專利名稱：具有改進(jìn)型偶極子天線的rfid標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及用于物品管理的射頻識別(RFID)系統(tǒng)，更具體地講，涉及RFID標(biāo)簽。
背景技術(shù)：
射頻識別(RFID)技術(shù)事實(shí)上已廣泛用于包括運(yùn)輸、制造、廢物管理、郵件跟蹤、航 空行李核對和高速公路收費(fèi)管理在內(nèi)的每個行業(yè)。RFID系統(tǒng)常用于防止從保護(hù)區(qū)域(例如 圖書館或零售店)未經(jīng)授權(quán)地帶走物品。RFID系統(tǒng)常常包括位于保護(hù)區(qū)域出口處附近的詢問區(qū)或詢問走廊，以檢測附接到 受保護(hù)物品上的RFID標(biāo)簽。每個標(biāo)簽通常都包含唯一標(biāo)識附接有該標(biāo)簽的物品的信息。該 物品可以為圖書、制品、車輛、動物或個人、或者事實(shí)上任何其他有形物體。還可以提供特定 應(yīng)用所需的關(guān)于該物品的附加數(shù)據(jù)。為了檢測標(biāo)簽，RF讀取器經(jīng)天線輸出RF信號，以在詢問走廊內(nèi)產(chǎn)生電磁場。該電 磁場會激發(fā)走廊內(nèi)的標(biāo)簽。繼而，標(biāo)簽會生成特征響應(yīng)。具體地講，標(biāo)簽在被激活之后，會 采用預(yù)定義的協(xié)議進(jìn)行通信，使得RFID讀取器可以接收來自走廊內(nèi)的一個或多個標(biāo)簽的 識別信息。如果通信結(jié)果顯示物品未經(jīng)授權(quán)就被帶走，則RFID系統(tǒng)會啟動某些適當(dāng)?shù)陌踩?措施，例如響起聲音警報、鎖住出口大門等。

發(fā)明內(nèi)容
本公開整體上描述了 RFID標(biāo)簽，其被設(shè)計成使得該標(biāo)簽既隱蔽又不易被人手或 其他身體部位阻擋以致無法接收詢問信號。具體地講，該RFID標(biāo)簽被設(shè)計成具有狹長的 外觀，使得可以將該標(biāo)簽放置在圖書表面或內(nèi)部對于不留意的觀察者來說不顯眼的位置， 而且當(dāng)人手握在書的幾何中心線上或附近的書脊處時，標(biāo)簽延伸到手部以外的位置。根據(jù) 本公開的技術(shù)，UHFRFID標(biāo)簽的寬度可以小于約10mm(約0.4英寸)、并且長度可以大于約 100mm(約4英寸)。更優(yōu)選地，根據(jù)本公開設(shè)計的UHF RFID標(biāo)簽的寬度可以小于約7mm(約 0. 3英寸)，長度可以介于約125mm和140mm之間(約5至5. 5英寸)，甚至更優(yōu)選地介于約 130mm和135mm之間。這樣，本文所述的UHF RFID標(biāo)簽的寬度使得標(biāo)簽可以被設(shè)置在對于 不留意的觀察者來說不顯眼的位置(例如書的訂口或書脊內(nèi))，同時UHF RFID標(biāo)簽的長度 使得標(biāo)簽即使部分地被人手覆蓋，也可以接收詢問信號。在一個實(shí)施例中，用于射頻識別(RFID)標(biāo)簽的偶極子天線包括直偶極段和環(huán)段， 其中直偶極段由第一導(dǎo)線形成，環(huán)段由第二導(dǎo)線形成并且電連接到直偶極段。偶極子天線 的寬度小于或等于第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線中較小者的寬度的四倍。在另一個實(shí)施例中，射頻識別(RFID)標(biāo)簽包括改進(jìn)型偶極子天線和電連接到該 改進(jìn)型偶極子天線的集成電路。改進(jìn)型偶極子天線包括直偶極段和環(huán)段，其中直偶極段由 第一導(dǎo)線形成，環(huán)段由第二導(dǎo)線形成并且電連接到直偶極段。改進(jìn)型偶極子天線的寬度小 于約6毫米(mm)，長度大于約100mm ；并且在附圖和下文的說明中將示出一個或多個實(shí)施例的細(xì)節(jié)?？梢詮恼f明、附圖及權(quán)
4利要求中清楚地了解實(shí)施例的其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)。


圖1為示出用于管理多個物品的射頻識別(RFID)系統(tǒng)的框圖。圖2A和2B為示出附接到物品上的RFID標(biāo)簽的示意圖。圖3A和3B為示出附接到物品上的RFID標(biāo)簽的示意圖。圖4為示出具有改進(jìn)型偶極子天線的示例性RFID標(biāo)簽的示意圖。圖5為示出具有改進(jìn)型偶極子天線的另一個示例性RFID標(biāo)簽的示意圖。圖6為示出具有改進(jìn)型偶極子天線的另一個示例性RFID標(biāo)簽的示意圖。圖7A為示出具有改進(jìn)型偶極子天線的另一個示例性RFID標(biāo)簽的示意圖，其中天 線包括實(shí)例折疊偶極段。圖7B為示出具有改進(jìn)型偶極子天線的另一個示例性RFID標(biāo)簽的示意圖，其中天 線包括另一個實(shí)例折疊偶極段。圖8為示出具有改進(jìn)型偶極子天線的另一個示例性RFID標(biāo)簽的示意圖。圖9為示出根據(jù)本公開的技術(shù)設(shè)計的RFID標(biāo)簽的示例性RFID信號強(qiáng)度的曲線 圖。圖10為示出根據(jù)本公開的技術(shù)設(shè)計的RFID標(biāo)簽的另一種示例性RFID信號強(qiáng)度 的另一個曲線圖。圖11為示出根據(jù)本公開的技術(shù)設(shè)計的RFID標(biāo)簽的示例性RFID信號強(qiáng)度的曲線圖。圖12為示出根據(jù)本公開的技術(shù)設(shè)計的RFID標(biāo)簽的另一種示例性RFID信號強(qiáng)度 的另一個曲線圖。圖13為信號強(qiáng)度比較圖，圖中比較了具有常規(guī)偶極子天線的RFID標(biāo)簽與兩個具 有根據(jù)本公開的技術(shù)設(shè)計的改進(jìn)型偶極子天線的RFID標(biāo)簽的經(jīng)實(shí)驗測得的信號強(qiáng)度。圖14A和14B示出示例性阻抗作為變化的天線長度的函數(shù)而改變。圖15A和15B為示例性阻抗作為變化的環(huán)段長度的函數(shù)而改變的曲線圖。圖16A和16B為示例性阻抗作為環(huán)寬度的函數(shù)而改變的曲線圖。圖17A和17B為示例性阻抗作為環(huán)段偏離改進(jìn)型偶極子天線直段的幾何中心線的 距離的函數(shù)而改變的曲線圖。圖18示出作為環(huán)偏移量的函數(shù)的輻射圖案。圖19A和19B為史密斯圓圖，示出了常規(guī)偶極子天線和根據(jù)本公開的技術(shù)設(shè)計的 天線的總阻抗。
具體實(shí)施例方式被配置成在射頻頻譜的超高頻(UHF)頻段(如300MHz和3GHz之間)工作的RFID 系統(tǒng)可以提供若干優(yōu)點(diǎn)，包括增大讀取范圍、提高讀取速度、降低標(biāo)簽成本、減小標(biāo)簽尺寸 等。然而，UHF頻段的信號可能會因位于詢問設(shè)備和RFID標(biāo)簽之間的物體而衰減。特別地， 位于詢問設(shè)備和RFID標(biāo)簽之間的物體引起的衰減可以導(dǎo)致信號強(qiáng)度降低到不足以進(jìn)行詢 問的程度。例如，人的手或其他身體部位可以阻擋詢問信號，使其無法到達(dá)RFID標(biāo)簽，或無
