[實(shí)用新型]一種超高頻電子標(biāo)簽天線

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720454068.6
• 申請(qǐng)日: 2017-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN207149682U
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉慧君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 劉慧君
• 主分類號(hào): H01Q1/22
• 分類號(hào): H01Q1/22;H01Q1/38;H01Q1/50;G06K19/077
• 代理公司: 北京中政聯(lián)科專利代理事務(wù)所(普通合伙)11489
• 代理人: 曹軍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種超高頻電子標(biāo)簽天線，特別是涉及一種抗人體干擾的超高頻電子標(biāo)簽天線。

背景技術(shù)

作為物聯(lián)網(wǎng)物理層實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，射頻識(shí)別技術(shù)——Radio Frequency Identification(以下簡稱RFID)，特別是超高頻射頻識(shí)別技術(shù)以其成本和性能的優(yōu)勢(shì)在最近幾年飛速發(fā)展。在機(jī)場(chǎng)托運(yùn)行李和行李分揀標(biāo)簽、一些品牌的服裝標(biāo)簽、名煙名酒的防偽標(biāo)簽、珠寶的防偽標(biāo)簽、車輛的環(huán)保標(biāo)簽識(shí)別中，可以越來越多地看到超高射頻RFID標(biāo)簽天線和識(shí)別芯片。

上述應(yīng)用中，每類物品都需要設(shè)計(jì)一種不同的超高頻RFID電子標(biāo)簽與其匹配。這主要因?yàn)槌哳l電子標(biāo)簽天線對(duì)所附著材料的介電常數(shù)非常敏感。當(dāng)標(biāo)簽使用場(chǎng)景發(fā)生變化，其附著的物體的材料特性改變，之前設(shè)計(jì)好的電子標(biāo)簽的性能(主要指讀寫距離)將會(huì)明顯降低。超高頻RFID電子標(biāo)簽的工作方式基于電磁場(chǎng)的后向散射原理。當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器發(fā)射的電磁場(chǎng)區(qū)，標(biāo)簽天線從場(chǎng)中獲得能量并為標(biāo)簽芯片供電。標(biāo)簽芯片通過一系列空中接口協(xié)議和自身阻抗變換將自身攜帶的數(shù)據(jù)調(diào)制到超高頻電磁波上，并通過天線將其發(fā)回讀寫器。在電子標(biāo)簽的整個(gè)工作過程中，標(biāo)簽天線是對(duì)其性能影響最大的環(huán)節(jié)。

設(shè)計(jì)管理人員的超高頻電子標(biāo)簽比起設(shè)計(jì)管理某類物品的電子標(biāo)簽還要困難許多。人體是由水、蛋白質(zhì)、脂肪、無機(jī)質(zhì)四種成分構(gòu)成的，其正常比例是：水占55％，蛋白質(zhì)占20％，體脂肪占20％，無機(jī)物占5％。不同的人的身體成分存在差異，同一個(gè)人身體的不同部位的成分也不一樣。附著于人體上的電子標(biāo)簽天線必須能夠適應(yīng)于不同的人，以及人身上的不同位置。

我們知道超高頻電子標(biāo)簽天線對(duì)所附著材料的介電常數(shù)非常敏感。水的相對(duì)介電常數(shù)非常高，在25℃時(shí)水的介電常數(shù)為78.4。水的相對(duì)介電常數(shù)還會(huì)隨溫度而變化，0℃時(shí)為87.9，50℃為69.9。人體的各個(gè)器官組織由于含水量的差異呈現(xiàn)出不同的介電常數(shù)。根據(jù)美國聯(lián)邦通訊委員會(huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)，在915MHz頻率下，對(duì)電子標(biāo)簽性能影響較大的人體器官組織的相對(duì)介電常數(shù)分別為：

血液：61.3

脂肪：11.3

皮膚(干)：41.3

皮膚(濕)：46.0

肌肉：56.0

由此可知，一個(gè)性能良好的可以用于人體表面的超高頻RFID標(biāo)簽天線應(yīng)該能夠適應(yīng)于相對(duì)介電常數(shù)從1(表示自由空間的介電常數(shù))到最惡劣可能的50左右(濕皮膚+肌肉+血液的等效介電常數(shù))的變化。也就是說，需要設(shè)計(jì)出在超高頻頻段上具有超大的介電常數(shù)帶寬的標(biāo)簽天線才可謂是性能良好的。

研究人員想了一些辦法來設(shè)計(jì)用于人體表面的RFID標(biāo)簽。專利申請(qǐng)?zhí)枮?01610578527.1的名為《一種抗人體干擾的人員管理標(biāo)簽》的專利中，實(shí)用新型人提出在一個(gè)RFID標(biāo)簽封裝內(nèi)封裝兩個(gè)超高頻RFID標(biāo)簽和1個(gè)低頻標(biāo)簽，它們存儲(chǔ)同樣的數(shù)據(jù)。每個(gè)RFID標(biāo)簽天線分段排列，用調(diào)諧電容和調(diào)節(jié)焊盤連接。通過改變調(diào)節(jié)焊盤和調(diào)諧電容來延長電長度的幾何走線和改善天線匹配。很明顯，這種方法過于復(fù)雜，成本太高，不具備量產(chǎn)的價(jià)值。專利申請(qǐng)?zhí)枮?00980104012.6的名為《執(zhí)行阻抗匹配以防止性能降低的RFID讀取器》的專利也存在同樣的問題。其標(biāo)簽芯片需要實(shí)時(shí)分析天線阻抗失配情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)天線輸入端口電路中阻抗匹配，機(jī)制極為復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)。

專利申請(qǐng)?zhí)枮?00880009410.5的名為《具有減少的失諧特征的RFID標(biāo)簽》的專利中，實(shí)用新型人提出一種左右對(duì)稱的天線結(jié)構(gòu)。該主天線體部分具有相對(duì)于彼此基本上對(duì)稱的兩個(gè)相反側(cè)部,其中各側(cè)部向外延伸以形成大體側(cè)朝向V形。該結(jié)構(gòu)據(jù)悉可以減少高介電常數(shù)媒質(zhì)對(duì)天線性能的影響。

專利申請(qǐng)?zhí)枮?00510008513.8的名為《射頻標(biāo)識(shí)標(biāo)簽》的專利，則是在超高頻電子標(biāo)簽和人體之間加入了13MHz螺旋環(huán)形天線，從而減少了人體的效應(yīng)。但增加了成本，同時(shí)也引起了超高頻電子標(biāo)簽和螺旋環(huán)形標(biāo)簽之間的相互影響。

專利申請(qǐng)?zhí)枮?01520198008.3的名為《一種標(biāo)簽裝置、服裝及跑步記錄系統(tǒng)》的專利，本質(zhì)上利用了雙層襯底增加了超高頻標(biāo)簽天線與人體皮膚之間的空隙。距離遠(yuǎn)了自然受人體的影響就小了。同樣專利申請(qǐng)?zhí)枮?01320090820.5的名為《具有補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)的無線射頻辨識(shí)標(biāo)簽》在標(biāo)簽芯片附近增加材料，加厚標(biāo)簽，增加標(biāo)簽天線與人體距離，減小人體對(duì)天線性能的影響。