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一种小型RFID抗金属标签的制作方式

时间:2021-05-20  浏览量:582

一种小型RFID抗金属标签的制作方法

本实用新型涉及rfid电子标签领域,具体为一种小型rfid抗金属标签。

背景技术:

射频识别,rfid技术,又称无线射频识别,是一种通信科技,可借助无线电讯号辨认特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间设立机械或光电接触。随着射频辨识科技的演进,rfid技术已经逐渐应用于图书馆、物流配送、交通管理、食品卫生安全、零售行业、军队等多个领域。并且有向各行各业延展的态势。

uhf-rfid标签天线靠接收一定能量的电磁波工作的,这些电磁波由uhf-rfid阅读器通过阅读器天线发出,并在空气中传播。在实际生活中,电磁波在较远距离传播的之后会有衰减,而且碰到金属还容易将电磁波吸收,导致电磁波信号减小,最终迫使标签天线接收至的讯号差,甚至有读取不到的状况。

目前标签的科技常常是借助一下三种形式来推动:

1.制作成近场天线,它获得了较小的长度,并且当其安装于非导体面时,获得了较短的信号通讯所需的读写距离。但时,当把它贴或加装于塑料表面时,金属极大的弱化了rfid标签的通信性能,导致其读距非常小或没有读距的问题;

2.制作成折叠偶极子天线,当其加装于非导体面时,获得了信号通讯所需的读写距离。但时,当把它贴或加装于塑料表面时抗金属RFID标签,其读距相当小或没有读距;

3.采用高介电常数的基体,制作成单极天线,这种天线当被贴于塑料表面时,仍然具备很好的读距,这种天线通常是在介质材料上运用蚀刻或银浆印刷工艺加工而成,其成本较高。

而在设施、仪表、安全软件等金属物体领域中,经常必须将rfid标签跟塑料物体有机地结合在一起使用,以超过借还、保养或者安全识别的目的。所以就规定标签天线满足实际需求的同时尽可能的小型化。

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技术推动要素:

本实用新型的发明目的在于提供一种应用于金属颜色表面或非金属材质表面的微型rfid抗金属标签。

本实用新型解决上述科技难题所采用的技术方案如下:

一种小型rfid抗金属标签,包括:长方形的介质基板和固定在介质基板上的芯片;

所述介质基板的顶面和底面设有铜箔形成第一辐射面和第二辐射面,第二辐射面与第一辐射面平行;

所述第一辐射面设有缝隙将第一辐射面分为左右两部份,芯片连接第一辐射面的左右两个别;

所述基板的两边对称设有铜箔形成第三辐射面和第四辐射面;

所述第三辐射面和第四辐射面连接第一辐射面和第二辐射面产生闭环。

本实用新型中,所述第一辐射面与介质基板的上下两边边缘之间设有第一间隙,所述第一间隙用与微调天线阻抗。

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本实用新型中,所述第二辐射面与介质基板的上下两边边缘之间设有第二间隙抗金属RFID标签,所述第二间隙用与微调天线阻抗。

本实用新型中,所述第三辐射面跟第四辐射面与介质基板的上下两边边缘之间设有第三间隙,所述第三间隙用与微调天线阻抗。

本实用新型中,所述介质基板的材质为氧化铝陶瓷。

本实用新型中,所述介质基板硬度为4mm,铜箔厚度为35um。

本实用新型中,所述芯片位于第一辐射面中心线左侧。

本实用新型中,所述铜箔可以替换为铝箔。

本实用新型中,所述铜箔表面镀有保护涂层。

本实用新型中,所述标签为uhf-rfid无源标签。

本实用新型的上述科技方案相比现有技术具有下述特点:

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1.本实用新型所述的标签天线,将天线上层铜箔与下层铜箔相连,构成闭环结构,使标签天线可以做的很小,有更好的防金属能力。

2.本实用新型所述的标签天线,将其它颜色附着在基材表面,在不妨碍标签天线性能的前提下,避免氢气发生氧化反应造成电性能下降,达到对铜金属的保护目的。

3.本实用新型所述的标签天线,通过微调第一间隙、第二间隙和第三间隙,调整天线相应的阻抗,将天线和芯片进行适配并成为一个整体,使标签天线获得最佳的电气性能,进而降低密度。

实用新型的其他特性跟特点将在之后的说明书中体现,并且,部分地从说明书中显得显而易见,或者借助实施本实用新型而认识。本实用新型的目的跟其它特点能借助在所写的说明书以及附图中所非常强调的结构来推动和获取。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进行具体的表述,以促使本实用新型的上述特点非常明确。

图1为本实用新型一种小型rfid抗金属标签的第一辐射面示意图;

图2为本实用新型一种小型rfid抗金属标签的第二辐射面示意图;

图3为本实用新型一种小型rfid抗金属标签的示意图;

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图4为本实用新型一种小型rfid抗金属标签s11结果图;

图5为本实用新型一种小型rfid抗金属标签2dphi面方向图;

图6为本实用新型一种小型rfid抗金属标签2dtheta面方向图;