5法以足夠的強(qiáng)度到達(dá)RFID標(biāo)簽。常規(guī)UHF RFID標(biāo)簽設(shè)計通常分為兩類標(biāo)簽通過簡單檢查難以(若非不可能)找 到的隱蔽小標(biāo)簽，以及易于找到的大標(biāo)簽。常規(guī)隱蔽標(biāo)簽通常長度小于約100mm(約4英 寸)，并且寬度至少約13mm(約1/2英寸)。這樣的尺寸使得常規(guī)UHF RFID標(biāo)簽特別容易 被阻擋(例如被人手阻擋)。對于設(shè)置在訂口(書脊附近的區(qū)域，書本每一頁的一側(cè)邊緣 在該處裝訂到書的裝訂線內(nèi))或書脊內(nèi)的標(biāo)簽，用一只手握住書脊就可以阻擋標(biāo)簽，使其 無法被詢問。因此，人們可以不小心或故意用手遮住RFID標(biāo)簽，導(dǎo)致無法接收詢問信號，從 而能夠未經(jīng)授權(quán)地將物品帶出保護(hù)區(qū)。另一方面，對于較大的常規(guī)RFID標(biāo)簽來說，詢問信 號不容易被遮擋。然而，較大的RFID標(biāo)簽被設(shè)置在圖書內(nèi)部或表面容易找到的位置處。因 此，較大的常規(guī)RFID標(biāo)簽容易被從附接有該標(biāo)簽的物品上物理移除。根據(jù)本文所述技術(shù)設(shè)計的RFID標(biāo)簽包括改進(jìn)型偶極子天線，其由連接到導(dǎo)電環(huán) 段的偶極子天線段形成。如下文所詳細(xì)描述的，該改進(jìn)型偶極子天線的導(dǎo)電環(huán)段使這種天 線的信號強(qiáng)度比常規(guī)偶極子天線的信號強(qiáng)度更大。此外，導(dǎo)電環(huán)段還提供了改善的阻抗匹 配能力，使得改進(jìn)型偶極子天線可以匹配RFID標(biāo)簽的集成電路(IC)芯片的阻抗。根據(jù)本文所述技術(shù)設(shè)計的RFID標(biāo)簽和改進(jìn)型偶極子天線使得標(biāo)簽既隱蔽，又不 容易被人的手或其他身體部位阻擋以致無法接收詢問信號。具體地講，該RFID標(biāo)簽具有狹 長的外觀，使得可以將該標(biāo)簽放置在圖書表面或內(nèi)部對于不留意的觀察者來說不顯眼的位 置，而且當(dāng)人手握在書的幾何中心線上或附近的書脊處時，標(biāo)簽延伸到手部所握位置以外 的位置。根據(jù)本公開的技術(shù)，UHF RFID標(biāo)簽的寬度可以小于約10mm(約0.4英寸)，并且 大于約100mm(約4英寸)。更優(yōu)選地，根據(jù)本公開設(shè)計的UHF RFID標(biāo)簽的寬度可以小于 約7mm (約0. 3英寸)，甚至更優(yōu)選地小于約4mm (約0. 15英寸)。該UHF RFID標(biāo)簽的長度 更優(yōu)選地介于約125mm和140mm之間(約5至5. 5英寸)，甚至更優(yōu)選地介于約130mm和 135mm之間。這樣，本文所述的UHF RFID標(biāo)簽的寬度使得標(biāo)簽可以被設(shè)置在對于不留意的 觀察者來說不顯眼的位置處(如書的訂口或書脊內(nèi))，同時該UHF RFID標(biāo)簽的長度使得標(biāo) 簽即使部分地被人手覆蓋，也可以接收詢問信號。圖1為示出用于管理多個物品的射頻識別(RFID)系統(tǒng)2的框圖。在圖1所示的 實(shí)例中，RFID系統(tǒng)2管理位于保護(hù)區(qū)域4內(nèi)的多個物品。為了本文描述方便，假設(shè)該保護(hù) 區(qū)域為圖書館，而物品則為要借出的圖書或其他物品。雖然本文所述系統(tǒng)將是關(guān)于檢測已 登記的RFID標(biāo)簽以防止物品被未經(jīng)授權(quán)地帶出某場所，但應(yīng)當(dāng)理解，本公開的技術(shù)不僅限 于這個方面。例如，在不脫離本公開范圍的情況下，RFID系統(tǒng)2也可以用來確定其他種類 的狀態(tài)或類型信息。此外，本文所述技術(shù)不依賴于使用RFID系統(tǒng)2的具體應(yīng)用。RFID系 統(tǒng)2可用來管理處于多個其他類型的被保護(hù)環(huán)境內(nèi)的物品。RFID系統(tǒng)2可以(例如)用 來防止物品被未經(jīng)授權(quán)地帶出公司、律師事務(wù)所、政府機(jī)構(gòu)、醫(yī)院、銀行、零售商店或其他場 所，或者僅僅用來在上述場所內(nèi)跟蹤物品。保護(hù)區(qū)域4內(nèi)的每件物品(例如圖書6)可以包括附接到對應(yīng)物品上的RFID標(biāo)簽 (圖1未示出)。RFID標(biāo)簽可通過壓敏粘合劑、條帶或任何其他合適的附接方式附接到物品 上。將RFID標(biāo)簽設(shè)置在對應(yīng)物品上，使得RFID系統(tǒng)2可以通過射頻(RF)信號將有關(guān)物品 的說明與對應(yīng)的RFID標(biāo)簽關(guān)聯(lián)起來。例如，將RFID標(biāo)簽設(shè)置在物品上，使得RFID系統(tǒng)2 中的一個或多個詢問設(shè)備可以將與物品有關(guān)的說明或其他信息相關(guān)聯(lián)。在圖1的實(shí)例中，RFID系統(tǒng)2的詢問設(shè)備包括手持RFID讀出器8、臺式讀出器10、架式讀出器12和出口控制 系統(tǒng)14。通過產(chǎn)生RF詢問信號并將信號經(jīng)天線發(fā)射到對應(yīng)標(biāo)簽，手持RFID讀出器8、臺式 讀出器10、架式讀出器12和出口控制系統(tǒng)14(本文統(tǒng)稱“詢問設(shè)備”)可以詢問附接到物 品上的一個或多個RFID標(biāo)簽。RFID標(biāo)簽通過天線(設(shè)置在RFID標(biāo)簽內(nèi)部或以其他方式連接到RFID標(biāo)簽上)接 收來自詢問設(shè)備中的一個的詢問信號。如果詢問信號的場強(qiáng)超過讀出閾值，RFID標(biāo)簽將被 激活，并通過發(fā)射RF響應(yīng)信號做出相應(yīng)。也就是說，RFID標(biāo)簽的天線使標(biāo)簽可以吸收充足 的能量來為連接到該天線的IC芯片供電。通常，根據(jù)詢問信號中所含的一個或多個命令， IC芯片會驅(qū)動RFID標(biāo)簽的天線，以輸出會被對應(yīng)的詢問設(shè)備檢測到的響應(yīng)信號。響應(yīng)信號 可以包含關(guān)于RFID標(biāo)簽及其相關(guān)物品的信息。這樣，詢問設(shè)備會詢問RFID標(biāo)簽，以獲得與 物品相關(guān)的信息，例如物品說明、物品狀態(tài)、物品位置等。臺式讀出器10可以(例如)連接到計算設(shè)備18，以便通過詢問物品收集流通信 息。用戶(如圖書管理員)可以將物品(如圖書6)置于臺式讀出器10上或其附近，以便 登記顧客借閱圖書6或顧客歸還圖書6。臺式讀出器10詢問圖書6的RFID標(biāo)簽，并向計算 設(shè)備18提供從圖書6的RFID標(biāo)簽的響應(yīng)信號中獲取的信息。該信息可以(例如)包括圖 書6的識別信息(如書名、作者或圖書ID號)、圖書6的還書日期或借出日期、以及借閱該 圖書的顧客的姓名。在一些情況下，顧客可以具有與該顧客相關(guān)聯(lián)的RFID標(biāo)簽(如徽章或 卡)，在顧客借得物品之前或之后也要對該標(biāo)簽進(jìn)行掃描。又如，圖書管理員可以使用手持讀出器8詢問圖書館內(nèi)的遠(yuǎn)程物品(例如擱架上 的物品)，以獲取與物品相關(guān)的位置信息。具體地講，圖書管理員可以在圖書館內(nèi)走動，并使 用手持讀出器8詢問擱架上的圖書，以確定在擱架上的是什么書。擱架也可以包括RFID標(biāo) 簽，該標(biāo)簽可以被詢問，以顯示具體的書在哪個擱架上。在一些情況下，手持讀出器8也可 以用于收集流通信息。換句話講，圖書管理員可以使用手持讀出器8為顧客辦理還書和借 書手續(xù)。架式讀出器12也可以詢問位于擱架上的圖書以生成位置信息。具體地講，架式讀 出器12可以包括沿擱架底部設(shè)置或設(shè)置在擱架側(cè)面上的天線，該天線可以詢問位于架式 讀出器12的擱架上的圖書，以確定該擱架上的圖書的種類。在架式讀出器12上的詢問可 以(例如)每周、每日或每小時進(jìn)行一次。詢問設(shè)備可以連接到物品管理系統(tǒng)16，以將詢問過程收集到的信息傳送到物品管 理系統(tǒng)16。這樣，物品管理系統(tǒng)16就充當(dāng)場所內(nèi)每件物品的相關(guān)信息形成的中央數(shù)據(jù)庫。 詢問設(shè)備可以經(jīng)一個或多個有線接口、無線接口、或通過一個或多個有線或無線網(wǎng)絡(luò)連接 到物品管理系統(tǒng)16。例如，計算設(shè)備18和/或架式讀出器12可以經(jīng)有線或無線網(wǎng)絡(luò)(如 局域網(wǎng)(LAN))連接到物品管理系統(tǒng)16。又如，手持讀出器8可以經(jīng)有線接口(如USB電 纜)或無線接口(例如紅外(IR)接口或藍(lán)牙(BluetoothTM)接口 )連接到物品管理系統(tǒng) 16。物品管理系統(tǒng)14也可以通過網(wǎng)絡(luò)或以其他方式連接到位于多個位置的一個或多 個計算設(shè)備，以便用戶(例如圖書管理員或顧客)能夠訪問物品的相關(guān)數(shù)據(jù)。例如，用戶可 以請求得知具體物品(如圖書)的位置和狀態(tài)。物品管理系統(tǒng)14可以從數(shù)據(jù)庫中檢索物品 信息，并且告訴用戶物品最后放置的位置或有關(guān)物品是否已經(jīng)借出的狀態(tài)信息。