專利名稱：一種太陽(yáng)能電池供電的rfid電子標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 射頻識(shí)別領(lǐng)域，特別涉及一種RFID電子標(biāo)簽。
背景技術(shù)：
隨著RFID (Radio Frequency Identification，射頻識(shí)別)技術(shù)的發(fā)展，RFID 系統(tǒng)逐
漸應(yīng)用到射頻識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域中，RFID系統(tǒng)主要由標(biāo)簽、閱讀器、數(shù)據(jù)傳輸和處理系統(tǒng)三 部分組成。RFID電子標(biāo)簽具有持久性、信息接收傳播穿透性強(qiáng)、存儲(chǔ)信息容量大和種類 多等優(yōu)點(diǎn)。在射頻識(shí)別系統(tǒng)中，按照電子標(biāo)簽供電系統(tǒng)的不同結(jié)構(gòu)，RFID電子標(biāo)簽主要分 為有源標(biāo)簽、半有源標(biāo)簽和無(wú)源標(biāo)簽。有源標(biāo)簽和半有源標(biāo)簽具有外置的電池，通過(guò)外 置的電池(通常為普通電池)為標(biāo)簽芯片的工作提供能量，使其有更遠(yuǎn)的通信距離及可以 增加更多的電路功能。無(wú)源標(biāo)簽依靠閱讀器的射頻信號(hào)提供能量使其工作，無(wú)源標(biāo)簽有 著成本低和大規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點(diǎn)和不足有源標(biāo)簽和半有源標(biāo)簽因增加了外置的電池，使得增加了制作工藝的復(fù)雜度； 由于電池對(duì)標(biāo)簽天線的輻射特性有影響，所以要求電池與天線有足夠大的距離，從而使 得標(biāo)簽整體的面積較大；并且當(dāng)普通電池能量耗盡時(shí)需更換電池，增加了使用過(guò)程中的 復(fù)雜度，而且普通電池還會(huì)造成一定程度的環(huán)境污染；無(wú)源標(biāo)簽的通信距離有限。

發(fā)明內(nèi)容
為了避免有源標(biāo)簽和半有源標(biāo)簽的電池更換、減少對(duì)環(huán)境的污染、減少制作工 藝的復(fù)雜度、縮小標(biāo)簽整體的面積；增加無(wú)源標(biāo)簽和半有源標(biāo)簽的通信距離，本發(fā)明實(shí) 施例提供了一種太陽(yáng)能電池供電的RFID電子標(biāo)簽，所述技術(shù)方案如下一種太陽(yáng)能電池供電的RFID電子標(biāo)簽，所述電子標(biāo)簽包括太陽(yáng)能電池、標(biāo)簽 天線、標(biāo)簽芯片；所述太陽(yáng)能電池的正極性端與所述標(biāo)簽芯片的正極性端相連；所述太陽(yáng)能電池 的負(fù)極性端與所述標(biāo)簽芯片的負(fù)極性端相連；所述標(biāo)簽天線的第一端與所述標(biāo)簽芯片的 射頻輸入端相連；所述標(biāo)簽天線的第二端與所述標(biāo)簽芯片的負(fù)極性端相連；所述標(biāo)簽天 線圍繞在所述太陽(yáng)能電池的外部；所述太陽(yáng)能電池與圍在其外部的所述標(biāo)簽天線之間有 一定的間隙；所述太陽(yáng)能電池作為所述標(biāo)簽天線的寄生單元。所述標(biāo)簽天線可以是偶極子類型天線、環(huán)形天線或微帶貼片天線。所述標(biāo)簽天線的形狀所決定的阻抗和所述標(biāo)簽芯片的輸入阻抗共軛匹配。本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案的有益效果是通過(guò)用太陽(yáng)能電池代替普通電池，將太陽(yáng)能電池的極板作為標(biāo)簽天線的寄生單 元，使太陽(yáng)能電池和標(biāo)簽天線結(jié)合為一個(gè)電路單元，通過(guò)該RFID電子標(biāo)簽提高了有源 標(biāo)簽和半有源標(biāo)簽的使用壽命，使有源標(biāo)簽和半有源標(biāo)簽可以長(zhǎng)期工作而不需要更換電池，避免了因使用普通電池造成的環(huán)境污染、減少制作工藝的復(fù)雜度，增加了無(wú)源標(biāo)簽 和半有源標(biāo)簽的通信距離，通過(guò)對(duì)太陽(yáng)能電池和標(biāo)簽天線外形的綜合設(shè)計(jì)，縮小了標(biāo)簽 整體的面積，降低了標(biāo)簽的制造成本。


