一種無芯片電子標(biāo)簽的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無芯片電子標(biāo)簽，采用雙面的介質(zhì)基板，包括上層的導(dǎo)電圖形層、中間層的介質(zhì)層和底層的導(dǎo)體地，所述導(dǎo)電圖形層是由六個(gè)大小不等的矩形互補(bǔ)開口諧振微帶環(huán)和50歐姆特性阻抗信號(hào)傳輸微帶線構(gòu)成，所述六個(gè)不同大小的矩形互補(bǔ)開口諧振微帶環(huán)在介質(zhì)板上構(gòu)成6bits編碼的諧振電路，通過改變不同矩形互補(bǔ)開口諧振微帶環(huán)尺寸，調(diào)節(jié)相應(yīng)矩形互補(bǔ)開口諧振微帶環(huán)的諧振頻率，通過增加或者去掉矩形互補(bǔ)開口諧振微帶環(huán)實(shí)現(xiàn)不同的編碼組合。本發(fā)明成本低，可與條形碼相比擬，但又彌補(bǔ)了條形碼的不足，可直接印刷或者制作到商品和貨物上；編碼容易，通過增加或者去掉互補(bǔ)諧振環(huán)就可以進(jìn)行各種編碼組合。
【專利說明】
-種無巧片電子標(biāo)簽
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及射頻微波電路技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種無忍片電子標(biāo)簽。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，RFID技術(shù)已經(jīng)深入到人們生活的方方面面，但是傳 統(tǒng)帶忍片的RFID電子標(biāo)簽成本高，因此限制了RFID技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。傳統(tǒng)標(biāo)簽成本主要 取決于忍片成本，為了降低傳統(tǒng)標(biāo)簽的成本，無忍片標(biāo)簽被提出來了。無忍片標(biāo)簽主要分為 基于時(shí)域無忍片標(biāo)簽，基于頻域無忍片標(biāo)簽和空間域無忍片標(biāo)簽。基于時(shí)域無忍片標(biāo)簽主 要是由SAW或者微帶線組成，如文獻(xiàn)1:J. C. Liu and J. H. Yao, Wireless RF identification system based on SAW. IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 55, no. 2, pp. 958-961, Feb. 2008.公開了基于SAW的無忍片標(biāo) 簽?zāi)軌驖M足所需的數(shù)據(jù)容量，在時(shí)域進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼，標(biāo)簽天線接收到讀寫器發(fā)射的問詢信 號(hào)，然后通過聲表面濾波器(SAW)介質(zhì)，形成一個(gè)脈沖編碼調(diào)制信號(hào)。但是它使用高成本的 壓電材料，它的成本已經(jīng)接近傳統(tǒng)帶忍片的標(biāo)簽，而且非平坦不能完全印刷。文獻(xiàn)2: A. Chamarti; K. Varahramyan. Transmission delay line-based ID generation circuit for RFID applications, IEEE Microwave and Wireless Components Letters.2006,16 (11): 588-590.公開了基于ID生成電路時(shí)域工作的傳輸延遲線的無忍片標(biāo)簽，它把輸入信 號(hào)和延遲信號(hào)疊加形成二進(jìn)制編碼信號(hào)，標(biāo)簽體積較大，編碼容量較小。基于頻域的無忍片 標(biāo)簽是通過諧振器改變頻譜結(jié)構(gòu)從而達(dá)到編碼目的。每個(gè)諧振器對(duì)應(yīng)一個(gè)比特編碼，通過 增加或缺失不同的諧振器，在頻譜上出現(xiàn)諧振或者諧振消失，形成頻域的信息編碼。如通過 放置一定數(shù)量的諧振頻率不一樣的天線，編碼容量取決于諧振器或天線數(shù)目。文獻(xiàn)3:F. Costa; S. Genovesi; A. Monorchio. Normalization-Free Chipless RFIDs by Using Dual-Polarized Interrogation. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 2016,64(1) :310-318.公開了利用微帶矩形環(huán)諧振器嵌套構(gòu)成頻域編碼的無 芯片標(biāo)簽，通過增加微帶矩形環(huán)的個(gè)數(shù)增加編碼容量。文獻(xiàn)4:FENG C X，ZHANG W M，LI L, et al. Angle-Based Chipless RFID Tag with High Capacity and Insensitivity to Polarization [J]. IEEE Transactions on Antennas 過nd Propagation， 2015， 63 (4): 1789-1797.公開了基于空間角度編碼的無芯片標(biāo)簽，散射體設(shè)計(jì)成V字形，通過測(cè)量 正交方向上場(chǎng)強(qiáng)的大小確定V字形的兩個(gè)臂之間的夾角，進(jìn)而進(jìn)行編碼。文獻(xiàn)5:C.M.Nijas, 民.Dinesh,U.Deepak et al. Chipless 民FID Tag Using Multiple Microstrip Open Stub 民esonators[J]. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2012.60 (9).pp:4429-4432.公開了利用L型的開路枝節(jié)產(chǎn)生諧振頻率，用緊湊的超寬帶天線代替了 單級(jí)圓形天線，減小了標(biāo)簽的面積，但是這種標(biāo)簽還是需要接收和發(fā)射兩面正交極化的天 線D文南犬6:Isaac Balbin, Nemai Chandra Karmakar. Phase-Encoded Chipless 民FID Transponder for Large-Scale Low-Cost Applications[J]. IEEE Microwave and Wireless Components Letters. 2009. 19(8).pp:509-511.公開了基于頻域的相位編碼 無忍片標(biāo)簽，由=個(gè)開路的高阻微帶貼片天線組成3bits的無忍片標(biāo)簽，根據(jù)反向散射信號(hào) 的相位特征區(qū)分信號(hào)。
[0003] 文獻(xiàn)7:F. Falcone, T. Lopetegi, J.D. Baena, et al. Effective P^egative- Stopband Microstrip Lines Based on Complementary Split Ring Resonators. IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 2004,14(6) :280-282.公開了圓環(huán)形互 補(bǔ)開口諧振環(huán)(CSRR)結(jié)構(gòu)在射頻微波頻段具有高品質(zhì)因數(shù)特性，因此特別適用于基于頻域 編碼的無忍片標(biāo)簽的設(shè)計(jì)。將圓環(huán)形的互補(bǔ)開口諧振環(huán)變形為矩形互補(bǔ)開口諧振環(huán)，將不 同尺寸的互補(bǔ)開口諧振微帶環(huán)放置在主信號(hào)傳輸線旁邊，利用它們的帶阻特性，在頻譜上 實(shí)現(xiàn)帶阻特征，通過增加或者去掉對(duì)應(yīng)特定帶阻頻率的CSRR結(jié)構(gòu)就可W獲得不同編碼的編 碼狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)單、容易印刷或者制作、成本低用于物流領(lǐng)域的射 頻無忍片電子標(biāo)簽，W解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案： 一種無忍片電子標(biāo)簽，采用雙面的介質(zhì)基板，包括上層的導(dǎo)電圖形層、中間層的介質(zhì)層 和底層的導(dǎo)體地，所述導(dǎo)電圖形層是由六個(gè)大小不等的矩形互補(bǔ)開口諧振微帶環(huán)和50歐姆 特性阻抗信號(hào)傳輸微帶線構(gòu)成，所述六個(gè)不同大小的矩形互補(bǔ)開口諧振微帶環(huán)在介質(zhì)板上 構(gòu)成6bits編碼的諧振電路，通過改變不同矩形互補(bǔ)開口諧振微帶環(huán)尺寸，調(diào)節(jié)相應(yīng)矩形互 補(bǔ)開口諧振微帶環(huán)的諧振頻率，通過增加或者去掉矩形互補(bǔ)開口諧振微帶環(huán)實(shí)現(xiàn)不同的編 碼組合。