這樣，RFID系統(tǒng)2可以用于收集保護(hù)區(qū)域4內(nèi)的物品的分類和流通信息。在一些實(shí)施例中，詢問設(shè)備(例如出口控制系統(tǒng)14)可以不用來詢問RFID標(biāo)簽以 收集信息，而是用來檢測物品是否被未經(jīng)授權(quán)地帶出保護(hù)區(qū)域4。出口控制系統(tǒng)14可以包 括格子19A和19B(統(tǒng)稱“格子19”)，這些格子限定了位于保護(hù)區(qū)域4出口附近的詢問區(qū)或 詢問走廊。格子19包括一個或多個天線，用于在RFID標(biāo)簽通過走廊時對標(biāo)簽進(jìn)行詢問，以 確定將附接該RFID標(biāo)簽的物品帶走是否經(jīng)過授權(quán)。如果物品被未經(jīng)授權(quán)地帶走(例如以 不當(dāng)方式將圖書帶走)，則出口控制系統(tǒng)14會啟動適當(dāng)?shù)陌踩胧?，例如響起聲音警報、鎖 住出口大門等。RFID系統(tǒng)2可以被配置成在RF頻譜的超高頻(UHF)頻段(如300MHz與3GHz之 間)工作。在一個示例性實(shí)施例中，RFID系統(tǒng)2可以被配置成在從約902MHz至928MHz 的UHF頻段工作。不過，RFID系統(tǒng)2也可以被配置成在UHF頻段的其他部分工作，例如在 868MHz (即歐洲UHF頻段)或955MHz (即日本UHF頻段)附近工作。在RF頻譜的UHF頻段 內(nèi)工作可以提供若干優(yōu)點(diǎn)，其中包括擴(kuò)大讀取范圍、提高讀取速度、降低標(biāo)簽成本、減小標(biāo) 簽尺寸等。然而，UHF頻段的信號可能會因位于詢問設(shè)備和RFID標(biāo)簽之間的物體而衰減。 特別地，位于詢問設(shè)備和RFID標(biāo)簽之間的物體引起的衰減可以導(dǎo)致信號強(qiáng)度降低到不足 以進(jìn)行詢問的程度。人的手或其他身體部位可以阻擋詢問信號，使其無法到達(dá)RFID標(biāo)簽， 或無法以足夠的強(qiáng)度到達(dá)RFID標(biāo)簽。常規(guī)UHF RFID標(biāo)簽設(shè)計通常分為兩類標(biāo)簽通過簡單檢查難以(若非不可能)找 到的小標(biāo)簽，以及易于找到的大標(biāo)簽。常規(guī)隱蔽標(biāo)簽通常長度小于約100mm(約4英寸)，并 且寬度至少約13mm(約1/2英寸)。這樣的尺寸使得常規(guī)UHF RFID標(biāo)簽特別容易被阻擋 (例如被人手阻擋)。對于設(shè)置在訂口(書脊附近的區(qū)域，書本每一頁的一側(cè)邊緣在該處裝 訂到書的裝訂線內(nèi))或書脊內(nèi)的標(biāo)簽，用一只手握住書脊就可以阻擋標(biāo)簽，使其無法接收 詢問信號。因此，人們可以不小心或故意用手遮住RFID標(biāo)簽，使該標(biāo)簽無法接收詢問信號， 從而能夠未經(jīng)授權(quán)地將物品帶出保護(hù)區(qū)域4。另一方面，對于較大的常規(guī)RFID標(biāo)簽來說， 詢問信號不容易被遮擋。然而，較大的RFID標(biāo)簽被設(shè)置在圖書內(nèi)部或表面容易找到的位置 處。因此，較大的常規(guī)RFID標(biāo)簽容易被從附接有該標(biāo)簽的物品上物理移除。根據(jù)本文所述技術(shù)設(shè)計的RFID標(biāo)簽使得標(biāo)簽既隱蔽，又不容易被人的手或其他 身體部位阻擋以致無法接收詢問信號。具體地講，該RFID標(biāo)簽具有狹長的外觀，使得可 以將該標(biāo)簽放置在圖書表面或內(nèi)部對于不留意的觀察者來說不顯眼的位置，而且當(dāng)人手握 在書的幾何中心線上或附近的書脊處時，標(biāo)簽延伸到手部所握位置以外的位置。根據(jù)本 公開的技術(shù)，UHFRFID標(biāo)簽的寬度可以小于約10mm(約0. 4英寸)、并且長度可以大于約 100mm(約4英寸)。更優(yōu)選地，根據(jù)本公開設(shè)計的UHF RFID標(biāo)簽的寬度可以小于約7mm(約 0. 3英寸)，甚至更優(yōu)選地小于約4mm (約0. 15英寸)。該UHF RFID標(biāo)簽的長度更優(yōu)選地介 于約125mm和140mm之間(約5至5. 5英寸)，甚至更優(yōu)選地介于約130mm和135mm之間。 這樣，本文所述UHF RFID標(biāo)簽的寬度使得標(biāo)簽可以被設(shè)置在對于不留意的觀察者來說不顯 眼的位置處(如書的訂口或書脊內(nèi))，同時UHF RFID標(biāo)簽的長度使得標(biāo)簽即使部分地被人 手覆蓋，也可以接收詢問信號。圖2A和2B為示出附接到物品上的RFID標(biāo)簽20的示意圖。在圖2A和2B的實(shí)例 中，物品為圖書6。圖書6包括封面22、書脊24和多個書頁26。封面22可以為硬封面或軟封面。書脊24通常由與封面22相同的材料構(gòu)造而成。在圖2所示的實(shí)例中，RFID標(biāo)簽20 設(shè)置在圖書6內(nèi)的書脊24的內(nèi)部部分上。RFID標(biāo)簽20可以用壓敏粘合劑、條帶或任何其 他合適的附接方式附接到書脊24的內(nèi)部部分。例如，RFID標(biāo)簽20可以包括位于一側(cè)或兩 側(cè)上的可以附接到書脊24上的粘合劑層。RFID標(biāo)簽20可以在圖書生產(chǎn)過程中或生產(chǎn)之后 (例如購買后)設(shè)置在書脊24的內(nèi)部部分上。RFID標(biāo)簽20可以具有適當(dāng)?shù)某叽?，使其既隱蔽，又不易被人手或其他身體部位阻 擋以致無法接收詢問信號。RFID標(biāo)簽20的寬度可以讓RFID標(biāo)簽20沿大多數(shù)圖書(甚至 頁數(shù)相對少的圖書)的書脊24的內(nèi)部部分設(shè)置。如上所述，RFID標(biāo)簽20在X方向的寬度 可以小于10mm(小于約0. 4英寸)、更優(yōu)選地小于7mm、甚至更優(yōu)選地小于約4mm。RFID標(biāo)簽 20在Y方向的長度使得即使在有人將手放在圖書6的書脊24上時，也可以詢問RFID標(biāo)簽 20。換句話講，RFID標(biāo)簽20的長度被構(gòu)造成使得當(dāng)中等個頭的人在圖書6的幾何中心線 上或附近的書脊處握住該圖書時，RFID標(biāo)簽20的天線伸出其手部之外，從而可以防止RFID 標(biāo)簽20的詢問信號被阻擋。這樣，當(dāng)以不當(dāng)方式將圖書帶走時，出口控制系統(tǒng)14可以激活 RFID標(biāo)簽20，從而起到防盜作用。如上所述，RFID標(biāo)簽20的長度可以大于100mm(約4英 寸)，更優(yōu)選地介于125mm和140mm之間(約5至5. 5英寸)，甚至更優(yōu)選地介于130mm和 135mm之間。RFID標(biāo)簽20還可以作為電子標(biāo)簽起到識別作用，例如用于收集圖書6的分類和 流通(借出和歸還)信息、圖書6的位置信息或與圖書6相關(guān)的其他識別和/或狀態(tài)信息。 換句話講，RFID標(biāo)簽20還可以被其他詢問讀出器(例如手持讀出器8、臺式讀出器10和架 式讀出器12)詢問，以收集附加的信息。雖然圖2A和2B所示的RFID標(biāo)簽20附接到圖書 6上，但RFID標(biāo)簽20也可以附接到其他可能位于圖書館內(nèi)的物品上，例如雜志、檔案、膝上 型計算機(jī)、⑶和DVD。此外，RFID標(biāo)簽20也可以用來檢測不同場所(例如公司、律師事務(wù) 所、政府機(jī)構(gòu)、醫(yī)院、銀行、零售店或其他場所)內(nèi)的其他物品是否被未經(jīng)授權(quán)地帶走。圖3A和3B為示出附接到物品上的RFID標(biāo)簽20的示意圖。與圖2A和2B類似， 圖3A和3B所示的物品也為圖書6。然而，RFID標(biāo)簽20可以附接到多個不同物品上，例如 CD、DVD、衣服、圖片、檔案、膝上型計算機(jī)等。圖3A和3B的示意圖與圖2A和2B的示意圖基 本上一致，所不同的是圖3A和3B的RFID標(biāo)簽20位于圖書6的訂口 30內(nèi)。訂口 30是指圖 書6的書脊24附近的某個區(qū)域，在該區(qū)域，圖書6的多個書頁26中每一個的一側(cè)邊緣被裝 訂到圖書6的裝訂線內(nèi)。RFID標(biāo)簽20被設(shè)置在圖書6的書脊24附近的訂口 30內(nèi)。