缝隙环结构的无芯片标签的制作方法
缝隙环结构的无芯片标签的制作方法【专利摘要】本发明公开了一种缝隙环结构的无芯片标签，它由上层导电层和下层介质层组成，上层导电层贴合在下层介质层上表面。本发明公主要是在导电层上刻蚀或者印刷出矩形缝隙环，利用读写器接收到标签反射的RCS(RadarCross-Section)得到标签的编码信息。不同边长的矩形缝隙环对应着特定的谐振频率，通过改变矩形缝隙环的边长，就可以得到不同的谐振频率。通过不同边长矩形缝隙环存在或者缺失的各种组合，在频谱上就得到了各种频谱特征，利用频谱特征就可以形成各种形式的编码状态。本发明可用于超市和物流中货物的管理，由于其极低的成本，故完全可以替代条形码，满足物联网迅速发展的需求。【专利说明】缝隙环结构的无芯片标签【
技术领域：
】[0001]本发明涉及无线射频领域，特别是涉及一种缝隙环结构的无芯片标签。本发明可应用于物联网和超市的货物或者商品管理，可取代条形码。【
背景技术：
】[0002]射频识别技术已经深入到人们生活的方方面面，主要应用于物流供应，交通运输，身份识别和防盗系统等。目前的射频识别的应答器主要是带芯片标签，这种标签对于大宗商品如手机，电视，冰箱等可以适用，但是对于一些低价商品如灯泡，饮料，牙膏等，成本还是很高。为了降低标签的成本，替代物流领域的条形码，许多学者提出了无芯片标签。无芯片标签主要分为基于时域工作(time-domain(TD)-basedtag)和基于频域工作(frequency-domain(FD)-basedtag)的两类标签。基于时域的无芯片标签主要由SAW和传输线构成，这种标签可以达到所需的数据容量，但是它使用高成本的压电介质，需要亚微米的光刻技术，成本接近带芯片标签，而且面积很大。如刘继成等人公开了[WirelessRFidentificationsystembasedonSAW,IEEETransactionsonIndustrialElectronics,vol.55,n0.2,pp.958-961,Feb.2008.]?基于微带延迟线的标签也是一种时域工作的标签，它把输入信号和延迟信号叠加形成二进制编码信号。但是这种标签编码容量不足,这方面公开发表的文献有SudhirShrestha提出的[AChiplessRFIDSensorSystemforCyberCentricMonitoringApplications,IEEETransactionsonMicrowaveTheoryandTechniques,vol.57,n0.5,pp.1303—1309，May，2009.]和ShulabhGupta公开发表[ChiplessRFIDSystemBasedonGroupDelayEngineeredDispersiveDelayStructures,IEEEAntennasandWirelessPropagationLetters,vol.10，pp.1366-1368，2011.]。基于频域的无芯片标签是通过谐振器改变频谱的结构从而达到编码的目的。每个比特对应一个谐振器，通过presence/absence谐振器，形成频域的信息编码。如通过放置一定数量的谐振频率不一样的天线，编码容量取决于天线数目，这方面公开的文献如IsaacBalbin提出的[Phase-encodedchiplessRFIDtransponderforlarge-scalelow-costapplications,IEEEMicrowaveandWirelessComponentsLetters,vol.19,n0.8,pp.509-511,Aug.2009.]。另一种是通过印刷在介质上的不同形式的谐振器进行编码，受到谐振器相互之间的干扰等因素。需要两面正交极化的天线。使用RCS进行信息的编码，会有导致相关的反射干扰。这一方面公开发表的文献有ArnaudVena提出的[AFullyPrintableChiplessRFIDTagWithDetuningCorrectionTechnique,IEEEMicrowaveandwirelessComponentsLetters,vol.22，n0.4,pp.209-211，April,2012.]，DavidGirbau发表的[Frequency-CodedChiplessRFIDTagBasedonDual-BandResonators,IEEEAntennasandWirelessPropagationLetters,vol.11，pp.126-128，2012.]。综上所述，虽然上述无芯片标签的研究在近期取得了一定的进展，但是基于声表面滤波器的无芯片标签由于压电材料的成本和制造方面的因素，无法达到物联网系统中对低成本标签的要求，基于时域的其它无芯片标签由于编码困难且容量低，结构复杂等因素限制了发展。基于频域的无芯片标签虽然大大降低了成本，但是标签尺寸大，编码容量低，并且要增加编码容量，必须要增大标签的尺寸，而且此类无芯片标签需要两面正交极化的收发天线，进一步增大了标签的面积。【
