標(biāo)簽芯片30的兩端。在本實(shí)施例中，標(biāo)簽芯片30和電容匹配元件40均位于輻射面層50的平面上，標(biāo)簽芯片30和電容匹配元件40通過保護(hù)膠綁定在標(biāo)簽基體20右側(cè)上面，靠近第一通孔單元 21，電容匹配元件40與標(biāo)簽芯片30之間的間隔距離范圍可以為Imm IOmm之間。結(jié)合圖3說明本實(shí)用新型的工作原理。本實(shí)用新型的射頻識(shí)別標(biāo)簽基于微帶線傳輸線理論可將其等效為L(zhǎng)C諧振回路， 如圖3所示。該諧振回路的諧振頻率為f。=1/(21^^)。式中Le為諧振回路的等效電感， Ct為整個(gè)回路的等效電容，Ct = Cp+(；。上述結(jié)構(gòu)形成等效電感L— Rp和Cp為所采用的標(biāo)簽芯片的電阻和電容，這兩個(gè)值由標(biāo)簽芯片的生產(chǎn)廠商提供。如果fc是在UHF頻段內(nèi)，并且在對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的頻段內(nèi)，標(biāo)簽將會(huì)在國(guó)際頻段內(nèi)有較遠(yuǎn)的讀距響應(yīng)。如果在需滿足天線尺寸超小型化的前提下，Le將會(huì)很小，很難滿足在設(shè)定的頻段內(nèi)正常工作的要求，因此需要通過調(diào)節(jié)Ce的大小，使進(jìn)入設(shè)定的頻段，并且，此時(shí)標(biāo)簽將在設(shè)定的頻段內(nèi)具有較遠(yuǎn)的讀距響應(yīng)。本實(shí)用新型中，標(biāo)簽基體的長(zhǎng)度范圍可以選擇為5-15mm，寬度范圍為l_5mm，高度范圍為l-3mm，優(yōu)選地，所述標(biāo)簽基體的尺寸為12mmX3mmXl. 5mm。設(shè)定的電容匹配元件40的電容數(shù)值范圍可以為4. 5pF-7. 5pF，在此范圍內(nèi)可以根據(jù)各國(guó)不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿足各國(guó)讀寫器發(fā)射功率標(biāo)準(zhǔn)。在測(cè)試中，并聯(lián)電容數(shù)值為 5. 5pF、6. 0pF、7. OpF的電容匹配元件，都達(dá)到非常好的效果，即此時(shí)標(biāo)簽將會(huì)在UHF頻段內(nèi)有較遠(yuǎn)的讀距響應(yīng)，在低于4. 5pF或者高于7. 5pF效果就明顯不佳。本實(shí)用新型通過設(shè)置電容匹配元件40的數(shù)值和位置，來調(diào)節(jié)諧振回路中的元件數(shù)值，以達(dá)到縮小標(biāo)簽尺寸并能保持讀寫距離的目的。在實(shí)際的應(yīng)用中，電容匹配元件40 還可以是可調(diào)電容。至此已結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了描述。熟悉本領(lǐng)域的人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本實(shí)用新型的范圍和精神的情況下，可以容易地對(duì)所述實(shí)施例作出各種其它修改。因此，附屬權(quán)利要求的范圍并不限于上述說明，而是要廣義地解釋權(quán)利要求。
權(quán)利要求1.一種超小型化無(wú)源抗金屬射頻識(shí)別標(biāo)簽，所述標(biāo)簽包括標(biāo)簽基體、設(shè)置于所述標(biāo)簽基體上的標(biāo)簽芯片、輻射面層及接地層；所述輻射面層和接地層分別固定于所述標(biāo)簽基體的上表面和下表面；其特征在于還包括設(shè)置于所述標(biāo)簽基體上的電容匹配元件；其中，所述輻射面層的一端與所述接地層的一端通過一接口電連接，所述標(biāo)簽芯片的兩端分別串接于所述接地層的和所述輻射面層的另一端；所述電容匹配元件并聯(lián)于所述標(biāo)簽芯片的兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)簽，其特征在于所述標(biāo)簽基體為一長(zhǎng)方體；所述接口包括第一通孔單元和第二通孔單元，并分別設(shè)置于所述標(biāo)簽基體的兩端；所述第一通孔單元包括至少一個(gè)第一連接通孔和位于所述第一連接通孔中的第一連接柱，所述第二通孔單元包括至少一個(gè)第二連接通孔和位于所述第而連接通孔中的第二連接柱，所述第一連接柱和第二連接柱將所述輻射面層和所述接地層電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的標(biāo)簽，其特征在于所述第一通孔單元和第二通孔單元對(duì)稱設(shè)置于所述標(biāo)簽基體的兩端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的標(biāo)簽，其特征在于所述第一通孔單元和第二通孔單元的通孔數(shù)分別為6個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)簽，其特征在于所述電容匹配元件數(shù)值范圍為 4. 5pF-7. 5pF0
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的標(biāo)簽，其特征在于所述電容匹配元件的電容值5.5pF、6. OpF 或 7. OpF0
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)簽，其特征在于所述標(biāo)簽基體長(zhǎng)度范圍為5-15mm，寬度范圍為1-5_，高度范圍為1-3_。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的標(biāo)簽，其特征在于所述標(biāo)簽基體的尺寸為 12mmX3mmX 1. 5mm0
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一所述的標(biāo)簽，其特征在于所述電容匹配元件與標(biāo)簽芯片均位于所述輻射面層的平面上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一所述的標(biāo)簽，其特征在于所述電容匹配元件與標(biāo)簽芯片均位于所述標(biāo)簽基體的側(cè)部。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種超小型化無(wú)源抗金屬射頻識(shí)別標(biāo)簽，其包括標(biāo)簽基體、設(shè)置在標(biāo)簽基體上的標(biāo)簽芯片、輻射面層及接地層；輻射面層和接地層分別固定于標(biāo)簽基體的上表面和下表面；還包括設(shè)置在標(biāo)簽基體上的電容匹配元件。其中，輻射面層的一端與接地層的一端通過一接口電連接，標(biāo)簽芯片的兩端分別串接于接地層和輻射面層的另一端；電容匹配元件并聯(lián)于標(biāo)簽芯片的兩端。本實(shí)用新型通過加載電容匹配元件使得標(biāo)簽整體尺寸大大減小，同時(shí)通過調(diào)整電容匹配元件的電容值，在不改變標(biāo)簽芯片等其它元件性能的情況下，能滿足不同國(guó)家所需的發(fā)射功率標(biāo)準(zhǔn)，并在UHF頻段具有較好的讀距性能。
文檔編號(hào)G06K19/077GK202102474SQ201120186089
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者劉智佳 申請(qǐng)人:劉智佳