RFID 標(biāo)簽20可以(例如)設(shè)置在兩頁之間的訂口 30內(nèi)，并且在訂口 30底部附接到其中一頁或 兩頁上。如上所述，RFID標(biāo)簽20可以通過壓敏粘合劑、條帶或任何其他合適的附接方式附 接到訂口 30內(nèi)的書頁上。例如，RFID標(biāo)簽20可以包括位于一側(cè)或兩側(cè)、可以附接到書脊 24的粘合劑層。如上所述，RFID標(biāo)簽20具有合適的尺寸，使得RFID標(biāo)簽20可以⑴隱 蔽而且(2)不易被人的手或其他身體部位阻擋以致無法接收詢問信號。圖4為示出具有改進(jìn)型偶極子天線42的示例性UHF RFID標(biāo)簽40的示意圖。改 進(jìn)型偶極子天線42連接到基底45上的IC芯片44。改進(jìn)型偶極子天線42可以通過饋電點(diǎn) 46A和46B(統(tǒng)稱“饋電點(diǎn)46”)電連接到IC芯片44。在一個實(shí)施例中，改進(jìn)型偶極子天線 42可以位于基底45的第一側(cè)面上，并且IC芯片44可以位于基底45的第二側(cè)面上。在這 種情況下，饋電點(diǎn)46可以使用一個或多個延伸穿過基底45的通路或渡線將改進(jìn)型偶極子天線42電連接到IC芯片44。在另一個實(shí)施例中，改進(jìn)型偶極子天線42的第一部分可以位 于基底45的第一側(cè)面上，并且改進(jìn)型偶極子天線42的第二部分可以與IC芯片44 一起位 于基底45的第二側(cè)面上?；蛘吒倪M(jìn)型偶極子天線42和IC芯片44可以位于基底45的同 一側(cè)面上。IC芯片44可以嵌入RFID標(biāo)簽40或安裝為表面貼裝器件(SMD)。IC芯片44可 以包括固件和/或電路以將唯一標(biāo)識和其他所需信息保存在RFID標(biāo)簽40內(nèi)、解釋和處 理接收自詢問硬件的命令、對詢問設(shè)備發(fā)起的信息請求作出響應(yīng)以及解決多個標(biāo)簽同時 對詢問作出響應(yīng)時的沖突?？扇芜x地是，IC芯片44可以響應(yīng)命令(如讀取/寫入命令) 以更新保存在內(nèi)部存儲器內(nèi)的信息，而不僅僅是讀取信息(只讀)。適合在RFID標(biāo)簽40 的IC芯片44內(nèi)使用的集成電路包括得自(例如)Texas Instruments (Dallas, Texas)、 Philips Semiconductors(Eindhoven, Netherlands)禾口 STMicroelectronics(Geneva, Switzerland)的集成電路。改進(jìn)型偶極子天線42包括直天線段48，其連接到設(shè)置在基底45上的導(dǎo)電環(huán)段 50。換句話講，改進(jìn)型偶極子天線可以被看作添加了環(huán)段50的直偶極子天線。直段48和 環(huán)段50可以為設(shè)置在基底45上的導(dǎo)線。例如，直天線段48可以由第一導(dǎo)線形成，環(huán)段50 可以由第二導(dǎo)線形成并連接到形成直天線段48的第一導(dǎo)線。直段48和環(huán)段50可以使用 多種制造技術(shù)(包括化學(xué)氣相沉積、濺鍍、蝕刻、光刻、掩模等)中的任何技術(shù)設(shè)置在基底45 上。圖4所示的環(huán)段50成形為矩形。不過，環(huán)段50可以具有不同形狀。例如，環(huán)段50 可以成形為半圓形、半橢圓形、三角形、梯形或其他的對稱或不對稱形狀。此外，雖然圖4的 環(huán)段50被示為一根連續(xù)的導(dǎo)線，但環(huán)段50可以成形為在形成環(huán)的導(dǎo)線內(nèi)具有不連續(xù)體或 “斷點(diǎn)”。由于不連續(xù)段之間的電容耦合效應(yīng)，具有不連續(xù)體的環(huán)段的導(dǎo)線仍然可以以與連 續(xù)導(dǎo)線環(huán)段相似的方式發(fā)揮作用。對于直段48也是這樣。換句話講，直段48可以在形成 直段48的導(dǎo)線內(nèi)包括一個或多個不連續(xù)體。在圖4所示的實(shí)例中，環(huán)段50相對于直段48對稱布置。換句話講，直段48在Y 方向延伸出環(huán)段50相同的距離。不過，在其他實(shí)施例中，環(huán)段50可以相對于直段48不對 稱布置。在圖4所示的實(shí)例中，IC芯片44在環(huán)段50內(nèi)電連接到改進(jìn)型偶極子天線42。不 過如下所述，IC芯片44可以在直段48內(nèi)電連接到改進(jìn)型偶極子天線42。改進(jìn)型偶極子天線42被設(shè)計成使得當(dāng)RFID標(biāo)簽40設(shè)置在物品表面或內(nèi)部時， RFID標(biāo)簽40可以很容易被隱藏(即，使之變得隱蔽)，但又不容易被人的手或其他身體部 位阻擋以致無法接收詢問信號。為了實(shí)現(xiàn)這些特征，改進(jìn)型偶極子天線42被設(shè)計為具有 由長度和寬度表征的狹長外觀。改進(jìn)型偶極子天線42的寬度被設(shè)計為使得 RFID標(biāo)簽40隱蔽，而改進(jìn)型偶極子天線42的長度被設(shè)計為即使在被人的手或其他身 體部位覆蓋時，也可以接收詢問信號。在一個實(shí)施例中，寬度1^^可以小于約6mm(約0.25 英寸)，更優(yōu)選地約4mm(約0. 15英寸)。在另一個實(shí)施例中，改進(jìn)型偶極子天線42的寬度
小于或等于形成改進(jìn)型偶極子天線42的導(dǎo)線中較小者的寬度的大約四倍。在圖4所 示的實(shí)例實(shí)施例中，形成直天線段48和導(dǎo)電環(huán)段50的導(dǎo)線的寬度可以等于IX，并且形成 環(huán)段50的導(dǎo)線的內(nèi)緣與形成直段48的導(dǎo)線的內(nèi)緣之間的間距可以等于大約IX，其中X等 于導(dǎo)線的寬度。因此，改進(jìn)型偶極子天線42的寬度可以為導(dǎo)線寬度的大約三倍。在一個實(shí)施例中，形成改進(jìn)型偶極子天線42的導(dǎo)線可以具有所選制造工藝的最小導(dǎo)線寬度，例如約 1mm。改進(jìn)型偶極子天線42如此窄的寬度可以使RFID標(biāo)簽40隱藏，即，使其在物品上或內(nèi) 部變得隱蔽。例如，RFID標(biāo)簽40可以設(shè)置在圖書的訂口內(nèi)或書脊的內(nèi)部部分上，以使RFID 標(biāo)簽40對于觀察者隱蔽起來。如上所述，改進(jìn)型偶極子天線42的長度被設(shè)計成即使在被人的手或其他身體 部位覆蓋時也可以接收詢問信號。長度L^^可以大于約100mm(約4英寸)，更優(yōu)選地介于 約125mm和140mm之間(大約在5和5. 5英寸之間)，甚至更優(yōu)選地介于約130mm和135mm 之間(略大于5英寸)。按照這些長度，當(dāng)RFID標(biāo)簽40被設(shè)置在圖書的訂口內(nèi)或書脊的 內(nèi)部部分上時，改進(jìn)型偶極子天線42延伸出握在圖書的幾何中心線52上或附近的書脊處 的人手之外。此外，還可以在上述范圍內(nèi)調(diào)整長度L$a，使得改進(jìn)型偶極子天線42的偶極 子響應(yīng)與自由空間或周圍的電介質(zhì)相匹配。例如，可以調(diào)節(jié)長度L^^以(例如)匹配附接 RFID標(biāo)簽40的圖書內(nèi)的紙張和粘結(jié)材料的偶極子響應(yīng)。環(huán)段50的多個方面也可以被改進(jìn)，以改善改進(jìn)型偶極子天線42的工作。例如，可 以通過調(diào)節(jié)長度來影響改進(jìn)型偶極子天線42對各個方面的靈敏度。較長的長度可 以提高改進(jìn)型偶極子天線對信號干擾、電介質(zhì)材料(如書頁和其他粘結(jié)材料)的存在所導(dǎo) 致的損耗以及偶極子長度變化的靈敏度。作為另外一種選擇或除此之外，也可以對環(huán)段50 的形狀進(jìn)行調(diào)整，以影響改進(jìn)型偶極子天線42的靈敏度。另外，形成具有不連續(xù)體的環(huán)段 50或直段48也可以影響改進(jìn)型偶極子天線42的靈敏度。又如，可以調(diào)整環(huán)段50相對于直偶極段48的位置，以影響改進(jìn)型偶極子天線42 對各個方面變化的靈敏度。在圖4所示的實(shí)例中，環(huán)段50相對于直段48對稱布置。換句 話講，直段48在正負(fù)Y方向延伸超出環(huán)段50相等的距離。不過在其他實(shí)施例中，環(huán)段50 可以相對于直段48不對稱。