本實(shí)用新型屬于射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種抗金屬RFID標(biāo)簽以及包括該RFID標(biāo)簽的RFID系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

RFID技術(shù)已經(jīng)被廣泛已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，例如，貨物銷售、運(yùn)輸、生產(chǎn)、廢物管理、郵政跟蹤、航空行李管理、車輛收費(fèi)管理等領(lǐng)域，傳統(tǒng)的紙帶條形碼因其存儲(chǔ)能力小、不能改寫等缺點(diǎn)，在識別領(lǐng)域，其已經(jīng)慢慢被RFID系統(tǒng)所替代。

RFID系統(tǒng)通常地包括多個(gè)RFID標(biāo)簽、至少一個(gè)與該RFID標(biāo)簽通信的具有天線的RFID讀取器、以及用于控制該RFID讀取器的計(jì)算裝置。通常地，RFID標(biāo)簽由RFID標(biāo)簽天線和標(biāo)簽芯片組成；RFID讀取器包括：用于將能量或信息提供到RFID標(biāo)簽的發(fā)送器以及用于從RFID標(biāo)簽接收身份和其它信息；計(jì)算裝置處理通過RFID讀取器所獲得的信息。RFID讀取器的發(fā)送器經(jīng)由天線輸出RF(Radio Frequency，射頻)信號，從而產(chǎn)生電磁場，該電磁場使得標(biāo)簽返回?cái)y帶信息的RF信號。

在RFID標(biāo)簽中，電磁場所產(chǎn)生的無線電波信號是經(jīng)由其RFID標(biāo)簽天線傳送到標(biāo)簽芯片，并且，標(biāo)簽芯片的電流信號是通過RFID標(biāo)簽天線傳送到空間中。但是，普通RFID標(biāo)簽在貼附應(yīng)用于金屬表面(例如車牌)的產(chǎn)品上時(shí)，由于金屬表面對入射電磁波的反射作用，將會(huì)有較強(qiáng)的反方向電磁波也穿過電子標(biāo)簽，金屬與RFID標(biāo)簽之間由此產(chǎn)生近距離耦合效應(yīng)，使得RFID天線的輸入阻抗、方向圖、增益、帶寬等參數(shù)都發(fā)生變化，進(jìn)而嚴(yán)重影響RFID讀取器對RFID標(biāo)簽的讀取距離，甚至無法讀取而導(dǎo)致天線失效。

因此，為避免以上現(xiàn)象限制RFID標(biāo)簽在金屬環(huán)境下的應(yīng)用，現(xiàn)有技術(shù)中主要通過以下幾種方式來改善RFID標(biāo)簽在金屬環(huán)境下的讀取情況。

第一種是，通過調(diào)整RFID標(biāo)簽中的天線與金屬表面之間距離。當(dāng)天線與金屬表面之間的距離被調(diào)整為0.25λ₀(真空中的工作波長)時(shí)，金屬表面造成的反射波和工作用電磁波將同相疊加，天線的性能將得以保持甚至改善。但是該方法不可避免地使RFID標(biāo)簽的厚度和體積大大增加。

第二種是，在金屬表面和RFID標(biāo)簽的天線之間填充高介電常數(shù)物質(zhì)。該高介電常數(shù)物質(zhì)可以用作RFID標(biāo)簽的襯底或基體，從而可以縮短金屬表面與天線之間的電磁波波長，并使反射波變成有助于天線正常工作的電磁波。例如，申請?zhí)枮镻CT/JP2007/001287的國際中提出了EGB(Electromagnetic Band-Gap，電磁帶隙)結(jié)構(gòu)的RFID標(biāo)簽，這種EGB結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上相對復(fù)雜，難于加工制造。并且這種方式依賴于高介電常數(shù)物質(zhì)，不可避免地帶來高成本的問題。

另外，也還有在RFID標(biāo)簽中設(shè)置吸波材料以吸收反射波的解決方式，例如，IFA(Inverted F Antenna，反向F天線)。但是，吸波材料吸收也吸收RFID讀取器發(fā)射的部分電磁波，導(dǎo)致能量容易耗散在吸波材料中，并沒有被RFID標(biāo)簽(特別是無源標(biāo)簽類型)很好地利用。并且，吸波材料的設(shè)置也不可避免地帶來高成本的問題。

