專利名稱：射頻識別標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適于環(huán)境辨別個體物件的RFID(射頻識別)標(biāo)簽，其能夠附著到 包括金屬物件的各種電介質(zhì)物件上。
背景技術(shù)：
由于高效的信息傳輸能力，UHF(超高頻)帶的RFID系統(tǒng)是所謂的優(yōu)于HF(高頻) 帶的RFID系統(tǒng)的突出的信息辨別技術(shù)。UHF帶的RFID系統(tǒng)由存儲與物件相關(guān)的信息的RFID標(biāo)簽和用于辨別RFID標(biāo)簽的 讀取器組成。標(biāo)簽和讀取器各使用一個天線，并經(jīng)由電波介質(zhì)收發(fā)指定的信息。特別地，被 動類型的標(biāo)簽由天線和標(biāo)簽芯片組成，無電池，并且能夠以便宜的價格使用。UHF帶的被動類型標(biāo)簽主要確定整個RFID系統(tǒng)的物件辨別特征，并且標(biāo)簽的性能 尤其取決于標(biāo)簽天線和標(biāo)簽芯片、標(biāo)簽的輻射方向圖以及標(biāo)簽芯片特性的復(fù)共軛匹配?；谶@種能力所開發(fā)的標(biāo)簽可包括具有860 960MHz的工作頻率的標(biāo)簽，以便 在世界范圍的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)可用；對于各種介電常數(shù)的物件擁有良好的辨別特性的標(biāo)簽；以及特 殊類型標(biāo)簽，其可設(shè)計成用于金屬物件中。然而，一般開發(fā)的標(biāo)簽是為了在使用環(huán)境中的廣泛可用性，因此需要進(jìn)一步開發(fā) 通過調(diào)整標(biāo)簽的輻射特性而具有改善的辨別區(qū)域的標(biāo)簽。

發(fā)明內(nèi)容
因此，由本發(fā)明所要解決的挑戰(zhàn)是使用T匹配結(jié)構(gòu)實現(xiàn)與標(biāo)簽芯片的復(fù)共軛匹 配，并且提供一種通過調(diào)整標(biāo)簽天線的線寬而同時具有寬區(qū)域輻射束寬度和高多樣性的 RFID標(biāo)簽。另外，由于寬輻射束寬度和高多樣性，本發(fā)明提供了一種使用讀取器能夠在標(biāo)簽 辨別環(huán)境中獲得寬辨別區(qū)域和長距離的辨別特性的RFID標(biāo)簽。在本公開的一個總方案中，RFID標(biāo)簽包括第一電介質(zhì)襯底；印刷在第一電介質(zhì) 襯底的上表面上的輻射方向圖；十字(+)型槽，其以輻射方向圖的中心為基礎(chǔ)朝著上部、下 部、左側(cè)和右側(cè)形成以將左側(cè)輻射方向圖和右側(cè)輻射方向圖劃分開；多個第一連接圖，其形 成在十字(+)型槽的上部的內(nèi)側(cè)，以將左側(cè)輻射方向圖和右側(cè)輻射方向圖相連接；標(biāo)簽芯 片，其放置在十字(+)型槽的下部的內(nèi)側(cè)；饋電回路圖，其電性地連接標(biāo)簽芯片和左側(cè)輻射 方向圖、以及右側(cè)輻射方向圖；以及多個第二連接圖，其在饋電回路圖的端部處連接左側(cè)輻 射方向圖和右側(cè)輻射方向圖。在一些示例性實施例中，在第一電介質(zhì)襯底的下部堆疊有帶隙材料。在一些示例性實施例中，帶隙材料包括第二電介質(zhì)襯底和附加金屬層，附加金屬 層以預(yù)定間隔形成在第二電介質(zhì)襯底的上表面左/右兩側(cè)。在一些示例性實施例中，饋電回路圖包括第一饋電回路圖，其水平地形成在標(biāo)簽 芯片的左/右兩側(cè)；第二饋電回路圖，其在第一饋電回路圖的端部處向上彎曲；以及第三饋電回路圖，其在第二饋電回路圖的上側(cè)端部處水平地彎曲，并且電性地連接到置于十字(+) 型槽的左/右側(cè)的兩端部的輻射方向圖上。在一些示例性實施例中，多個第二連接圖將第三饋電回路圖連接到輻射方向圖 上。