將環(huán)段50偏移以使其相對于直段48不對稱放置，會導(dǎo)致改進(jìn) 型偶極子天線42對周圍介質(zhì)(即就圖書、書頁及其他粘結(jié)材料而言)的介電常數(shù)的精確值 較不敏感。此外，改進(jìn)型偶極子天線42對偶極子長度的調(diào)整較不敏感。為了增大功率傳輸，可以將改進(jìn)型偶極子天線42的阻抗與IC芯片44的阻抗共軛 匹配。一般來講，硅IC芯片具有低電阻和負(fù)電抗。因此，為了實(shí)現(xiàn)共軛匹配，改進(jìn)型偶極子 天線42可以設(shè)計為具有與芯片相等的電阻以及相等且相反的正電抗。如下文將詳細(xì)描述 的那樣，在改進(jìn)型偶極子天線42的設(shè)計中包括環(huán)段50可以使改進(jìn)型偶極子天線42具有改 善的阻抗匹配能力。環(huán)段50使改進(jìn)型偶極子天線42具有多個尺寸，通過調(diào)節(jié)這些尺寸可 以將天線42的阻抗與IC芯片44的阻抗相匹配。具體地講，除了尺寸和用于形成多個 段的導(dǎo)線的寬度(或直段導(dǎo)線寬度與環(huán)段導(dǎo)線寬度之比)之外，可以調(diào)節(jié)尺寸和以 將天線42的阻抗與IC芯片44的阻抗相匹配。天線42與IC芯片44的阻抗匹配可以稱為 天線42的“調(diào)諧”。在一些實(shí)施例中，改進(jìn)型偶極子天線42可以具有一個或多個調(diào)諧短截 線(未示出)、調(diào)諧電容器(未示出)或可用于調(diào)諧天線42的其他單獨(dú)的調(diào)諧元件。RFID標(biāo)簽40本身被設(shè)計成具有適合改進(jìn)型偶極子天線42的尺寸的狹長外觀。因 此，RFID標(biāo)簽40的寬度被設(shè)計成使物品具有隱蔽性，而RFID標(biāo)簽40的長度則設(shè) 計成使得改進(jìn)型偶極子天線42即使在被人的手或其他身體部位覆蓋時也可以接收詢問信 號。寬度W標(biāo)簽可以小于約10mm(約0. 4英寸)，并且更優(yōu)選地小于約7mm(約0. 3英寸)。 在一些情況下，可以將RFID標(biāo)簽40修整成具有改進(jìn)型偶極子天線42的寬度。換句話講，RFID標(biāo)簽40的寬度可以大約等于天線42的寬度⑶天線)?？梢愿鶕?jù)改進(jìn)型偶極子 天線42的長度確定長度L_。長度L標(biāo)簽可以(例如)比改進(jìn)型偶極子天線42的長度(即 長2-5mm。在一些實(shí)施例中，可以約等于L$a。這樣，RFID標(biāo)簽40的寬度使得 RFID標(biāo)簽40可以設(shè)置在使RFID標(biāo)簽40對于不留意的觀察者來說不顯眼的位置，例如，在 書的訂口(書脊附近的某個區(qū)域，書本每一頁的一側(cè)邊緣在該區(qū)域裝訂到書的裝訂線內(nèi)) 或書脊內(nèi)，同時RFID標(biāo)簽40的長度使得改進(jìn)型偶極子天線即使在部分地被人的手或其他 身體部位覆蓋時也可以接收詢問信號。以上結(jié)合RFID標(biāo)簽40所述的尺寸是便于RFID標(biāo)簽40在從約900MHz至930MHz 的UHF頻段內(nèi)工作的優(yōu)化尺寸。可以對這些尺寸進(jìn)行微調(diào)，使得RFID標(biāo)簽40可以被優(yōu)化， 以適合在UHF頻段的其他部分內(nèi)工作，例如在868MHz (歐洲UHF頻段)或955MHz (日本UHF 頻段)附近工作。例如，可以將改進(jìn)型偶極子天線42L天線的長度以與工作頻率成反比進(jìn)行 改進(jìn)。當(dāng)在歐洲以較低的中心頻率(868MHz)工作時，偶極子天線長度可以按915/868 的系數(shù)增大。當(dāng)在日本以較高中心頻率(955MHz)工作時，天線長度可以按915/955的 系數(shù)減小?？梢赃x擇RFID標(biāo)簽40的高度或厚度，使得RFID標(biāo)簽40不明顯突出于附接該標(biāo) 簽的物品的表面。如果RFID標(biāo)簽40明顯突出于物品表面，則RFID標(biāo)簽40可以易于發(fā)現(xiàn)， 并且容易損壞或被移除。例如，RFID標(biāo)簽40的高度可以在約0. 06mm至0. 59mm的范圍內(nèi)。 在一個實(shí)施例中，RFID標(biāo)簽40的厚度可以為約0. 275mm。應(yīng)當(dāng)理解，其他高度也是可能的。如上所述，RFID標(biāo)簽40可以包括一個或多個粘合劑層或其他合適的連接部件，以 用于將標(biāo)簽附接到物品(如圖書)上。例如，在一個實(shí)施例中，RFID標(biāo)簽40可以包括位于 RFID標(biāo)簽40的頂面或底面上的粘合劑層。事實(shí)上，在一些情況下，RFID標(biāo)簽40可以包括 位于標(biāo)簽40的頂面和底面二者上的粘合劑層。然而，粘合劑層并不是必需的。在這些情況 下，可以不使用粘合劑層而將RFID標(biāo)簽40設(shè)置在物品表面或內(nèi)部。例如，可以將RFID標(biāo) 簽40設(shè)置在圖書的訂口內(nèi)，并且利用訂口的書頁與RFID標(biāo)簽之間的摩擦來使標(biāo)簽固定。圖5為示出具有改進(jìn)型偶極子天線62的另一個示例性RFID標(biāo)簽60的示意圖。改 進(jìn)型偶極子天線62與圖4的改進(jìn)型偶極子天線42大致相同，不同之處在于，改進(jìn)型偶極子 天線62的環(huán)段50相對于改進(jìn)型偶極子天線62的幾何中心線52不對稱布置，而不是相對 于幾何中心線52對稱布置。具體地講，改進(jìn)型偶極子天線62的直偶極段48在兩個Y方向 延伸超出環(huán)段50的距離并不相同。相反，改進(jìn)型偶極子天線62的直偶極段48沿Y軸在一 個方向比另一個方向伸出更多。如上所述，將環(huán)段50偏移以使其相對于直段48不對稱布 置，會導(dǎo)致改進(jìn)型偶極子天線62對多個參數(shù)比改進(jìn)型偶極子天線42更不敏感。例如，改進(jìn) 型偶極子天線62可以對周圍介質(zhì)(即就圖書、書頁及其他粘結(jié)材料而言)的介電常數(shù)的變 化較不敏感。又如，改進(jìn)型偶極子天線62可以對多個偶極長度較不敏感。圖6為示出具有改進(jìn)型偶極子天線72的另一個示例性RFID標(biāo)簽70的示意圖。 RFID標(biāo)簽70與圖4的RFID標(biāo)簽40大致一致，不同之處在于，改進(jìn)型偶極子天線72為改進(jìn) 型折疊偶極子天線，而不是圖4所示的改進(jìn)型直偶極子天線。換句話講，改進(jìn)型偶極子天線 72包括位于直段48的各自末端的折疊段74A和74B (統(tǒng)稱為“折疊段74” )。折疊段74A 和74B均包括朝環(huán)段50的方向彎曲的彎曲部，以及在平行于直段48的方向朝環(huán)段50延伸 的直部。雖然圖6所示的折疊段74為半圓形或半橢圓形折疊段，但折疊段可以具有不同的形狀。例如，折疊段74可以成形為具有半矩形、三角形的一部分等等的形狀。在任何情況 下，折疊段74的直部均大致平行于直段48伸。此外，折疊段的尺寸可以被增大或減小。改進(jìn)型折疊偶極子天線72有助于增強(qiáng)可讀性，從而有助于改善標(biāo)簽性能。當(dāng)RFID 標(biāo)簽70位于包括一個或多個其他標(biāo)簽的物品表面或內(nèi)部時，尤其如此。換句話講，當(dāng)把改 進(jìn)型折疊偶極子天線72設(shè)置在多標(biāo)簽物品上時，這種天線可以改善性能。折疊段74還會 增加標(biāo)簽70的有效長度，使得調(diào)諧標(biāo)簽參數(shù)時更加靈活。另外，折疊段74可以使RFID標(biāo) 簽70對偏軸信號更加敏感。此外，當(dāng)RFID標(biāo)簽70設(shè)置在具有不同介電常數(shù)的圖書(或其 他物品內(nèi))時，折疊段可以使該標(biāo)簽具有更穩(wěn)定的輸入阻抗。在圖6所示的實(shí)例中，形成直天線段48和導(dǎo)電環(huán)段50的導(dǎo)線的寬度可以等于IX， 并且形成平行于直段48的環(huán)段50的導(dǎo)線的內(nèi)緣與形成直段48的導(dǎo)線的內(nèi)緣之間的間距 可以等于約2X，其中X等于導(dǎo)線的寬度。因此，圖6的改進(jìn)型偶極子天線72的寬度可以為 導(dǎo)線寬度的大約四倍。在一個實(shí)施例中，形成改進(jìn)型偶極子天線72的導(dǎo)線可以具有所選制 造工藝的最小導(dǎo)線寬度，例如約1mm。