有鑒于此，有必要提出一種新型的抗金屬RFID標(biāo)簽。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的之一在于，實(shí)現(xiàn)RFID標(biāo)簽的抗金屬特性。

本實(shí)用新型的又一目的在于，降低抗金屬RFID標(biāo)簽的成本。

為實(shí)現(xiàn)以上目的或者其它目的，本實(shí)用新型提供以下技術(shù)方案。

按照本實(shí)用新型的一方面，提供一種RFID標(biāo)簽，包括基體以及設(shè)置于所述基體之上的標(biāo)簽天線以及標(biāo)簽芯片，所述標(biāo)簽天線包括：

一個(gè)塊狀的第一主輻射體，其關(guān)于中心軸對稱；

兩個(gè)關(guān)于中心軸對稱的塊狀的第二主輻射體；

關(guān)于所述中心軸對稱的、將位于所述中心軸上的饋電點(diǎn)與所述第一主輻射體連接的第一饋線；

位于所述第一主輻射體與第二主輻射體之間的第二饋線；

其中，所述第一饋線至少部分地與每個(gè)第二主輻射體縫隙耦合，所述第二主輻射體用于實(shí)現(xiàn)所述標(biāo)簽天線與所述標(biāo)簽芯片容性匹配； 所述第一饋線和第一主輻射體共同用于實(shí)現(xiàn)所述標(biāo)簽天線與所述標(biāo)簽芯片感性匹配。

按照本實(shí)用新型提供的RFID標(biāo)簽的一實(shí)施例，其中，在0.2mm至20mm范圍內(nèi)可操作地設(shè)置所述第一饋線與所述第一輻射體之間的間距，以實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽天線與所述標(biāo)簽芯片感性匹配。并且/或者在0.2mm至13mm范圍內(nèi)可操作地設(shè)置所述第一饋線的寬度，以實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽天線與所述標(biāo)簽芯片感性匹配。并且/或者在5mm至60mm范圍內(nèi)可操作地設(shè)置與每個(gè)第二主輻射體縫隙耦合的部分的第二饋線的長度范圍，以實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽天線與所述標(biāo)簽芯片感性匹配。

在之前所述的RFID標(biāo)簽實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述第一饋線為被饋電點(diǎn)分割成兩端U形饋線，每段饋線的寬度各自在0.2mm至13mm范圍內(nèi)可操作地設(shè)置。

在之前所述的RFID標(biāo)簽實(shí)施例中，可選地，所述主輻射體可以為矩形方塊狀、梯形方塊狀或正方形方塊狀。

按照本實(shí)用新型提供的RFID標(biāo)簽的再一實(shí)施例，其中，在50平方毫米至1200平方毫米范圍內(nèi)可操作地設(shè)置每個(gè)主輻射體的面積，以實(shí)現(xiàn)該實(shí)現(xiàn)所述標(biāo)簽天線與所述標(biāo)簽芯片容性匹配。

在之前所述的RFID標(biāo)簽實(shí)施例中，可選地，所述與每個(gè)主輻射體縫隙耦合部分的第二饋線相對于該主輻射體平行地設(shè)置或傾斜地設(shè)置。

在之前所述的RFID標(biāo)簽實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述第一饋線為U形饋線，該U形饋線的開口朝向所述第一主輻射體。

在之前所述的RFID標(biāo)簽實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述第二饋線為直饋線。

在之前所述的RFID標(biāo)簽實(shí)施例中，優(yōu)選地，第一主輻射體、第二饋線和第二主輻射體以形成基本為“凸”字形的平面標(biāo)簽天線。

在之前所述的RFID標(biāo)簽實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述基體的厚度范圍為0.1mm至60mm。

在之前所述的RFID標(biāo)簽實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述基體為泡沫材料制成。