[0006] 作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述矩形互補(bǔ)開口諧振微帶環(huán)和信號(hào)主傳輸線之間的 禪合作用使其具有一定的間距。
[0007] 作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案:通過標(biāo)簽諧振器帶阻傳輸特性可W得到標(biāo)簽的信息 編碼。
[0008] 作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：不同尺寸的CSRR電路放置在信號(hào)主傳輸微帶線旁 邊，通過其帶阻特性，在輸出頻譜上實(shí)現(xiàn)不同的編碼組合。
[0009] 作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案:導(dǎo)電材料為銅皮、侶皮、導(dǎo)電有機(jī)材料或?qū)щ娔?br>[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是： (1)成本低，可與條形碼相比擬，但又彌補(bǔ)了條形碼的不足，可直接印刷或者制作到商 品和貨物上。
[0011] (2)編碼容易，通過增加或者去掉互補(bǔ)諧振環(huán)就可W進(jìn)行各種編碼組合。
【附圖說明】
[0012] 圖1為無忍片電子標(biāo)簽中編碼為mill完整標(biāo)簽圖。
[0013] 圖2為無忍片電子標(biāo)簽中CSRR結(jié)構(gòu)無忍片標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)參數(shù)圖。
[0014] 圖3為無忍片電子標(biāo)簽中圖1編碼mill的頻譜結(jié)構(gòu)圖。
[0015] 圖4為無忍片電子標(biāo)簽中編碼為101010的標(biāo)簽諧振器結(jié)構(gòu)圖。
[0016] 圖5為無忍片電子標(biāo)簽中圖4標(biāo)簽的頻譜結(jié)構(gòu)。
[0017] 圖6為無忍片電子標(biāo)簽中編碼為OlOlOl標(biāo)簽諧振器結(jié)構(gòu)圖。
[0018] 圖7為無忍片電子標(biāo)簽中圖6標(biāo)簽的頻譜結(jié)構(gòu)。
[0019] 圖8為無忍片電子標(biāo)簽中編碼為110011的標(biāo)簽諧振器結(jié)構(gòu)圖。
[0020] 圖9為無忍片電子標(biāo)簽中圖8標(biāo)簽的頻譜結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于 本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022] 本發(fā)明是在Rogers 4350基板上實(shí)現(xiàn)，包括上層圖形區(qū)（金屬層），下層介質(zhì)層。不 同尺寸的CSRR電路放置在信號(hào)主傳輸微帶線旁邊，通過其帶阻特性，在輸出頻譜上實(shí)現(xiàn)不 同的編碼組合。6個(gè)尺寸不等的CSRR結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了 6比特的編碼容量，如圖1，信號(hào)主傳輸線兩 端接收發(fā)正交的兩面UWB天線。每個(gè)CSRR結(jié)構(gòu)和50歐姆的信號(hào)傳輸微帶線距離為S，信號(hào)傳 輸微帶線的寬度為W，長(zhǎng)度根據(jù)CSRR結(jié)構(gòu)的數(shù)目而定。最大尺寸的CSRR大的開口微帶環(huán)長(zhǎng)為 LI,寬度為L(zhǎng)2,每個(gè)CSRR結(jié)構(gòu)的兩個(gè)開口微帶環(huán)四個(gè)邊相距為d，微帶環(huán)的微帶寬度為W1，兩 個(gè)互補(bǔ)的微帶開口諧振環(huán)的開口長(zhǎng)度為C。