因此，改進(jìn)型偶極子天線72的尺寸與上文結(jié)合圖4所 述的大致相似。圖7A為示出具有改進(jìn)型偶極子天線82的另一個示例性RFID標(biāo)簽80的示意圖。 改進(jìn)型偶極子天線82與圖6的改進(jìn)型偶極子天線72大致相同，不同之處在于，改進(jìn)型偶極 子天線82的折疊段中至少一個朝與環(huán)段50的位置相反的方向折疊。在圖7A的實(shí)例所示 的實(shí)施例中，改進(jìn)型偶極子天線82的折疊段中只有一個朝與環(huán)段50的位置相反的方向折 疊。然而，在其他實(shí)施例中，兩個折疊段都可以朝與環(huán)段50的位置相反的方向折疊。不過 在任一種情況下，天線的寬度都可以略大于上述尺寸。例如，改進(jìn)型偶極子天線的寬度可以 更接近于8-10mm的范圍。圖7B為示出具有改進(jìn)型偶極子天線86的另一個示例性RFID標(biāo)簽84的示意圖。 與圖7A的天線82類似，圖7B的天線84包括至少一個朝與環(huán)段50的位置相反的方向折疊 的折疊段(即圖7B的74A)。然而，圖7B的天線86被成形為使得天線86的寬度基本上等 于圖4-6所示天線的寬度。換句話講，折疊段74A不會使天線86的寬度變大。特別地，彎曲 段83從直段48傾斜至折疊段74A的起點(diǎn)處，折疊段74A在X方向的距離與平行于直段48 的環(huán)段50的導(dǎo)線段大致相等。也可以對直偶極段進(jìn)行其他類似修改，以減小天線的寬度。圖8為示出具有改進(jìn)型偶極子天線92的另一個示例性RFID標(biāo)簽90的示意圖。 改進(jìn)型偶極子天線92與圖4的改進(jìn)型偶極子天線42大致相同，不同之處在于，IC芯片44 在改進(jìn)型偶極子天線92的直偶極段48內(nèi)、而不是在環(huán)段50內(nèi)電連接到改進(jìn)型偶極子天線 42。圖9-12為示出根據(jù)本公開的技術(shù)設(shè)計的RFID標(biāo)簽的示例性RFID信號強(qiáng)度的曲 線圖。如圖9-12所示，改進(jìn)型偶極子天線的信號強(qiáng)度在較寬的“最大值”范圍內(nèi)較強(qiáng)。改 進(jìn)型偶極子天線較寬的最大信號強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)在幾乎所有的保護(hù)區(qū)域內(nèi)的物品中時， 天線在寬泛的波動范圍內(nèi)本身具有良好的性能。例如對于圖書館來說，藏書中包括了具有 顯著不同介電常數(shù)的圖書，這些不同的介電常數(shù)是由各種圖書性質(zhì)導(dǎo)致的，例如尺寸(如 厚或薄)、紙張類型(如填充光澤粘土的紙或低密度紙)、不同類型的油墨、不同數(shù)量的油墨 (例如，尤其是在圖書封面/封套上)、用于將書頁附接到書脊上的不同粘合劑、或其他干擾 因素，例如一本書上具有一個以上標(biāo)簽的多標(biāo)簽環(huán)境。改進(jìn)型偶極子天線較寬的最大信號
13強(qiáng)度使得單RFID標(biāo)簽設(shè)計就可以在任何類型的圖書中以令人滿意的性能工作。圖9為示出根據(jù)本公開的技術(shù)設(shè)計的RFID標(biāo)簽的示例性RFID信號強(qiáng)度的曲線 圖。圖9所示的示例性RFID向應(yīng)結(jié)果適用于包括圖4所示類型的改進(jìn)型偶極子天線的RFID 標(biāo)簽。在該測試中，RFID天線的環(huán)段50的長度(即為25mm。環(huán)段50起初相對于直偶 極段48對稱布置。直偶極段48的初始長度為165mm。每次從該改進(jìn)型偶極子天線上切除 5mm的段，并獲得了測量結(jié)果。例如，首先從直偶極段的第一末端切除第一個5mm段，使得直 偶極段略微不對稱。獲得了測量結(jié)果。接著從直偶極段48的相反一端切除第二個5mm段， 從而使標(biāo)簽再次對稱，并進(jìn)行另一次測量。依次從相反的兩端切除5mm的段，直到直偶極段 48的總長度變?yōu)?00mm。通過這種方式，測量了直偶極段長度從100mm至165mm的RFID的 響應(yīng)。測試了 RFID標(biāo)簽在自由空間內(nèi)的RFID響應(yīng)(用線條102表示)以及插入圖書訂口 內(nèi)時的RFID響應(yīng)(用線條100表示)，以證明RFID響應(yīng)與偶極子長度的相關(guān)性。如圖9的曲線圖所示，RFID標(biāo)簽的改進(jìn)型偶極子天線對160mm的偶極子長度表現(xiàn) 出自由空間峰值響應(yīng)，而在置于圖書內(nèi)時，則對140mm以上的偶極子長度表現(xiàn)出峰值響應(yīng)。 可對偶極子天線的長度進(jìn)行選擇，使得改進(jìn)型偶極子可以補(bǔ)償因電介質(zhì)材料(紙)的存在 所導(dǎo)致的信號干擾和損耗。圖10為示出根據(jù)本公開的技術(shù)設(shè)計的另一個示例性RFID標(biāo)簽的RFID信號強(qiáng)度 的另一個曲線圖。在該測試中，用于產(chǎn)生圖10所示結(jié)果的RFID標(biāo)簽與用于產(chǎn)生圖9所示 結(jié)果的RFID標(biāo)簽具有相同設(shè)計。如上所述，標(biāo)簽的初始構(gòu)型包括了 165mm長的直偶極段和 開始相對于直偶極段48對稱布置的25mm長的環(huán)段。因此，165mm標(biāo)簽的初始讀數(shù)沒有偏 移。然而，與上文結(jié)合圖9所述的不同，該測試僅從直偶極段48的一側(cè)移除5mm的段，從而 增大了環(huán)段50相對于直偶極段48的中心線的偏移量。對長度從165mm至100mm每隔5mm 進(jìn)行一次測量。圖書內(nèi)的改進(jìn)型偶極子天線的響應(yīng)顯示出從140mm至120mm的較寬的最大值范 圍。不對稱的改進(jìn)型偶極子在較大的偶極子天線長度范圍內(nèi)的響應(yīng)強(qiáng)度表明，當(dāng)環(huán)段不對 稱布置時，改進(jìn)型偶極子將對周圍介質(zhì)的介電常數(shù)的準(zhǔn)確值相對不敏感。此外，該天線對直 偶極段48的長度調(diào)整也較不敏感。圖11為示出根據(jù)本公開的技術(shù)設(shè)計的又一個示例性RFID標(biāo)簽的示例性RFID響 應(yīng)信號強(qiáng)度的曲線圖。在該測試中，用于產(chǎn)生圖11所示結(jié)果的RFID標(biāo)簽與用于產(chǎn)生圖9 所示結(jié)果的RFID標(biāo)簽具有相同設(shè)計，但對稱布置的環(huán)段50的長度(即)為37mm，而不 是25mm。不過，以上文結(jié)合圖9所述方式將該RFID標(biāo)簽每次截短5mm。具有37mm長環(huán)段 的對稱改進(jìn)型偶極子天線的響應(yīng)表明，改進(jìn)型偶極子天線的環(huán)段50的長度會影響因電介 質(zhì)材料(紙)的存在而導(dǎo)致的信號干擾和損耗。圖12為示出根據(jù)本公開的技術(shù)設(shè)計的另一個示例性RFID標(biāo)簽的另一種示例性 RFID信號強(qiáng)度的另一個曲線圖。用于產(chǎn)生圖12所示結(jié)果的RFID標(biāo)簽與圖11所示結(jié)果具有 相同設(shè)計，但按照上文結(jié)合圖10所述方式將改進(jìn)型偶極子天線的環(huán)段50依次截短，以測試 相對于直偶極段48中心線的不對稱偏移量的增大所產(chǎn)生的影響。環(huán)段的長度保持為37mm。 在圖書內(nèi)的改進(jìn)型偶極子天線的響應(yīng)(即線條114)顯示了從140mm至120mm的較寬的最 大值范圍。不對稱的改進(jìn)型偶極子在較大的偶極子天線長度范圍內(nèi)的響應(yīng)強(qiáng)度表明，當(dāng)環(huán) 段不對稱布置時，改進(jìn)型偶極子將對周圍介質(zhì)的介電常數(shù)的準(zhǔn)確值相對不敏感。此外，該天線對直偶極段48的長度調(diào)整也較不敏感。圖13為信號強(qiáng)度對比圖，圖中比較了具有常規(guī)偶極子的RFID標(biāo)簽與兩個具有根 據(jù)本公開的技術(shù)設(shè)計的改進(jìn)型偶極子天線的RFID標(biāo)簽的信號強(qiáng)度的實(shí)驗測量值。這兩種 類型的RFID標(biāo)簽設(shè)計在形式上類似于圖8所示RFID標(biāo)簽，區(qū)別在于改進(jìn)型偶極子天線的 環(huán)段50的長度(L環(huán))。該實(shí)例的第一種設(shè)計的環(huán)段50的長度為25mm。該實(shí)例的第二 種設(shè)計的環(huán)段50的長度為37mm。這兩種設(shè)計的偶極子段48均具有相同長度，