按照本實(shí)用新型的又一方面，提供一種射頻識別系統(tǒng)，其包括多個(gè)如上所述及的任意一種RFID標(biāo)簽。

本實(shí)用新型的技術(shù)效果是，該RFID標(biāo)簽通過標(biāo)簽天線的形狀的靈活性設(shè)計(jì)，從而使其可調(diào)節(jié)設(shè)置性強(qiáng)，易于在金屬環(huán)境下實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽天線與標(biāo)簽芯片之間的阻抗匹配，因此，抗金屬特性好。并且，不依賴于RFID標(biāo)簽的基體的厚度和/或材料，成本低，厚度小并且體積小。

附圖說明

從結(jié)合附圖的以下詳細(xì)說明中，將會(huì)使本實(shí)用新型的上述和其它目的及優(yōu)點(diǎn)更加完全清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的標(biāo)號表示。

圖1是按照本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的RFID標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是按照本實(shí)用新型第二實(shí)施例提供的RFID標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是按照本實(shí)用新型第三實(shí)施例提供的RFID標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面介紹的是本實(shí)用新型的多個(gè)可能實(shí)施例中的一些，旨在提供對本實(shí)用新型的基本了解，并不旨在確認(rèn)本實(shí)用新型的關(guān)鍵或決定性的要素或限定所要保護(hù)的范圍。容易理解，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案，在不變更本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以提出可相互替換的其它實(shí)現(xiàn)方式。因此，以下具體實(shí)施方式以及附圖僅是對本實(shí)用新型的技術(shù)方案的示例性說明，而不應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型的全部或者視為對本實(shí)用新型技術(shù)方案的限定或限制。

圖1所示為按照本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的RFID標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)示意圖。在該實(shí)施例中，標(biāo)簽10包括基體1000、標(biāo)簽芯片900以及由金屬形成的RFID標(biāo)簽天線。RFID標(biāo)簽天線可以通過印刷、刻蝕等方法構(gòu)圖形成于基體1000之上(如圖中所示形狀)，從而形成平面天線；標(biāo)簽芯片900置于RFID標(biāo)簽天線的饋電點(diǎn)160處。

首先對圖1所示RFID標(biāo)簽的平面標(biāo)簽天線的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，標(biāo)簽天線包括一個(gè)塊狀的第一主輻射體140、兩個(gè)塊狀的第二主輻射體110，第一主輻射體140關(guān)于其中一中心軸190對稱， 兩個(gè)第二主輻射體110關(guān)于其中一中心軸190對稱。主輻射體140、110的形狀可以為矩形、梯形或者正方形等，但是其具體形狀不受本實(shí)用新型實(shí)施例限制。通過將主輻射體設(shè)置為塊狀，其有效輻射面積較大，能有效地提高標(biāo)簽天線的整體增益以及RCS(Radar Cross-Section，雷達(dá)散射截面)值。

兩個(gè)主輻射體110之間的間距范圍可以為5mm至100mm，在兩個(gè)主輻射體110的之間，可以設(shè)置U形的饋線120。U形饋線120的兩端與主輻射體140直接連接進(jìn)行饋電；U形饋線120兩段垂直部分饋線分別與每個(gè)第二主輻射體110之間形成縫隙，從而使其垂直部分與主輻射體在工作時(shí)實(shí)現(xiàn)縫隙耦合，也即，主輻射體110可以通過U形饋線的垂直段部分來實(shí)現(xiàn)縫隙耦合饋電。饋電點(diǎn)160設(shè)置在U形饋線120位于中心軸處，并把U形饋線120分割成關(guān)于所述中心軸對稱的兩段。

優(yōu)選地，U形饋線的垂直段部分與每個(gè)主輻射體110之間基本平行地設(shè)置；當(dāng)然，在其它實(shí)施例中，U形饋線的水平段部分與每個(gè)主輻射體110之間也可以以較小夾角傾斜地設(shè)置。

需要說明的是，上述“水平部分”和“垂直部分”是相對于該圖1所示實(shí)施例的RFID標(biāo)簽的放置方位來定義的，它們只是相對的概念。在RFID標(biāo)簽的放置方位發(fā)生變化時(shí)，其也隨之相對變化。