[0023] 所述CSRR型無忍片標(biāo)簽由6個(gè)CSRR諧振器構(gòu)成，第二個(gè)CSRR外層開口微帶環(huán)的邊 長(zhǎng)比第一個(gè)CSRR外層開口微帶環(huán)的邊長(zhǎng)小曰，即相鄰的CSRR外層矩形開口微帶環(huán)邊長(zhǎng)相差 曰，相距山。如果相鄰縫隙間的長(zhǎng)度差很小，諧振頻率就會(huì)靠的很近，大編碼容量的CSRR無忍 片電子標(biāo)簽邊長(zhǎng)差可W取得很小，一般取1mm，但是不能過小，過小會(huì)造成諧振頻率區(qū)分困 難，將來造成誤碼。如果CSRR邊長(zhǎng)的長(zhǎng)度差過大，就會(huì)降低編碼效率，進(jìn)而增大標(biāo)簽的面積。 在6bits矩形互補(bǔ)開口諧振環(huán)無忍片電子標(biāo)簽中，為了使諧振點(diǎn)均勻的分布在4G化到SG^ 的頻段里，相鄰CSRR諧振器邊長(zhǎng)的長(zhǎng)度差取0.5mm。
[0024] 所述6bits矩形互補(bǔ)開口諧振環(huán)無忍片電子標(biāo)簽的信號(hào)主傳輸線的輸入和輸出端 口接超寬帶收發(fā)正交的微帶天線，讀卡器發(fā)送一個(gè)脈沖問詢信號(hào)，無忍片標(biāo)簽利用其帶阻 結(jié)構(gòu)的諧振器改變此脈沖信號(hào)的頻譜，相當(dāng)于把數(shù)據(jù)編碼到了頻譜中，然后通過此無忍片 標(biāo)簽的發(fā)射天線將編碼的數(shù)據(jù)發(fā)回到讀卡器。
[0025] 請(qǐng)參閱圖1，是編碼為mill無忍片標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)圖，六個(gè)變長(zhǎng)不等的互補(bǔ)開口諧振 環(huán)放置在信號(hào)傳輸微帶線的一邊，距離寬度W=I.07 mm，特性阻抗為50歐姆的微帶線的距離 為S=O.5 mm，此微帶線兩端接收發(fā)正交的超寬帶微帶貼片天線。
[0026] 請(qǐng)參閱圖2中介質(zhì)板寬度W=20 mm，介質(zhì)板長(zhǎng)度L=42.5 mm，邊長(zhǎng)最短的矩形互補(bǔ)諧 振環(huán)邊長(zhǎng)^=12=3.5 mm，矩形互補(bǔ)諧振環(huán)微帶的寬度Wi=O. 5 mm，外面的矩形開口諧振環(huán)和 內(nèi)部的矩形開口諧振環(huán)之間的距離d=0.5 mm,相鄰的矩形互補(bǔ)開口諧振環(huán)之間的距離dl=2 mm，每個(gè)互補(bǔ)開口環(huán)開口的寬度C=O . 25 mm，相鄰矩形互補(bǔ)開口諧振環(huán)邊長(zhǎng)長(zhǎng)度相差0.5 ITim O
[0027] 介質(zhì)板采用Rogers4350,相對(duì)介電常數(shù)= 3. 6日，損耗角正切遜1..:泣'三:::日，，日燦。
[0028] 請(qǐng)參閱圖3是編碼為mill時(shí)矩形開口互補(bǔ)諧振環(huán)無忍片標(biāo)簽反射波的傳輸特性 頻譜仿真曲線，諧振頻率分別在4.05細(xì)Z，4.59細(xì)Z，5.21細(xì)Z，5.74GHz，6.46GHz，7.35GHz處。
[0029] 請(qǐng)參閱圖4時(shí)編碼為101010時(shí)矩形開口互補(bǔ)諧振環(huán)無忍片標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)圖，去掉了 諧振頻率為4.59G化，5.74G化，7.35G化對(duì)應(yīng)的舉行開口互補(bǔ)諧振環(huán)諧振器。
[0030] 請(qǐng)參閱圖5是編碼為101010時(shí)矩形開口互補(bǔ)諧振環(huán)無忍片標(biāo)簽傳輸特性頻譜仿真 曲線，諧振頻率分別在3.91G化，5.22G化，6.5G化處。和IDl 11111對(duì)比發(fā)現(xiàn)只有第一個(gè)諧振 頻率有偏差，大概偏離140MHz。
[0031] 請(qǐng)參閱圖6是編碼為OlOlOl時(shí)矩形開口互補(bǔ)諧振環(huán)無忍片標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)圖，去掉了 諧振頻率為4.05G化，5.21G化，6.46G化對(duì)應(yīng)的矩形開口互補(bǔ)諧振環(huán)諧振器。
[0032] 請(qǐng)參閱圖7是編碼為OlOlOl時(shí)矩形開口互補(bǔ)諧振環(huán)無忍片標(biāo)簽傳輸特性頻譜仿真 曲線，諧振頻率分別在4.52GHz，5.75G化，7.12G化處。和IDl 11111對(duì)比發(fā)現(xiàn)只有第六個(gè)諧振 頻率有偏差，大概偏離230MHz。
[0033] 請(qǐng)參閱圖8是編碼為110011時(shí)矩形開口互補(bǔ)諧振環(huán)無忍片標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)圖，去掉了 諧振頻率為5.21G化，5.74G化對(duì)應(yīng)的矩形開口互補(bǔ)諧振環(huán)諧振器。