在本公開的另一個總方案中，RFID標(biāo)簽包括第一電介質(zhì)襯底；印刷在第一電介 質(zhì)襯底的上表面上的輻射方向圖；T型槽，其以輻射方向圖的中心為基礎(chǔ)朝著下部、輻射方 向圖中的左側(cè)和右側(cè)形成；標(biāo)簽芯片，其放置在T型槽的下部的內(nèi)側(cè)；饋電回路圖，其電性 地連接標(biāo)簽芯片和輻射方向圖；以及多個第二連接圖，其在饋電回路圖的端部處連接輻射 方向圖。在一些示例性實施例中，在第一電介質(zhì)襯底的下部堆疊有帶隙材料。在一些示例性實施例中，帶隙材料包括第二電介質(zhì)襯底和附加金屬層，附加金屬 層以預(yù)定間隔形成在第二電介質(zhì)襯底的上表面左/右兩側(cè)。在一些示例性實施例中，饋電回路圖包括第一饋電回路圖，其水平地形成在標(biāo)簽 芯片的左/右兩側(cè)；第二饋電回路圖，其在第一饋電回路圖的端部處向上彎曲；以及第三饋 電回路圖，其在第二饋電回路圖的上側(cè)端部處水平地彎曲，并且電性地連接到置于T型槽 的左/右側(cè)的兩端部處的輻射方向圖上。在一些示例性實施例中，多個第二連接圖將第三饋電回路圖連接到輻射方向圖 上。另外，本發(fā)明提供了一種在如下方面具有高適應(yīng)性的RFID標(biāo)簽通過寬的天線線 路來使得感應(yīng)至天線的電流不同而改變在物件附著的實際狀態(tài)中的有效波長。由本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)挑戰(zhàn)不限于上述問題，具有本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域中的常識的那 些人員通過閱讀下面的說明也將清楚地理解未闡明的其他技術(shù)挑戰(zhàn)。


在下文中，結(jié)合附圖，通過不限制本發(fā)明的實施例將更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中 一些圖中的相同的物體指定了相同的附圖標(biāo)記。圖1為示出本發(fā)明的標(biāo)簽的一個優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖加和圖2b為示出在將本發(fā)明的標(biāo)簽附著到金屬物體上時使用的帶隙材料的優(yōu) 選實施例的平面圖和截面圖；圖3為示出使用帶隙材料時的圖，帶隙材料附著到本發(fā)明的標(biāo)簽的下部；圖4為示出附著在本發(fā)明的標(biāo)簽的下部的帶隙材料作為開口天線工作的圖；圖5為示出在本發(fā)明的標(biāo)簽未附著到帶隙材料時和本發(fā)明的標(biāo)簽附著到帶隙材 料時的匹配特性的圖；圖6為示出在本發(fā)明的標(biāo)簽未附著到帶隙材料時和本發(fā)明的標(biāo)簽附著到帶隙材 料時的正面辨別距離的特性的圖；圖7a和圖7b為示出在本發(fā)明的標(biāo)簽未附著到帶隙材料時和在本發(fā)明的標(biāo)簽附著 到帶隙材料時的912MHz的感應(yīng)電流的分布的圖；圖和圖8b為示出在本發(fā)明的標(biāo)簽未附著到帶隙材料時和在本發(fā)明的標(biāo)簽附著 到帶隙材料時的912MHz的輻射方向圖的圖9為示出在各種具有5mm的厚度的電介質(zhì)中的本發(fā)明的標(biāo)簽的標(biāo)簽靈敏度的 圖；圖IOa和圖IOb為示出用于輻射方向圖的寬度的仿真結(jié)果的圖；圖11為示出本發(fā)明的標(biāo)簽的另一個優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖12為示出本發(fā)明的標(biāo)簽的又一個優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)的平面圖；以及圖13為示出本發(fā)明的標(biāo)簽的又一個優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)的平面圖。