繼續(xù)如圖1所示，標(biāo)簽天線還包括連接主輻射體140和主輻射體110的直饋線150。在該實(shí)施例中，主輻射體140基本對準(zhǔn)兩個(gè)主輻射體110之間的區(qū)域設(shè)置，兩條直饋線150分別設(shè)置于主輻射體140的左邊沿和右邊沿，并關(guān)于中心軸190對稱。因此，主輻射體140、兩條直饋線150和兩個(gè)主輻射體110基本地排列形成了一個(gè)“凸”字形狀；這樣，有利于節(jié)省標(biāo)簽天線的面積。

在實(shí)際應(yīng)用中，標(biāo)簽芯片900的阻抗可以表示為(A’+B’j)歐姆，其中，“A’”表示阻抗的實(shí)部，“B’”表示阻抗的虛部；RFID標(biāo)簽的標(biāo)簽天線阻抗可以表示為(A+Bj)歐姆，其中，“A”表示阻抗的實(shí)部，“B”表示阻抗的虛部。在本實(shí)用新型中，標(biāo)簽天線的阻抗的實(shí)部大小可以通過調(diào)節(jié)設(shè)置主輻射體110的面積來調(diào)節(jié)，標(biāo)簽天線的阻抗的虛部大小可以通過調(diào)節(jié)設(shè)置標(biāo)簽天線的U形饋線120的結(jié)構(gòu)特征尺寸來調(diào)節(jié)，例如，調(diào)節(jié)U形饋線120的垂直段部分與主輻射體110之間的縫隙間 距，和/或調(diào)節(jié)U形饋線120的垂直部分的長度。

為實(shí)現(xiàn)RFID標(biāo)簽天線與標(biāo)簽芯片最大能量傳輸，必須盡量實(shí)現(xiàn)二者阻抗的共軛匹配，也即(A’+B’j)＝(A+Bj)。因此，必須使實(shí)現(xiàn)該RFID標(biāo)簽天線與該標(biāo)簽芯片900之間容性匹配，也即兩者的阻抗的實(shí)部基本相等(A’＝A)；也必須使實(shí)現(xiàn)該RFID標(biāo)簽天線與該標(biāo)簽芯片900之間感性匹配，也即兩者的阻抗的實(shí)部基本相等(B’＝B)。在該實(shí)用新型中，通過調(diào)節(jié)設(shè)置主輻射體110的面積來實(shí)現(xiàn)RFID標(biāo)簽天線與該標(biāo)簽芯片900之間的基本容性匹配(也即A’基本等于A)，例如，在50mm²至1200mm²范圍內(nèi)調(diào)節(jié)設(shè)置主輻射體110的面積(諸如設(shè)置為600mm²)來實(shí)現(xiàn)；通過調(diào)節(jié)U形饋線120的形狀特征尺寸來實(shí)現(xiàn)RFID標(biāo)簽天線與該標(biāo)簽芯片900之間的基本感性匹配(也即B’基本等于B)，例如，通過在0.2mm至13mm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)設(shè)置U形饋線120與每個(gè)輻射體110之間的縫隙間距(諸如設(shè)置為10mm)，或者通過在0.2mm至13mm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)設(shè)置U形饋線120的寬度(諸如設(shè)置為6mm或8mm)，或者通過在5mm至60mm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)設(shè)置U形饋線的垂直段部分的長度范圍(諸如設(shè)置為20mm或40mm)，也或者通過以上幾種方式的任意組合來共同實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽天線與該標(biāo)簽芯片900之間的基本感性匹配。因此，在該RFID標(biāo)簽應(yīng)用于金屬環(huán)境時(shí)，RFID標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)靈活性大大增加，隨著環(huán)境變化可以調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)RFID標(biāo)簽天線，易于使標(biāo)簽天線隨環(huán)境變化而實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，消除了金屬反射對RFID標(biāo)簽的影響。