发明内容】[0003]本发明的目的在于提供一种结构简单、容易印刷制造、附着力强、成本极低的缝隙环结构的无芯片标签，本发明可用于代替条形码的射频无芯片标签。[0004]为实现上述目的，本发明的技术解决方案是:本发明是一种缝隙环结构的无芯片标签，它由上层导电层和下层介质层组成，上层导电层贴合在下层介质层上表面；所述的上层导电层是由二个以上边长不等的矩形缝隙环构成，二个以上边长不等的矩形缝隙环以小矩形缝隙环逐个嵌套在大矩形缝隙环内的方式构成，并且矩形缝隙环以中心点进行嵌套。[0005]所述的上层导电层中的不同边长的矩形缝隙环在下层介质板上构成2比特以上编码容量的谐振电路，通过改变不同矩形缝隙环的边长，可调节相对应矩形缝隙环的谐振频率，通过增加或者去掉矩形缝隙环就可以实现不同的编码组合。[0006]所述的上层导电层和下层介质层是在聚四氟乙烯玻璃布覆铜箔板匕811-1/2单面基板上实现，基板的参数如下:相对介电常数2.2，介质层的厚度1.5mm，频率达到了10GHz，损耗角正切值小于0.0007。[0007]所述的相邻两个矩形缝隙环之间的距离d=0.5mm,相邻矩形缝隙环的边长相差2d+2ffslot=2mm，其中Wslot是缝隙的宽度，这样使得编码有一定的规律，即对应边长的矩形缝隙环对应的谐振频率在频谱上出现在固定位置。[0008]所述的上层导电层的导电材料可以是铜皮、铝皮、导电有机材料或者导电墨水。[0009]采用上述方案后，由于本发明在导电层中引入边长不等的矩形缝隙环，实现不同的谐振频率，通过增加或者去掉特定频率对应的矩形缝隙环就可以频谱上获得不同编码的频谱特征。本发明在导电层中引入边长不等的矩形缝隙环，实现不同的谐振频率，通过增加或者去掉特定频率对应的矩形缝隙环就可以频谱上获得不同编码的频谱特征。[0010]与现有的无芯片技术相比，本发明的优点在于:⑴成本低，可直接印刷或者制作到商品和货物上，使替代条形码的最佳选择。[0011]⑵利用矩形环缝隙进行嵌套，增加编码容量的同时，标签的尺寸不会增加。⑶标签尺寸小，利用RCS进行频谱编码，去掉了标签的两个收发正交的UWB天线。[0012]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。【专利附图】【附图说明】[0013]图1是本发明的正面示意图；图2是本发明的侧面不意图；图3是本发明12个矩形缝隙环全部存在时的RCS编码为111111111111频谱结构；图4是本发明编码为101010101010的矩形缝隙标签结构图；图5是本发明编码为101010101010的RCS频谱结构；图6是本发明编码为010101010101的举行缝隙标签结构图；图7是本发明编码为010101010101的RCS频谱结构；图8是本发明编码为000000111111的矩形缝隙标签结构图；图9是本发明编码为000000111111的RCS频谱结构；图10是本发明编码为010000000010的矩形缝隙标签结构图；图11是本发明编码为010000000010的RCS频谱结构。【具体实施方式】[0014]如图1、图2所示，本发明是一种缝隙环结构的无芯片标签，编码为111111111111，它由上层导电层I和下层介质层2组成，上层导电层I贴合在下层介质层2上表面。[0015]所述的上层导电层I是由12个边长不等的矩形缝隙环11构成，12个边长不等的矩形缝隙环11以小矩形缝隙环11逐个嵌套在大矩形缝隙环11内的方式构成，并且矩形缝隙环11以中心点进行嵌套。[0016]所述的上层导电层I中的不同边长的矩形缝隙环11在下层介质板上构成2比特以上编码容量的谐振电路，通过改变不同矩形缝隙环11的边长，可调节相对应矩形缝隙环11的谐振频率，通过增加或者去掉矩形缝隙环11就可以实现不同的编码组合。[0017]所述的相邻两个矩形缝隙环11之间的距离d=0.5mm,缝隙的宽度为Wslot=0.5mm，相邻矩形缝隙环的边长相差2d+2Wslot=2mm，这样使得编码有一定的规律，即对应边长的矩形缝隙环对应的谐振频率在频谱上出现在固定位置。