[发明专利]基于平面型磁美特材料的射频标签识别及近场通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种射频标签识别及近场通信系统，尤其是涉及一种调控磁场强 度与场分布的基于平面型磁美特材料的射频标签识别及近场通信系统。

背景技术

射频识别(RadioFrequencyIdentification,RFID),是一种利用射频信号自动识 别目标对象并获取相关信息的技术。RFID最早的应用可追溯到第二次世界大战中 用于区分友军和敌军飞机的识别系统。目前,RFID已成为一个研究热点，它具有高 效、快速、可靠、非视距读取和可工作于恶劣环境等优点，被广泛应用于数据采集 和商品识别领域。

目前，很多RFID的机制是：读取设备附近会产生一个高频磁场，接收端线圈 一旦进入磁场，线圈内就会产生感应电压，然后标签和芯片被激活，并把所携带信 息通过线圈发射出去被读取设备接收。例如公交车的交通卡刷卡器，学校里的校园 一卡通读卡系统，以及现在我们的二代身份证等都有类似机制。但是，电磁感应式 信号传输也有十分不利的因素：首先，其发射端磁感应线迅速的发散特性使其只能 实现非常近距离的高效能量传输，一旦距离增大，线圈之间的能量传输效率会随着 距离增大以和距离三次方成反比的速度迅速下降，此时系统地信号传输效率也会下 降；其次，电磁感应式信号传输对发射端与接收端之间的位错程度很敏感，一旦有 一定位错存在，将会影响接收端所收到的磁通量，降低能量传输效率，从而使得系 统信号传输效率也会下降。

要提升系统信号的传输效率，一个可行的办法是利用系统中发射线圈和接收线 圈之间的磁场近场耦合放大。2007年，来自美国MIT的科学家提出了一种依靠线 圈的磁谐振放大磁场近场的方法。这一方法主要是依靠具有相同谐振频率的发射端 线圈与接收端线圈之间的磁谐振来实现两端之间的能量交换。由于电磁谐振的存 在，两端聚集大量的电磁能量，从而使近场磁场延伸得更远，以高效地实现中距离 能量传输。然而，磁谐振式磁场近场放大也有其缺点，首先，它的谐振线圈体积较 大，不利于实际应用；其次，它对发射端与接收端存在的位错位移也十分敏感，会 极大影响效率，原因和之前电磁感应式的基本一致，这样也不利于实现多目标大范 围能量传输。目前无线能量传输遇到的难题是传输距离近，效率低，方向性差，这 是亟待解决的技术问题。

中国专利CN104362767A公开了磁场强度与场分布调控效应的无线充电平面， 由能量发射源及设置在其中的发射端磁美特材料、能量接收源及设置在其中的接收 端磁美特材料组成，发射端磁美特材料和接收端磁美特材料由于磁谐振倏逝场线相 互耦合来进行无线能量传输，在系统工作频率处具有最大等效磁导率实部。但是该 专利的应用范围和功能不一样。该专利主要用于无线充电领域，发射端与接收端需 要加载相同面积的美特材料，以提高无线能量传输效率；本专利主要用于射频标签 识别及近场通信领域，主要为了提高信号传输效率，可兼有无线充电的功能，但这 功能是可选择的，并不是主要目的。并且本专利可在减小接收端的美特材料面积并 在保证信号传输效率不显著降低的前提下，用于工作在13.4-13.7MHz的小型化射 频标签识别及近场通信技术上。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有增强信 号能力及传输效率的能力的基于平面型磁美特材料的射频标签识别及近场通信系 统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

基于平面型磁美特材料的射频标签识别及近场通信系统，用于工作在 13.4-13.7MHz的小型化射频标签识别及近场通信技术上，由信号发射线圈及连接 射频标签及近场通信芯片的接收端线圈组成，

所述的信号发射线圈内设置有发射端磁美特材料，所述的接收端线圈内设置有 接收端磁美特材料。

所述的发射端磁美特材料由第一介质板、刻蚀在第一介质板上下表面的发射端 第一金属铜螺线环和发射端第二金属铜螺线环组成，所述的第一金属铜螺线环与发 射端第二金属铜螺线环相对第一介质板相互平行，可提供定向或均匀的磁场近场分 布，用以增强信号及能量传输效率，及提高对负载位置偏移的容忍度。

所述的发射端第一金属铜螺线环和发射端第二金属铜螺线环，它们的个数(如 1-16个)、形状(方形或圆形)都可以根据实际需要进行设计和拓展。

所述的第一介质板为工程中常用的介质板，如FR-4环氧玻璃纤维板。