具體實施例方式下面詳細(xì)的描述是作為示例，并且只是示出了本發(fā)明的一個實施例。而且，提供的 本發(fā)明的原則和思想的是為了最有用和最容易的描述的目的。因而，未特意地提供對本發(fā)明的基本理解的在某種程度上過多的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，并且 對于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員，通過附圖示例出了從本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容中實施的幾種形式。圖1為示出本發(fā)明的標(biāo)簽的一個優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)的平面圖。在此，標(biāo)記100是 第一電介質(zhì)襯底。例如，考慮到標(biāo)簽的附著環(huán)境，第一電介質(zhì)襯底100使用由柔性材料組成 的PET (聚乙烯對苯二酸酯)。標(biāo)記110是形成在第一電介質(zhì)襯底100的上表面的輻射方向圖。輻射方向圖110 可通過例如如下的過程形成將諸如銅或鋁的金屬物質(zhì)印刷在第一電介質(zhì)襯底100的上表面上。十字(+)型槽120形成在輻射方向圖110上以便劃分左側(cè)輻射方向圖112和右側(cè) 輻射方向圖114。并且，在十字(+)型槽120中的左/右槽122、1M兩者的幅度完全相同地形成，并 且下槽128的寬度比上部槽126的寬度更寬地形成。多個第一連接圖130形成在上槽1 的內(nèi)部以在左側(cè)輻射方向圖112和右側(cè)輻射 方向圖114之間連接通過。標(biāo)簽芯片140附著到下槽128的中部，從而通過在左/右兩側(cè)槽122、124的兩端 部處電性地連接標(biāo)簽芯片140和輻射方向圖110的方式來印刷饋電回路圖150。饋電回路圖150由以下部分構(gòu)成第一饋電回路圖152，其水平地形成在標(biāo)簽芯片 140的左/右兩側(cè)處；第二饋電回路圖154，其在第一饋電回路圖152的端部處向上彎曲；第 三饋電回路圖156，其在第二饋電回路圖巧4的上側(cè)端部處水平地彎曲以電性地連接左/右 側(cè)槽122、124的兩端的輻射方向圖110。而且，在第三饋電回路圖156和位于第三饋電回路圖156的上部處的左側(cè)輻射方 向圖112以及右側(cè)輻射方向圖114之間形成有多個第二連接圖160。具有如此結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的標(biāo)簽用于附著到諸如紙張和木材的非金屬材料上，其中 左側(cè)輻射方向圖112和右側(cè)輻射方向圖114接收由讀取器傳輸?shù)碾姶挪?圖中未示出)，并 且將接收到的電磁波通過饋電回路圖150提供給標(biāo)簽芯片140。然后，標(biāo)簽芯片140正常地工作，并且輸出內(nèi)部存儲的預(yù)定信息。由標(biāo)簽芯片140 輸出的預(yù)定信息通過饋電回路圖150感應(yīng)入左側(cè)輻射方向圖112和右側(cè)輻射方向圖114，而 后輻射到空氣中。饋電回路圖150(確定本發(fā)明的標(biāo)簽的匹配特性的主要部件)與標(biāo)簽芯片140復(fù)共軛匹配。圖加和圖2b為示出在將本發(fā)明的標(biāo)簽附著到金屬物體時使用的帶隙材料的優(yōu)選 實施例的平面圖和截面圖。在此，標(biāo)記200是第二電介質(zhì)襯底。第二電介質(zhì)襯底200確保 了在將本發(fā)明的標(biāo)簽附著到金屬材料上時在標(biāo)簽和金屬材料之間具有給定的空隙距離。標(biāo)記210和212是附加金屬層。附加金屬層210、212形成為在它們上表面左/ 右兩側(cè)中間有給定的間隔D，并且當(dāng)標(biāo)簽附著到帶隙材料的上部時，附加金屬層210、212諧 振。當(dāng)本發(fā)明的標(biāo)簽附著到金屬材料上時，具有如此結(jié)構(gòu)的根據(jù)本發(fā)明的帶隙材料附 著到標(biāo)簽的下部，如圖3所示那樣來使用。