[0018]本发明是在单面基板上实现，即，所述的上层导电层I和下层介质层2是在聚四氟乙烯玻璃布覆铜箔板F4BM-l/2单面基板上实现，基板的参数如下:相对介电常数2.2，介质层的厚度1.5mm，频率达到了IOGHz，损耗角正切值小于0.0007。[0019]所述的上层导电层I的导电材料可以是铜皮、铝皮、导电有机材料或者导电墨水。[0020]所述的单面基板(介质板)宽度,=35腳,介质板长度Z=35mm，最短的矩形缝隙环11的边长《=,矩形缝隙环11的缝隙宽度WW=0.5.，矩形缝隙环11之间的间距d=0.5mm(^=2mm),矩形缝隙环11的边长之间的长度差值等于2mm，单面基板的厚度A=1.5--。矩形缝隙环11的边长分别为:【权利要求】1.一种缝隙环结构的无芯片标签，其特征在于:它由上层导电层和下层介质层组成，上层导电层贴合在下层介质层上表面；所述的上层导电层是由二个以上边长不等的矩形缝隙环构成，二个以上边长不等的矩形缝隙环以小矩形缝隙环逐个嵌套在大矩形缝隙环内的方式构成，并且矩形缝隙环以中心点进行嵌套。2.根据权利要求1所述的缝隙环结构的无芯片标签，其特征在于:所述的上层导电层中的不同边长的矩形缝隙环在下层介质板上构成2比特以上编码容量的谐振电路，通过改变不同矩形缝隙环的边长，可调节相对应矩形缝隙环的谐振频率，通过增加或者去掉矩形缝隙环就可以实现不同的编码组合。3.根据权利要求1所述的缝隙环结构的无芯片标签，其特征在于:所述的上层导电层和下层介质层是在聚四氟乙烯玻璃布覆铜箔板F4BM-l/2单面基板上实现，基板的参数如下:相对介电常数2.2，介质层的厚度1.5mm，频率达到了10GHz，损耗角正切值小于0.0007。4.根据权利要求1所述的缝隙环结构的无芯片标签，其特征在于:所述的相邻两个矩形缝隙环之间的距离d=0.5mm,相邻矩形缝隙环的边长相差2d+2Wslot=2mm，其中Wslot是缝隙的宽度，这样使得编码有一定的规律，即对应边长的矩形缝隙环对应的谐振频率在频谱上出现在固定位置。5.根据权利要求1所述的缝隙环结构的无芯片标签，其特征在于:所述的上层导电层的导电材料可以是铜皮、铝皮、导电有机材料或者导电墨水。【文档编号】G06K7/00GK103955731SQ201410179689【公开日】2014年7月30日申请日期:2014年4月30日优先权日:2014年4月30日【发明者】马中华,杨光松,陈朝阳,陈彭,刘璟,刑海涛申请人:集美大学
技术领域：
】[0001]本发明涉及无线射频领域，特别是涉及一种缝隙环结构的无芯片标签。本发明可应用于物联网和超市的货物或者商品管理，可取代条形码。【
背景技术：
】[0002]射频识别技术已经深入到人们生活的方方面面，主要应用于物流供应，交通运输，身份识别和防盗系统等。目前的射频识别的应答器主要是带芯片标签，这种标签对于大宗商品如手机，电视，冰箱等可以适用，但是对于一些低价商品如灯泡，饮料，牙膏等，成本还是很高。为了降低标签的成本，替代物流领域的条形码，许多学者提出了无芯片标签。无芯片标签主要分为基于时域工作(time-domain(TD)-basedtag)和基于频域工作(frequency-domain(FD)-basedtag)的两类标签。基于时域的无芯片标签主要由SAW和传输线构成，这种标签可以达到所需的数据容量，但是它使用高成本的压电介质，需要亚微米的光刻技术，成本接近带芯片标签，而且面积很大。如刘继成等人公开了[WirelessRFidentificationsystembasedonSAW,IEEETransactionsonIndustrialElectronics,vol.55,n0.2,pp.958-961,Feb.2008.]?基于微带延迟线的标签也是一种时域工作的标签，它把输入信号和延迟信号叠加形成二进制编码信号。但是这种标签编码容量不足,这方面公开发表的文献有SudhirShrestha提出的[AChiplessRFIDSensorSystemforCyberCentricMonitoringApplications,IEEETransactionsonMicrowaveTheoryandTechniques,vol.57,n0.5,pp.1303—1309，May，2009.]