[发明专利]一种电子标签

说明书

技术领域

本发明涉及射频识别技术，特别涉及一种电子标签。

背景技术

射频识别(RFID)技术是一种非接触式的自动识别技术。射频识别技术利用射频信号通过空间耦合来实现无接触的信息传递，并通过所传递的信息达到识别目的。具体的，射频识别主要通过读卡器(或称为阅读器)和附着在被识别物体上的电子标签(或称为射频识别卡)之间的相互信息传递，由读卡器读出电子标签上携带的信息。射频识别技术具有很多突出的优点：非接触操作，长距离识别(可达几厘米至几十米)，应用方便；无机械磨损，寿命长，可工作于恶劣环境；RFID无源标签价格便宜，利于普及。随着射频自动识别技术的不断完善，RFID技术在物料跟踪、供应链管理、交通运输和门禁控制等领域应用广泛，市场前景广阔。一般电子标签的结构主要包括基板、天线(通常采用微带天线)及其连接的芯片等，目前用于射频识别技术的频段主要为910MHz、2.45GHz、5.8GHz三个频率段。上述频段具有天线方向性好、反向散射能力强、电磁干扰小等特点，因此在自动识别技术领域得到广泛的应用。工作在5.8GHz的RFID设备由于该频段自身的特点要满足较远识别距离的要求，识别卡是有源的，必须外置电池。目前工作在无源方式的射频识别卡，主要集中在2.45GHz、910MHz两个频段上。但2.45GHz的无源射频识别卡正常作用距离仅有2m左右，不能满足自动识别的要求。而工作在910MHz频段的无源识别卡在标准配置下其识别距离可达数米以上，因而在自动识别系统中得到广泛应用。无源识别卡其基本工作原理是：读卡器通过射频定向天线发射载波或调制波，激活电磁波辐射场内的电子标签，向电子标签供电和发出读写指令，电子标签收到指令后将存储的数据对负载进行调制后反向散射电磁波到读卡器，再经解调后得到电子标签返回的数据信息。

对于无源识别卡，由于受到发射功率的限制，识别距离的大小与天线的增益密切相关。要提高天线的增益，就要增大天线的有效面积，同时还需确保工作频率和阻抗的匹配。特别是在几何尺寸较小的无源射频识别卡上，要满足天线的增益、谐振频率及阻抗匹配要求，现有的微带天线和常规的设计、制作工艺是难于实现的。现有技术工作在910MHz频段(频率范围860～960MHz)的电子标签天线设计的技术难点主要是：1、天线尺寸大该频段的工作频率决定了该频段电子标签天线电尺寸偏大，如果采用一般的射频天线设计方法将导致天线尺寸偏大，严重影响其应用范围，所以必须采用缩小天线尺寸的新技术；2、对复杂背景材料的适应性差，该频段标签天线因电磁反向散射(Backscatter)特点，对金属和液体等环境比较敏感，导致这种工作频率的无源标签天线难以在具有金属表面的物体或液体环境下工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，降低背景材料对天线的影响，提高电子标签环境适应能力，在有限的空间实现标签性能的提升。

本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，一种电子标签，包括基板和微带天线，所述微带天线制作在基板上，其特征在于，所述基板包括支撑层、金属贴片层、介质层和金属地；所述微带天线制作在基板正面，所述金属贴片层和金属地分别附着在所述介质层的两面，所述金属贴片层与支撑层接触，所述金属地位于基板背面；所述金属贴片层由介质层正面相互隔离的金属片构成，所述金属地由介质层背面的金属板构成，每一片金属片分别由穿过介质层的导体与金属板连接。本发明基板应用人工磁导体(Artificial Magnetic Conductor，AMC)地结构(由介质层及金属片和金属板构成)，减弱了不同背景材料，特别是金属物体和导电液体等对天线谐振频率的影响，有效地增大了复杂背景材料应用时的读写距离。

一种具体的支撑层材料为泡沫塑料。泡沫塑料成本低、质地柔软，便于粘贴微带天线。既作为微带天线和芯片的支撑体，也用于天线和AMC地结构之间的隔离。

优选的介质层材料型号为Rogers R03210。该材料为混合陶瓷材料，具有合适的介电常数，厚度适中不易变形，相比其它软性材料，对支撑层泡沫塑料具有良好的定型支撑作用。

具体的，所述金属片和金属板采用涂覆工艺在介质层正面和背面生成，所述导体为穿过介质层的金属化孔。采用涂覆工艺在介质层正面和背面生成金属膜，介质层正面的金属膜经过刻蚀加工形成相互隔离的金属片，构成了金属贴片层；介质层背面的金属膜构成了金属地。在每一片金属片上打孔穿过介质层及背面的金属膜，并对孔进行金属化处理形成金属化孔，将金属片与金属地连通。该工艺与印刷电路板制作工艺兼容，工艺成熟，制作流程简单。