帶隙材料的附加金屬層210、212用于通過調(diào)節(jié)饋電回路圖150的尺寸來調(diào)節(jié)在附 著于標(biāo)簽的金屬材料的表面上的諧振頻率。并且由饋電回路圖150感應(yīng)的電流使得附加金 屬層210、212作為開口天線工作。圖4示出帶隙材料借助于由饋電回路圖150感應(yīng)的電流而作為開口天線來工作。圖5為示出在本發(fā)明的標(biāo)簽未附著到帶隙材料時和本發(fā)明的標(biāo)簽附著到帶隙材 料時的匹配特性的圖，并且圖6為示出在本發(fā)明的標(biāo)簽未附著到帶隙材料時和本發(fā)明的標(biāo) 簽附著到帶隙材料時的正面辨別距離的特性的圖。參考圖5和圖6，根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)簽芯片140的阻抗具有在912MHz處的10_jl65 Ω 的阻抗，并且從電磁學(xué)的數(shù)值分析可得出天線的特性。在正面辨別距離的特性方面，讀取器施加指定輸出的36dBm EIRP(有效等向輻射 功率)的電磁波，并且施加-lScffim作為用于標(biāo)簽芯片140工作所需的最小功率。如圖5和圖6所示，未附著到帶隙材料的標(biāo)簽和附著到帶隙材料的標(biāo)簽在 912MHz (用在國內(nèi)的標(biāo)簽中的頻率)處具有良好的復(fù)共軛匹配特性，并且在標(biāo)簽正面的辨 別距離在912MHz處也具有9m的合成值。如從得出的結(jié)果所知的，可以理解的是，可根據(jù)在國內(nèi)所使用的頻率來最優(yōu)化未 附著到帶隙材料的標(biāo)簽和附著到帶隙材料的標(biāo)簽。圖7a和圖7b為示出在本發(fā)明的標(biāo)簽未附著到帶隙材料時和在本發(fā)明的標(biāo)簽附著 到帶隙材料時的912MHz的感應(yīng)電流的分布的圖。參考圖7a和圖7b，根據(jù)本發(fā)明，可示出感應(yīng)電流強(qiáng)烈地流動經(jīng)過饋電回路圖150， 從而逐漸地感應(yīng)電流至偶極子輻射器。從如此的電流特性中，能夠得出的是，本發(fā)明的標(biāo)簽具有對于各種辨別物體的環(huán) 境的良好的適應(yīng)性。就是說，對于各種辨別物體，本發(fā)明的標(biāo)簽有效地使用寬的、粗的線路 來建立各種電流流路，從而有效地處理由辨別物體改變的有效波長。圖和圖8b為示出在本發(fā)明的標(biāo)簽未附著到帶隙材料時和在本發(fā)明的標(biāo)簽附著 到帶隙材料時的912MHz的輻射方向圖的圖。在通用的偶極天線的情況下，它具有等向?qū)傩?，從而產(chǎn)生環(huán)狀的輻射方向圖，但如 圖8a和8b所示，本發(fā)明的標(biāo)簽通過有效地最優(yōu)化線路的厚度而具有的環(huán)形形狀的輻射方 向圖在期望的方向上具有大得多的厚度。因此，本發(fā)明的標(biāo)簽示出了以下特性在_y軸方向上具有比y軸方向更強(qiáng)烈的輻 射。這種最優(yōu)化的輻射方向圖通過在物體辨別情境中得到更寬的辨別區(qū)域而具有穩(wěn)定的辨別特性。圖9為示出在具有5mm的厚度的各種電介質(zhì)中的本發(fā)明的標(biāo)簽的標(biāo)簽靈敏度的 圖，其指出了在具有各種介電常數(shù)的電介質(zhì)中的本發(fā)明的標(biāo)簽的性能變化程度。就是說，它 意味著當(dāng)標(biāo)簽的最小工作功率更小時，在很低的功率下標(biāo)簽也能工作。參考圖9，在實際的辨別環(huán)境中，具有較低的最小工作功率特性的本發(fā)明的標(biāo)簽可 超過以前的標(biāo)簽而在較遠(yuǎn)的長距離處進(jìn)行很好的辨別。本發(fā)明的這種標(biāo)簽對于具有1 11 的介電常數(shù)的物體已經(jīng)進(jìn)行了最優(yōu)化，并且設(shè)計成在介電常數(shù)為6時實現(xiàn)最大的性能。這種特性是通過最優(yōu)化饋電回路圖150和輻射方向圖的形狀的得出結(jié)果，并且能 夠確定經(jīng)由相對多樣的電介質(zhì)以小于-IOdBm的屬性工作。