和ShulabhGupta公开发表[ChiplessRFIDSystemBasedonGroupDelayEngineeredDispersiveDelayStructures,IEEEAntennasandWirelessPropagationLetters,vol.10，pp.1366-1368，2011.]。基于频域的无芯片标签是通过谐振器改变频谱的结构从而达到编码的目的。每个比特对应一个谐振器，通过presence/absence谐振器，形成频域的信息编码。如通过放置一定数量的谐振频率不一样的天线，编码容量取决于天线数目，这方面公开的文献如IsaacBalbin提出的[Phase-encodedchiplessRFIDtransponderforlarge-scalelow-costapplications,IEEEMicrowaveandWirelessComponentsLetters,vol.19,n0.8,pp.509-511,Aug.2009.]。另一种是通过印刷在介质上的不同形式的谐振器进行编码，受到谐振器相互之间的干扰等因素。需要两面正交极化的天线。使用RCS进行信息的编码，会有导致相关的反射干扰。这一方面公开发表的文献有ArnaudVena提出的[AFullyPrintableChiplessRFIDTagWithDetuningCorrectionTechnique,IEEEMicrowaveandwirelessComponentsLetters,vol.22，n0.4,pp.209-211，April,2012.]，DavidGirbau发表的[Frequency-CodedChiplessRFIDTagBasedonDual-BandResonators,IEEEAntennasandWirelessPropagationLetters,vol.11，pp.126-128，2012.]。综上所述，虽然上述无芯片标签的研究在近期取得了一定的进展，但是基于声表面滤波器的无芯片标签由于压电材料的成本和制造方面的因素，无法达到物联网系统中对低成本标签的要求，基于时域的其它无芯片标签由于编码困难且容量低，结构复杂等因素限制了发展。基于频域的无芯片标签虽然大大降低了成本，但是标签尺寸大，编码容量低，并且要增加编码容量，必须要增大标签的尺寸，而且此类无芯片标签需要两面正交极化的收发天线，进一步增大了标签的面积。【
发明内容】[0003]本发明的目的在于提供一种结构简单、容易印刷制造、附着力强、成本极低的缝隙环结构的无芯片标签，本发明可用于代替条形码的射频无芯片标签。[0004]为实现上述目的，本发明的技术解决方案是:本发明是一种缝隙环结构的无芯片标签，它由上层导电层和下层介质层组成，上层导电层贴合在下层介质层上表面；所述的上层导电层是由二个以上边长不等的矩形缝隙环构成，二个以上边长不等的矩形缝隙环以小矩形缝隙环逐个嵌套在大矩形缝隙环内的方式构成，并且矩形缝隙环以中心点进行嵌套。[0005]所述的上层导电层中的不同边长的矩形缝隙环在下层介质板上构成2比特以上编码容量的谐振电路，通过改变不同矩形缝隙环的边长，可调节相对应矩形缝隙环的谐振频率，通过增加或者去掉矩形缝隙环就可以实现不同的编码组合。[0006]所述的上层导电层和下层介质层是在聚四氟乙烯玻璃布覆铜箔板匕811-1/2单面基板上实现，基板的参数如下:相对介电常数2.2，介质层的厚度1.5mm，频率达到了10GHz，损耗角正切值小于0.0007。[0007]所述的相邻两个矩形缝隙环之间的距离d=0.5mm,相邻矩形缝隙环的边长相差2d+2ffslot=2mm，其中Wslot是缝隙的宽度，这样使得编码有一定的规律，即对应边长的矩形缝隙环对应的谐振频率在频谱上出现在固定位置。[0008]所述的上层导电层的导电材料可以是铜皮、铝皮、导电有机材料或者导电墨水。[0009]采用上述方案后，由于本发明在导电层中引入边长不等的矩形缝隙环，实现不同的谐振频率，通过增加或者去掉特定频率对应的矩形缝隙环就可以频谱上获得不同编码的频谱特征。本发明在导电层中引入边长不等的矩形缝隙环，实现不同的谐振频率，通过增加或者去掉特定频率对应的矩形缝隙环就可以频谱上获得不同编码的频谱特征。[0010]与现有的无芯片技术相比，本发明的优点在于:⑴成本低，可直接印刷或者制作到商品和货物上，使替代条形码的最佳选择。[0011]⑵利用矩形环缝隙进行嵌套，增加编码容量的同时，标签的尺寸不会增加。⑶标签尺寸小，利用RCS进行频谱编码，去掉了标签的两个收发正交的UWB天线。