等于130mm。在其他方面，這兩種類型的RFID標(biāo)簽的尺寸與上述實(shí)例相同，其中包括天 線段和環(huán)段的線條寬度與導(dǎo)線厚度、基底類型和厚度以及IC芯片(附接在直偶極段48中 央)。該實(shí)例中測試的常規(guī)偶極子天線為包括兩個相等的導(dǎo)體段的簡單直偶極子天線，該天 線包括附接在中央的IC芯片44在內(nèi)的總長度L^^為130mm。在所有其他方面，該偶極子 天線與本公開的改進(jìn)型偶極子天線相同，只是沒有環(huán)段50。將每個RFID標(biāo)簽置于三本不同的圖書內(nèi)，測量每個標(biāo)簽的信號強(qiáng)度。該實(shí)例中的 這三本書體現(xiàn)了常見圖書館圖書中可以遇到的各種介電屬性。下表1匯總了這三本書中每 一本的封面和書頁的介電常數(shù)的實(shí)部(￡ E)和損耗正切(tan 5)。表1中的一列顯示了每 本書中點(diǎn)處的書頁總厚度。對中點(diǎn)處的書頁(包括從書的前面到插入每個RFID標(biāo)簽的中 間一頁的頁數(shù))總厚度進(jìn)行測量，以測試圖書對標(biāo)簽的影響。 表1圖書的介電屬性。將每個RFID標(biāo)簽依次放入每本書內(nèi)，以測定每個RFID標(biāo)簽的響應(yīng)信號。被測圖 書內(nèi)只放置一個標(biāo)簽，測試之后立即移除該標(biāo)簽。測定了放置在每本書內(nèi)的每個RFID標(biāo)簽 在書中的響應(yīng)信號。將三種RFID天線設(shè)計的信號強(qiáng)度與介電常數(shù)的關(guān)系曲線繪制在圖13 中。圖中添加了連接數(shù)據(jù)點(diǎn)的線條，以作為標(biāo)簽響應(yīng)的近似曲線。根據(jù)本公開設(shè)計的RFID標(biāo)簽相比常規(guī)偶極子天線表現(xiàn)出相對較高的響應(yīng)信號 值。在圖13中，曲線110表示具有環(huán)段長25mm的改進(jìn)型天線的RFID標(biāo)簽的信號強(qiáng)度，曲 線112表示具有環(huán)段長37mm的改進(jìn)型偶極子天線的RFID標(biāo)簽的信號強(qiáng)度，曲線114表示 具有常規(guī)偶極子天線的RFID標(biāo)簽的信號強(qiáng)度。如圖13中的曲線圖所示，具有25mm環(huán)段的RFID標(biāo)簽的信號強(qiáng)度曲線110對于該 實(shí)例的三本書的不同介電常數(shù)值基本上不變。具有25mm環(huán)段的RFID標(biāo)簽相對不變的信號 強(qiáng)度可以改善系統(tǒng)的總體響應(yīng)并簡化系統(tǒng)設(shè)計，因為對于具有本實(shí)例的圖書所代表的范圍 內(nèi)的介電常數(shù)的任何圖書，信號強(qiáng)度可以大致相同。相比25mm環(huán)段在介電常數(shù)最大值處的響應(yīng)信號，具有37mm環(huán)段的RFID標(biāo)簽的信 號強(qiáng)度曲線112顯示具有降低的信號強(qiáng)度。然而，在介電常數(shù)的較小值范圍內(nèi)，其信號強(qiáng)度
15比起常規(guī)偶極子段相對保持不變。具有常規(guī)偶極子天線(即無環(huán)段)的RFID標(biāo)簽的信號強(qiáng)度曲線114表現(xiàn)出比根 據(jù)本公開設(shè)計的任一種RFID標(biāo)簽都要低的信號強(qiáng)度。在圖13所示的實(shí)例中，信號強(qiáng)度比 根據(jù)本公開設(shè)計的改進(jìn)型偶極子天線的信號強(qiáng)度弱大約1.5-2dB。常規(guī)偶極子天線的信號 強(qiáng)度在低介電常數(shù)和高介電常數(shù)處均尤其較弱。常規(guī)偶極子天線標(biāo)簽總體較低的信號強(qiáng)度 114可能會使得RFID系統(tǒng)更難與圖書(尤其是介電常數(shù)較高或較低的圖書)中的該標(biāo)簽進(jìn) 行通信。圖14-17為基于根據(jù)本文所述原理的RFID標(biāo)簽的建模數(shù)據(jù)繪制的曲線圖。圖中示 出了示例性阻抗與對根據(jù)本公開的技術(shù)的具有環(huán)段的改進(jìn)型偶極子天線的調(diào)整之間的關(guān) 系。圖14A和14B示出示例性阻抗與不同天線長度(如的不同值)的關(guān)系。具體地講， 圖14A示出阻抗實(shí)部與從100mm至165mm的不同天線長度的關(guān)系。曲線122、124、126、128、 130、132 和 134 分別對應(yīng)于天線長度為 100、109. 286、118. 571、127. 857、137. 143、146. 429、 155. 714和165 (單位mm)時的阻抗的實(shí)部(單位歐姆)。同樣，圖14B示出阻抗虛部與 不同天線長度的關(guān)系，其中曲線140、142、144、146、148、150、152和154分別對應(yīng)于天線長 度為 100、109. 286、118. 571、127. 857、137. 143、146. 429、155. 714 和 165 (單位:mm)時的阻 抗的虛部。圖15A和15B為示例性阻抗與不同環(huán)段長度(即L0的關(guān)系圖。具體地講，圖15A 示出阻抗實(shí)部與從30mm至40mm的不同環(huán)段長度的關(guān)系。曲線160、162、164和166分別對 應(yīng)于環(huán)段長度為40、38、36和30(單位mm)時的阻抗的實(shí)部(單位歐姆)。同樣，圖15B 示出阻抗虛部與不同環(huán)段長度的關(guān)系，其中曲線170、172、174和176分別對應(yīng)于環(huán)段長度 為40、38、36和30(單位mm)時的阻抗的虛部。由圖15所示圖線可以看出，較長的環(huán)段長 度(L0導(dǎo)致阻抗的實(shí)部和虛部增大。圖16A和16B為示例性阻抗與形成環(huán)段50的導(dǎo)線內(nèi)緣和形成直段48的導(dǎo)線內(nèi)緣 之間的不同間隙(本文稱為環(huán)段寬度)的關(guān)系圖。具體地講，圖16A示出阻抗實(shí)部與2mm 和3mm的環(huán)段寬度的關(guān)系。曲線180和182分別對應(yīng)于環(huán)段寬度為3mm和2mm時的阻抗的 實(shí)部(單位歐姆)。同樣，圖16B示出阻抗虛部與不同環(huán)段寬度的關(guān)系，其中曲線184和 186分別對應(yīng)于環(huán)段寬度為3mm和2mm時的阻抗虛部。由圖16所示圖線可以看出，較大的 環(huán)段寬度(即，形成環(huán)段50的導(dǎo)線的內(nèi)緣與形成直段48的導(dǎo)線的內(nèi)緣之間的間距)導(dǎo)致 阻抗的實(shí)部和虛部增大。圖17A和17B為示例性阻抗與環(huán)段偏離改進(jìn)型偶極子天線直段的幾何中心線的距 離(本文稱為“偏移”)的關(guān)系圖。特別地，標(biāo)簽總長度和環(huán)段尺寸保持不變。環(huán)段偏離標(biāo) 簽中心0、10、20、30、40、50和60讓。在寬頻率范圍內(nèi)，圖線發(fā)生顯著變化(未示出)。然而 在圖17所示的UHFRFID頻段內(nèi)，響應(yīng)相當(dāng)平坦，并且沒有隨不同偏移量而顯著偏離。阻抗 的實(shí)部相對沒有變化，而虛部則隨著偏移量增大而略有增大。將環(huán)段偏移會導(dǎo)致改進(jìn)型偶極子天線的輻射圖案發(fā)生變化。圖18示出偏移量從 0(即對稱布置)到60mm的輻射圖案。曲線200、202、204、206、208、210和212分別表示偏 移量為0、10、20、30、40、50和60(單位讓)的天線的輻射圖案。如圖18所示，在天線的垂 射位置處形成了明顯的零信號。圖19A和19B為史密斯圓圖，它們示出兩種天線設(shè)計的實(shí)例總阻抗。具體地講，圖19A示出常規(guī)偶極子天線(即沒有環(huán)段)的總阻抗的史密斯圓圖。圖19B示出包括上文詳 述的環(huán)段的改進(jìn)型天線的總阻抗的史密斯圓圖。在圖19A和19B中，點(diǎn)220示出為實(shí)現(xiàn)與 實(shí)例IC芯片最佳阻抗匹配的所需區(qū)域。