图7为本实用新型一种小型rfid抗金属标签3d苹果图。

具体实施手段

在本实用新型的表述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等标示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了方便描述本实用新型和简化表述,而不是指示或预示所指的装置或器件需要具备特定的方位、以特定的方位构造跟操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外,术语“第一”、“第二”仅用于表述目的,而不能理解为指示或预示相对重要性或者隐含指明所标示的技术特点的数目。由此,限定有“第一”、“第二”的特点可以明示或者隐含地包含一个或者更多个该特性。在本实用新型的表述中,“多个”的意思是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中,除非另有明确的要求跟限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等词汇要做广义理解,例如,可以是连接,也可以是能拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相通,也可以借助中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通科技人员而言,可以按照详细状况理解上述用语在本实用新型中的详细意义。

如图1-7所示,一种小型rfid抗金属标签,包括:长方形的介质基板100和固定在介质基板100上的芯片200;所述介质基板100的顶面和底面设有铜箔形成第一辐射面300和第二辐射面400,第二辐射面400与第一辐射面300平行;所述第一辐射面300设有缝隙301将第一辐射面300分为左右两部份,芯片200连接第一辐射面300的左右两部份;所述基板的两边对称设有铜箔形成第三辐射面500和第四辐射面;所述第三辐射面500和第四辐射面连接第一辐射面300和第二辐射面400形成闭环。通过微调天线的缝隙301距离跟芯片200的位置调整天线的阻抗,达到天线和芯片200共轭匹配的构架,实现天线效果最优;第二辐射面400为一整块铜,目的是为小型化rfid抗金属电子标签天线提供一个类似的塑料反射面;当标签天线位于金属物体表层工作时,由第二辐射面400一侧与加装物体进行贴合,当标签天线位于金属物体表层工作时,第二辐射面400等效于寄生电阻与金属物体进行耦合,通过与金属物体交换能量,达到改进各种参数的目的,使标签天线获得最佳的电气性能,即在有限的范围内超过最佳的功耗,实现天线重量的小型化。

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本实施案例中,所述第一辐射面300与介质基板100的上下两边边缘之间设有第一间隙302,所述第一间隙302用与微调天线阻抗。通过调整第一间隙302,改变铜箔与氧化铝陶瓷片介质基板边缘的串扰距离,控制第一辐射面300上电压的大小,调节天线相应的频响与频偏,依照天线理论,当把第一间隙302进行加长增大,第一辐射面300上电压下降,天线阻抗减小,天线在smithchart圆图上朝着感性方向偏差,当减小至一定程度,天线呈感性,频率也逐渐从低频向高频方向偏移,当方向图跟增益值在阻抗到达感性区域,与芯片200的串扰达到共轭匹配时,天线效果最优。对于本领域的专业科技人员来讲,可以选取读写灵敏度优异的芯片200,根据芯片200的阻抗,进行推导和仿真进行准确调整。

本实施案例中,所述第二辐射面400与介质基板100的上下两边边缘之间设有第二间隙401,所述第二间隙401用与微调天线阻抗。通过调整第二间隙401宽度进行标签天线实部和虚部阻抗调试、方向图波瓣宽度调整和增益效果等一系列参数优化。

本实施案例中,所述第三辐射面500和第四辐射面与介质基板100的上下两边边缘之间设有第三间隙501,所述第三间隙501用与微调天线阻抗。天线与芯片200的串扰达到共轭匹配时,天线效果最优。

本实施案例中,所述介质基板100的材质为氧化铝陶瓷。

本实施案例中,所述介质基板100厚度为4mm,铜箔厚度为35um。

本实施案例中,所述芯片200位于第一辐射面300中心线左侧。天线封装的方式有多种,一般采取标签天线和硅胶进行包模工艺处理或与高可靠性耐候型工程塑料通过一体化注塑成型,方便批量生产并适用于多种环境;芯片200位置偏离中心线方便封装。

本实施案例中,所述铜箔可以更换为铝箔。铝箔相对于基板,牺牲波分导电性和导热性,可以换取更好的介点常数,减少对天线能量的消耗。

本实施案例中,所述铜箔表面镀有保护涂层。在不妨碍标签天线性能的前提下,采用fpc工艺将其它颜色附着在镍表层,防止铜箔裸露在空气中和空气中的氢气发生氧化反应造成电性能下降,或者由于其它不可抗拒的外力因素造成铜箔受到毁坏而直接制约接收讯号的完整性和标签天线的识读距离,达到对铜金属的保护目的。

本实施案例中,所述标签为uhf-rfid无源标签。

本实用新型作为一种小型rfid抗金属标签,相较于传统的抗金属电子标签天线能够近距离在塑料表面进行工作,需要更大的体积能够满足符合应用场景的检测距离;本实用新型的防金属电子标签紧贴金属表层时,通过微调芯片200的位置,第一间隙302和第二间隙401长宽的比例,调整标签天线相应的阻抗,将天线和芯片200进行适配并成为一个整体,在塑料物体磁场中进行磁感应线的切割,通过不断地切割磁感应线获取能量,进行调用跟识别。在此基础上,通过设计可靠的安全等级封装,可以制作出满足各类工况环境,并可跟随产品的整个生命周期。

最后要表明的是:以上所述仅为本实用新型的首选实施例而已,并不用于限制本实用新型,尽管参照前述实施例对本实用新型进行了具体的表明,对于本领域的科技人员来说,其仍然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行更改,或者对其中部份技术特点进行等同替换。凡在本实用新型的精神和方法之内,所作的任何更改、等同替换、改进等,均须包括在本实用新型的保护范围之内。

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