[发明专利]远程表面不敏感的无源RFID标签

说明书

无源RFID标签，即使安装在导电材料或人体，也能提供远程接收。RFID标签的天线是垂直于安装表面的环形天线；它可以由管状导电材料片构成，以减少导电损耗。1英寸宽、0.15英寸高、0.625英寸深的示例性矩形环在紧凑的RFID标签中提供的高效的天线口径。可以为RFID芯片和调谐电容器提供多个安装位置。针对这些部件的不同安装位置的选择，可以允许在不改变部件的情况下调谐阻抗和谐振频率，从而提供更简单并且更划算的制造。环形天线可以例如由具有中空空气芯的冲压金属部件、双面的厚PCB或者将导电油墨覆盖在柔性材料上形成。

发明人：S·韦布

背景技术

技术领域

本发明的一个或多个实施例涉及射频识别(RFID)领域。更具体地，但不作为限制，本发明的一个或多个实施例使得无源RFID标签能够提供远程接收，并且对其所安装的表面不敏感。

相关技术的说明

RFID系统使用专门的询问器，该询问器发射RF(射频识别)信号并且检测由远目标(称为“标签”)反射的信号。无源RFID标签没有电池和发射器。标签具有天线和专门的RFID芯片。天线拦截传输能量的一部分并且将其递送给芯片。以这种方式，它与传统的无线电接收器上的天线相似。主要的区别在于拦截的RF能量是调整过的并且用于给RFID芯片供能。首先，在为芯片中的电路通电之前，芯片的输入阻抗是高的。天线在设计操作频率下谐振，因此将充当散射体：它将吸收并且再辐射一部分能量。由标签反射的能量可以由询问器接收。

首先，询问器可以发送未调制的载波，为RFID芯片供电。随后，询问器可以调制信号，将代码发送到RFID标签，这可以触发芯片中的一些操作。

RFID芯片的用途是通过交替地降低天线终端的阻抗(即使它们短路)，以及将它们返回至高阻抗状态(即使它们开路)，来调制来自询问器的信号。这将造成反射在高阻抗状态下强，并且在低阻抗状态下弱。这使得RFID芯片能够将信息发送回询问器，而无需本地电源或者传统发射器。这使得RFID标签廉价并且因此在其使用寿命结束后可任意处理。

RFID标签，因此，具有三个主要功能：(1)针对其物理尺寸(具有大的口径)，拦截尽可能多的RF能量，并且再辐射它，因此具有一个大雷达截面积(RCS)(即散射体)；(2)通过有效的阻抗匹配将拦截的能量递送到RFID芯片；(3)在RFID芯片的控制下，改变天线的调谐，以便选择性地成为具有小雷达截面积(RCS)的差的散射体，从而以反射的能量递送编码信息。

RFID询问器或读取器是具有特定功率级的传统发射器，并且使用可以是定向的天线。发射器功率和天线增益(与其波束宽度成反比)的乘积确定在何距离时RF场强度足以为给定标签配置的RFID芯片供电。RFID标签天线的效率和增益影响操作RFID芯片所需的RF场的阈值强度。

RFID标签可用于在各种环境中检测和跟踪对象。RFID芯片还能够存储和检索专用于其所附着的物体的数据。这些低成本标签如何用于标记仓储环境中的盒子和箱子是可以理解的。例如，当沿着传送带通过特定的物理点时，传送带上的盒子和箱子可以经由它们的标签识别。此外，标签可以在进入或离开仓库区域时写入信息。

许多盒子或，例如塑料箱具有围绕容器侧面的充足的非导电空间，以允许RFID标签附着而不会明显地影响其RF行为。例如，在纸板盒的情况下，标签可以在盒子的使用寿命期间有效地操作，并且由于其低成本而与盒子一起丢弃。在标签的使用寿命结束时，询问器可以使得标签无法操作，以便不干扰其他有用标签的读取。

一些应用要求将标签固定到导电的表面上。在这种情况下，RFID标签天线及其外壳的设计必须考虑导电表面。例如，设计用于固定到纸板盒上的标签，可以在固定到导电表面时有效地停止操作。

可能需要无源RFID标签的导电表面的示例包括，例如文件柜、实验室容器、计算机部件(服务器、磁盘驱动器)以及用于食品或工业原料的一次性铝箔容器。