如圖19A所示，常規(guī)偶極子天線達(dá)不到匹配實(shí)例IC 芯片所需的電感。然而，如圖19B所示，可以根據(jù)上述若干方法中的任何一種調(diào)整改進(jìn)型偶 極子天線的阻抗，以達(dá)到實(shí)例IC芯片的阻抗。 已經(jīng)描述了多個實(shí)施例。這些和其它實(shí)施例均在以下權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于射頻識別(RFID)標(biāo)簽的偶極子天線，包括直偶極段，其由第一導(dǎo)線形成；以及環(huán)段，其由第二導(dǎo)線形成并且電連接到所述直偶極段，其中所述偶極子天線的寬度小于或等于所述第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線中較小者寬度的四倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偶極子天線，其中所述環(huán)段沿所述直偶極段對稱布置，使得 所述直偶極段在兩個方向均延伸經(jīng)過所述環(huán)段相等的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偶極子天線，其中所述環(huán)段沿所述直偶極段不對稱布置，使 得所述直偶極段的第一部分在第一方向延伸經(jīng)過所述環(huán)段的距離比所述直偶極子天線的 第二部分在相反方向延伸經(jīng)過所述環(huán)段的距離更長。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偶極子天線，其中所述直偶極段包括折疊段，所述折疊段折 疊以形成折疊偶極段。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偶極子天線，其中所述偶極子天線的寬度小于約6毫米 (mm)，并且所述偶極子天線的長度大于約100mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的偶極子天線，其中所述偶極子天線的寬度小于或等于約4mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的偶極子天線，其中所述偶極子天線的長度介于約125mm和 150mm之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的偶極子天線，其中所述偶極子天線的長度介于約130mm和 135mm之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偶極子天線，其中所述偶極子天線被構(gòu)造為在無線電頻譜的 超高頻(UHF)頻段工作。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偶極子天線，其中所述第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線中的至少一者 具有所選制造工藝的最小導(dǎo)線寬度。
11.一種射頻識別(RFID)標(biāo)簽，包括改進(jìn)型偶極子天線，其包括直偶極段，其由第一導(dǎo)線形成；以及環(huán)段，其由第二導(dǎo)線形成并且電連接到所述直段，其中所述改進(jìn)型偶極子天線的寬度 小于約6毫米(mm)，并且所述改進(jìn)型偶極子天線的長度大于約IOOmm ；以及集成電路，其電連接到所述改進(jìn)型偶極子天線。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的RFID標(biāo)簽，其中所述偶極子天線的寬度小于或等于約4mm ο
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的RFID標(biāo)簽，其中所述偶極子天線的寬度小于或等于所述第 一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線中較小者寬度的四倍。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的RFID標(biāo)簽，其中所述環(huán)段沿所述直偶極段對稱布置，使得 所述直偶極段在兩個方向均延伸經(jīng)過所述環(huán)段相等的距離。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的RFID標(biāo)簽，其中所述環(huán)段沿所述直偶極段不對稱布置，使 得所述直偶極段的第一部分在第一方向延伸經(jīng)過所述環(huán)段的距離比所述直偶極子天線的 第二部分在相反方向延伸經(jīng)過所述環(huán)段的距離更長。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的RFID標(biāo)簽，其中所述直偶極段包括折疊段，所述折疊段折 疊以形成折疊偶極段。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的RFID標(biāo)簽，還包括位于所述RFID標(biāo)簽的至少一個表面上 的至少一個粘合劑層。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的RFID標(biāo)簽，其中所述偶極子天線的長度介于約130mm和 135mm之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的RFID標(biāo)簽，其中所述集成電路在所述改進(jìn)型偶極子天線的 環(huán)段內(nèi)電連接到所述改進(jìn)型偶極子天線。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的RFID標(biāo)簽，其中所述集成電路在所述改進(jìn)型偶極子天線的 直段內(nèi)電連接到所述改進(jìn)型偶極子天線。
21.根據(jù)權(quán)利要求11所述的RFID標(biāo)簽，其中所述RFID標(biāo)簽的寬度小于約10mm。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的RFID標(biāo)簽，其中所述RFID標(biāo)簽的寬度小于約7mm。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的RFID標(biāo)簽，其中所述RFID標(biāo)簽的寬度約等于所述改進(jìn)型 偶極子天線的寬度。
24.根據(jù)權(quán)利要求11所述的RFID標(biāo)簽，其中所述偶極子天線被構(gòu)造為在無線電頻譜的 超高頻(UHF)頻段工作。
25.根據(jù)權(quán)利要求11所述的RFID標(biāo)簽，其中所述第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線中的至少一者具 有所選制造工藝的最小導(dǎo)線寬度。
全文摘要
本公開整體上描述了一種RFID標(biāo)簽，所述RFID標(biāo)簽被設(shè)計成使得所述標(biāo)簽既隱蔽，又不易被人的手或其他身體部位阻擋以致無法接收詢問信號。具體地講，所述RFID標(biāo)簽設(shè)計成具有狹長的外觀，使得可以將所述標(biāo)簽放置在圖書表面或內(nèi)部對于不留意的觀察者來說不顯眼的位置，而且當(dāng)人手握在所述書的幾何中心線上或附近的書脊處時，所述標(biāo)簽延伸到手部以外的位置。所述RFID標(biāo)簽包括偶極段和連接到所述偶極段的環(huán)段。所述改進(jìn)型偶極子天線的所述環(huán)段使得所述天線具有比所述常規(guī)偶極子天線更大的信號強(qiáng)度。此外，所述導(dǎo)電環(huán)段還提供了改善的阻抗匹配能力，使得所述改進(jìn)型偶極子天線可以匹配所述RFID標(biāo)簽的集成電路(IC)芯片的所述阻抗。
文檔編號H01Q9/16GK101855781SQ200880111150
公開日2010年10月6日 申請日期2008年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月11日
發(fā)明者凱瑟琳·A·布朗, 威廉·A·米特爾施泰特, 威廉·C·埃格伯特, 斯瓦加塔·R·班納吉, 特倫斯·H·小喬伊絲, 羅伯特·A·薩伊納蒂, 金載源 申請人:3M創(chuàng)新有限公司