圖IOa和圖IOb為示出用于輻射方向圖的寬度的模擬結(jié)果的圖。輻射方向圖110 的寬度D影響本發(fā)明的標(biāo)簽的輻射束寬度、多樣性。參考圖IOa和圖10b，由于輻射方向圖 110的寬度D的尺寸依次減小到7. 5mm、4. 5mm和2. 5mm,因此能夠確定的是，標(biāo)簽的輻射束 寬度逐漸減小而且標(biāo)簽的多樣性也減少。此結(jié)果意味著本發(fā)明的標(biāo)簽保持7. 5mm的輻射方向圖寬度并且獲得足夠的輻射 束寬度和多樣性，從而有效地具有寬的辨別范圍。圖11為示出本發(fā)明的標(biāo)簽的另一個優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)的平面圖。標(biāo)記320是T 型槽。T型槽320以輻射方向圖310的中心為基礎(chǔ)朝著下部328、左側(cè)322、右側(cè)3 形成。參考圖11，在本發(fā)明的標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)中，不同于在上槽處形成多個第一連接圖，通過 使用一個連接圖332來整體地連接左側(cè)輻射方向圖和右側(cè)輻射方向圖，可在第三饋電回路 圖356、和左側(cè)輻射方向圖以及右側(cè)輻射方向圖中可配置地形成有多個第二連接圖360。圖12為示出本發(fā)明的標(biāo)簽的另一個優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)的圖。參考圖12，在本發(fā) 明的標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)中，不同于形成多個第二連接圖，在上槽似6上可形成有多個第一連接圖 430。圖13為示出本發(fā)明的標(biāo)簽的另一個優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)的圖。標(biāo)記520是T型槽。 T型槽520由下部528、左側(cè)522、右側(cè)5M構(gòu)成。參考圖13，在本發(fā)明的標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)中，未 配置形成有多個第一連接圖和多個第二連接圖。盡管在上文中通過實施例已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明，但將理解的是，對于本領(lǐng)域中 的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的范圍的條件下能夠?qū)ι鲜鰧嵤├M(jìn)行各種改進(jìn)。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)不局限于上述實施例，而是應(yīng)當(dāng)包含后附的權(quán)利要求和 它的等同替換。
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權(quán)利要求
1.一種RFID標(biāo)簽，其包括 第一電介質(zhì)襯底；輻射方向圖，其印刷在所述第一電介質(zhì)襯底的上表面上；十字(+)型槽，其以所述輻射方向圖的中心為基礎(chǔ)朝著上部、下部、左側(cè)和右側(cè)形成以 將左側(cè)輻射方向圖和右側(cè)輻射方向圖劃分開；多個第一連接圖，其形成在所述十字(+)型槽的上部的內(nèi)側(cè)，以將所述左側(cè)輻射方向 圖和所述右側(cè)輻射方向圖相連接；標(biāo)簽芯片，其放置在所述十字(+)型槽的下部的內(nèi)側(cè)；饋電回路圖，其電性地連接所述標(biāo)簽芯片和所述左側(cè)輻射方向圖、以及所述右側(cè)輻射 方向圖；以及多個第二連接圖，其在所述饋電回路圖的端部處連接所述左側(cè)輻射方向圖和所述右側(cè) 