[0034] 請(qǐng)參閱圖9是編碼為110011時(shí)矩形開口互補(bǔ)諧振環(huán)無忍片標(biāo)簽傳輸特性頻譜仿真 曲線，諧振頻率分別在3.96G化，4.53G化，6.41G化，7.07GH處。和IDl 11111對(duì)比發(fā)現(xiàn)諧振頻 率偏差最大的是第六個(gè)諧振頻率，大概偏離280MHz。
[0035] 本說明僅僅列舉了六個(gè)不同尺寸矩形互補(bǔ)開口諧振環(huán)諧振器四種編碼組合，其它 編碼時(shí)組合也是遵循上述規(guī)律。
[0036] 對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在 不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠W其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論 從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán) 利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有 變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所設(shè)及的權(quán)利要求。
[0037] 此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加 W描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包 含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的運(yùn)種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可W經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員 可W理解的其他實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種無芯片電子標(biāo)簽，采用雙面的介質(zhì)基板，其特征在于，包括上層的導(dǎo)電圖形層、 中間層的介質(zhì)層和底層的導(dǎo)體地，所述導(dǎo)電圖形層是由六個(gè)大小不等的矩形互補(bǔ)開口諧振 微帶環(huán)和50歐姆特性阻抗信號(hào)傳輸微帶線構(gòu)成，所述六個(gè)不同大小的矩形互補(bǔ)開口諧振微 帶環(huán)在介質(zhì)板上構(gòu)成6bits編碼的諧振電路，通過改變不同矩形互補(bǔ)開口諧振微帶環(huán)尺寸， 調(diào)節(jié)相應(yīng)矩形互補(bǔ)開口諧振微帶環(huán)的諧振頻率，通過增加或者去掉矩形互補(bǔ)開口諧振微帶 環(huán)實(shí)現(xiàn)不同的編碼組合。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無芯片電子標(biāo)簽，其特征在于，所述矩形互補(bǔ)開口諧振微帶環(huán) 和信號(hào)主傳輸線之間的耦合作用使其具有一定的間距。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無芯片電子標(biāo)簽，其特征在于，通過標(biāo)簽諧振器帶阻傳輸特性 可以得到標(biāo)簽的信息編碼。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無芯片電子標(biāo)簽，其特征在于，不同尺寸的CSRR電路放置在信 號(hào)主傳輸微帶線旁邊，通過其帶阻特性，在輸出頻譜上實(shí)現(xiàn)不同的編碼組合。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無芯片電子標(biāo)簽，其特征在于，導(dǎo)電材料為銅皮、鋁皮、導(dǎo)電有 機(jī)材料或?qū)щ娔?br>【文檔編號(hào)】G06K19/067GK105956645SQ201610314968
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月13日
【發(fā)明人】馬中華, 楊光松, 邢海濤, 陳彭
【申請(qǐng)人】集美大學(xué)