需要說明的是，在0.2mm至13mm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)設(shè)置U形饋線120的寬度時(shí)，組成U形饋線的水平和垂直的兩段饋線的寬度可以不相等，即饋線可以分別各自調(diào)節(jié)其水平部分和垂直部分的寬度，從而有利于調(diào)整電流通阻程度、實(shí)現(xiàn)細(xì)微的阻抗調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步，在通過本實(shí)用新型的標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)靈活性強(qiáng)的情況下，RFID標(biāo)簽10的抗金屬特性并不依賴于基體1000，例如，基體1000不再需要選擇高介電常數(shù)物質(zhì)材料，基體1000的厚度也不需要設(shè)置為0.25λ₀，因此，RFID標(biāo)簽10的成本可以大大降低，厚度也可以降低。在該實(shí)施例中，基體1000可以選擇成本相對高但抗輻射特性好的FR4(環(huán)氧玻璃布)、聚乙烯(polyethene)或聚酯(polyester)等材料，也可以選擇成本的泡沫等材料。RFID標(biāo)簽天線10的整體厚度也可以 設(shè)置在0.1mm至60mm范圍內(nèi)(例如5mm)，因此，在抗金屬的同時(shí)，厚度相對較小。

通過對圖1所示實(shí)施例中的標(biāo)簽天線的形狀進(jìn)行變化設(shè)置，可以得到以下實(shí)施例的RFID標(biāo)簽。

圖2所示為按照本實(shí)用新型第二實(shí)施例提供的RFID標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，RFID標(biāo)簽20同樣地包括基體1000、標(biāo)簽芯片900以及置于該基體上的標(biāo)簽天線，標(biāo)簽芯片900置于標(biāo)簽天線的饋電點(diǎn)260處。標(biāo)簽天線包括一個(gè)關(guān)于中心軸290對稱設(shè)置的主輻射體240、兩個(gè)關(guān)于中心軸290對稱設(shè)置的主輻射體210、置于兩個(gè)主輻射體210之間區(qū)域的饋線220、連接主輻射體240和主輻射體210的饋線250。相比于圖1所示實(shí)施例的標(biāo)簽天線，其差別包括U型饋線120與饋線220之間的形狀差異、主輻射體140與240的形狀差異。主輻射體210同樣地與饋線220的垂直段部分實(shí)現(xiàn)縫隙耦合。

圖3所示為按照本實(shí)用新型第三實(shí)施例提供的RFID標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，RFID標(biāo)簽30同樣地包括基體1000、標(biāo)簽芯片900以及置于該基體上的標(biāo)簽天線，標(biāo)簽芯片900置于標(biāo)簽天線的饋電點(diǎn)360處。標(biāo)簽天線包括一個(gè)關(guān)于中心軸390對稱設(shè)置的主輻射體340、兩個(gè)關(guān)于中心軸390對稱設(shè)置的主輻射體310、置于兩個(gè)主輻射體310之間區(qū)域的饋線320、連接主輻射體340和主輻射體310的饋線350。相比于圖1所示實(shí)施例的標(biāo)簽天線，其差別包括主輻射體140與340的形狀差異，主輻射體110與主輻射體310的形狀差異。主輻射體310同樣地與U形饋線320的垂直段部分實(shí)現(xiàn)縫隙耦合。

以上圖2至圖3所示實(shí)施例的RFID標(biāo)簽中與圖1所示實(shí)施例的RFID標(biāo)簽的相同部分的設(shè)置及工作原理不再一一描述，同樣地，圖2至圖3實(shí)施例的RFID標(biāo)簽可以應(yīng)用于金屬環(huán)中，抗金屬特性好。

本實(shí)用新型同時(shí)提供RFID系統(tǒng)，其包括多個(gè)以上實(shí)施例中所描述的RFID標(biāo)簽(10、20或30)，該RFID系統(tǒng)還包括具有天線的RFID讀取器、以及用于控制該RFID讀取器的計(jì)算裝置。RFID讀取器和計(jì)算裝置為本領(lǐng)域技術(shù)人員完全能夠?qū)崿F(xiàn)的部件，在此不再一一描述。

以上例子主要說明了本實(shí)用新型的RFID標(biāo)簽及其RFID系統(tǒng)。盡管只對其中一些本實(shí)用新型的實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，本實(shí)用新型可以在不偏離其主旨與范圍內(nèi)以許多 其他的形式實(shí)施。因此，所展示的例子與實(shí)施方式被視為示意性的而非限制性的，在不脫離如所附各權(quán)利要求所定義的本實(shí)用新型精神及范圍的情況下，本實(shí)用新型可能涵蓋各種的修改與替換。