輻射方向圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID標(biāo)簽，其中在所述第一電介質(zhì)襯底的下部堆疊有帶隙材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的RFID標(biāo)簽，其中所述帶隙材料包括 第二電介質(zhì)襯底；以及附加金屬層，其以預(yù)定間隔形成在所述第二電介質(zhì)襯底的上表面左/右兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID標(biāo)簽，其中所述饋電回路圖包括 第一饋電回路圖，其水平地形成在所述標(biāo)簽芯片的左/右兩側(cè)； 第二饋電回路圖，其在所述第一饋電回路圖的端部處向上彎曲；以及第三饋電回路圖，其在所述第二饋電回路圖的上側(cè)端部處水平地彎曲，并且所述第三 饋電回路圖電性地連接到置于所述十字(+)型槽的左/右側(cè)的兩端部的輻射方向圖上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的RFID標(biāo)簽，其中所述多個第二連接圖將所述第三饋電回路圖 連接到所述輻射方向圖上。
6.一種RFID標(biāo)簽，其包括 第一電介質(zhì)襯底；輻射方向圖，其印刷在所述第一電介質(zhì)襯底的上表面上； T型槽，其以所述輻射方向圖的中心為基礎(chǔ)朝著下部、左側(cè)和右側(cè)形成； 標(biāo)簽芯片，其放置在所述T型槽的下部的內(nèi)側(cè)； 饋電回路圖，其電性地連接所述標(biāo)簽芯片和所述輻射方向圖；以及 多個第二連接圖，其在所述饋電回路圖的端部處連接所述輻射方向圖。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的RFID標(biāo)簽，其中在所述第一電介質(zhì)襯底的下部堆疊有帶隙材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的RFID標(biāo)簽，其中所述帶隙材料包括 第二電介質(zhì)襯底；以及附加金屬層，其以預(yù)定間隔形成在所述第二電介質(zhì)襯底的上表面左/右兩側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的RFID標(biāo)簽，其中所述饋電回路圖(150)包括 第一饋電回路圖，其水平地形成在所述標(biāo)簽芯片的左/右兩側(cè)； 第二饋電回路圖，其在所述第一饋電回路圖的端部處向上彎曲；以及第三饋電回路圖，其在所述第二饋電回路圖的上側(cè)端部處水平地彎曲，并且所述第三 饋電回路圖電性地連接到置于所述T型槽的左/右側(cè)的兩端部處的輻射方向圖上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的RFID標(biāo)簽，其中所述多個第二連接圖將所述第三饋電回路 圖連接到所述輻射方向圖。
全文摘要
在此公開了一種RFID標(biāo)簽，其中所述RFID標(biāo)簽包括印刷在第一電介質(zhì)襯底的上表面上的輻射方向圖；十字(+)型槽，其以輻射方向圖的中心為基礎(chǔ)朝著上部、下部、左側(cè)和右側(cè)形成以將左側(cè)輻射方向圖和右側(cè)輻射方向圖劃分開；多個第一連接圖，其形成在十字(+)型槽的上部的內(nèi)側(cè)，以將左側(cè)輻射方向圖和右側(cè)輻射方向圖相連接；標(biāo)簽芯片，其放置在十字(+)型槽的下部的內(nèi)側(cè)；饋電回路圖，其電性地連接標(biāo)簽芯片和左側(cè)輻射方向圖、以及右側(cè)輻射方向圖；以及多個第二連接圖，其在饋電回路圖的端部處連接左側(cè)輻射方向圖和右側(cè)輻射方向圖。
文檔編號G06K19/077GK102122369SQ20111000626
公開日2011年7月13日 申請日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者朱宰律, 柳正基, 洪鎮(zhèn)國 申請人:Ls產(chǎn)電株式會社