[0012]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。【专利附图】【附图说明】[0013]图1是本发明的正面示意图；图2是本发明的侧面不意图；图3是本发明12个矩形缝隙环全部存在时的RCS编码为111111111111频谱结构；图4是本发明编码为101010101010的矩形缝隙标签结构图；图5是本发明编码为101010101010的RCS频谱结构；图6是本发明编码为010101010101的举行缝隙标签结构图；图7是本发明编码为010101010101的RCS频谱结构；图8是本发明编码为000000111111的矩形缝隙标签结构图；图9是本发明编码为000000111111的RCS频谱结构；图10是本发明编码为010000000010的矩形缝隙标签结构图；图11是本发明编码为010000000010的RCS频谱结构。【具体实施方式】[0014]如图1、图2所示，本发明是一种缝隙环结构的无芯片标签，编码为111111111111，它由上层导电层I和下层介质层2组成，上层导电层I贴合在下层介质层2上表面。[0015]所述的上层导电层I是由12个边长不等的矩形缝隙环11构成，12个边长不等的矩形缝隙环11以小矩形缝隙环11逐个嵌套在大矩形缝隙环11内的方式构成，并且矩形缝隙环11以中心点进行嵌套。[0016]所述的上层导电层I中的不同边长的矩形缝隙环11在下层介质板上构成2比特以上编码容量的谐振电路，通过改变不同矩形缝隙环11的边长，可调节相对应矩形缝隙环11的谐振频率，通过增加或者去掉矩形缝隙环11就可以实现不同的编码组合。[0017]所述的相邻两个矩形缝隙环11之间的距离d=0.5mm,缝隙的宽度为Wslot=0.5mm，相邻矩形缝隙环的边长相差2d+2Wslot=2mm，这样使得编码有一定的规律，即对应边长的矩形缝隙环对应的谐振频率在频谱上出现在固定位置。[0018]本发明是在单面基板上实现，即，所述的上层导电层I和下层介质层2是在聚四氟乙烯玻璃布覆铜箔板F4BM-l/2单面基板上实现，基板的参数如下:相对介电常数2.2，介质层的厚度1.5mm，频率达到了IOGHz，损耗角正切值小于0.0007。[0019]所述的上层导电层I的导电材料可以是铜皮、铝皮、导电有机材料或者导电墨水。[0020]所述的单面基板(介质板)宽度,=35腳,介质板长度Z=35mm，最短的矩形缝隙环11的边长《=,矩形缝隙环11的缝隙宽度WW=0.5.，矩形缝隙环11之间的间距d=0.5mm(^=2mm),矩形缝隙环11的边长之间的长度差值等于2mm，单面基板的厚度A=1.5--。矩形缝隙环11的边长分别为:【权利要求】1.一种缝隙环结构的无芯片标签，其特征在于:它由上层导电层和下层介质层组成，上层导电层贴合在下层介质层上表面；所述的上层导电层是由二个以上边长不等的矩形缝隙环构成，二个以上边长不等的矩形缝隙环以小矩形缝隙环逐个嵌套在大矩形缝隙环内的方式构成，并且矩形缝隙环以中心点进行嵌套。2.根据权利要求1所述的缝隙环结构的无芯片标签，其特征在于:所述的上层导电层中的不同边长的矩形缝隙环在下层介质板上构成2比特以上编码容量的谐振电路，通过改变不同矩形缝隙环的边长，可调节相对应矩形缝隙环的谐振频率，通过增加或者去掉矩形缝隙环就可以实现不同的编码组合。3.根据权利要求1所述的缝隙环结构的无芯片标签，其特征在于:所述的上层导电层和下层介质层是在聚四氟乙烯玻璃布覆铜箔板F4BM-l/2单面基板上实现，基板的参数如下:相对介电常数2.2，介质层的厚度1.5mm，频率达到了10GHz，损耗角正切值小于0.0007。4.根据权利要求1所述的缝隙环结构的无芯片标签，其特征在于:所述的相邻两个矩形缝隙环之间的距离d=0.5mm,相邻矩形缝隙环的边长相差2d+2Wslot=2mm，其中Wslot是缝隙的宽度，这样使得编码有一定的规律，即对应边长的矩形缝隙环对应的谐振频率在频谱上出现在固定位置。5.根据权利要求1所述的缝隙环结构的无芯片标签，其特征在于:所述的上层导电层的导电材料可以是铜皮、铝皮、导电有机材料或者导电墨水。【文档编号】G06K7/00GK103955731SQ201410179689【公开日】2014年7月30日申请日期:2014年4月30日优先权日:2014年4月30日【发明者】马中华,杨光松,陈朝阳,陈彭,刘璟,刑海涛申请人:集美大学
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