為了更 清楚地說(shuō)明發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是 本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造勞動(dòng)性的前提下， 還可以根據(jù)附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的電路結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明的一種標(biāo)簽設(shè)計(jì)實(shí)例。標(biāo)簽芯片采用EM Microelec-tronic公司的 芯片EM4324。標(biāo)簽芯片EM4324的焊盤(pán)1是負(fù)極性端，焊盤(pán)2是正極性端，焊盤(pán)7是射 頻輸入端。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施 方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。為了避免有源標(biāo)簽和半有源標(biāo)簽中的電池更換、減少對(duì)環(huán)境的污染、減少制作 工藝的復(fù)雜度、縮小標(biāo)簽整體的面積；增加無(wú)源標(biāo)簽和半有源標(biāo)簽的通信距離，本發(fā)明 實(shí)施例提供了一種太陽(yáng)能電池供電的RFID電子標(biāo)簽，詳見(jiàn)下文描述傳統(tǒng)電池廢舊之后，若電池中的重金屬得不到妥善處理就會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染； 但是，若標(biāo)簽芯片的能量來(lái)自于清潔環(huán)保的太陽(yáng)能，就可以避免電池生產(chǎn)中對(duì)環(huán)境造成 的危害；并且由于太陽(yáng)能電池具有較長(zhǎng)的使用壽命，在一定光照強(qiáng)度下，太陽(yáng)能電池能 收集足夠的光子，將光能轉(zhuǎn)化成電能，可為標(biāo)簽芯片提供電源，并且理想情況下，只要 有一定的光照，太陽(yáng)能電池可以源源不斷地為標(biāo)簽芯片供電，使其永遠(yuǎn)工作，而不需要 更換電池，故本發(fā)明實(shí)施例優(yōu)選用太陽(yáng)能電池。圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的電路結(jié)構(gòu)圖。參見(jiàn)圖1，該RFID電子標(biāo)簽包括太 陽(yáng)能電池、標(biāo)簽天線、標(biāo)簽芯片；所述太陽(yáng)能電池的正極性端與所述標(biāo)簽芯片的正極性 端相連；所述太陽(yáng)能電池的負(fù)極性端與所述標(biāo)簽芯片的負(fù)極性端相連；所述標(biāo)簽天線的 第一端與所述標(biāo)簽芯片的射頻輸入端相連；所述標(biāo)簽天線的第二端與所述標(biāo)簽芯片的負(fù) 極性端相連；所述標(biāo)簽天線圍繞在所述太陽(yáng)能電池的外部；所述太陽(yáng)能電池與圍在其外 部的所述標(biāo)簽天線之間有一定的間隙；所述太陽(yáng)能電池作為所述標(biāo)簽天線的寄生單元。圖2是本發(fā)明的一種標(biāo)簽設(shè)計(jì)實(shí)例。參見(jiàn)圖2，該RFID電子標(biāo)簽的實(shí)例包 括太陽(yáng)能電池、標(biāo)簽天線、標(biāo)簽芯片(EM Microelec-tronic公司的芯片EM4324)。標(biāo) 簽芯片EM4324的焊盤(pán)1是負(fù)極性端，焊盤(pán)2是正極性端，焊盤(pán)7是射頻輸入端，在工 作頻率915MHz情況下輸入阻抗的測(cè)量典型值是(ll-jl55)歐姆。太陽(yáng)能電池的面積是 44X 30mm2。標(biāo)簽的基質(zhì)是FR4，相對(duì)介電常數(shù)是4.6，損耗正切是0.018，厚度是1mm。 標(biāo)簽天線的形狀在圖2中標(biāo)出，材料是銅。所述太陽(yáng)能電池的正極性端與所述標(biāo)簽芯片 EM4324的正極性端(焊盤(pán)2)相連；所述太陽(yáng)能電池的負(fù)極性端與所述標(biāo)簽芯片EM4324的負(fù)極性 端(焊盤(pán)1)相連；所述標(biāo)簽天線的第一端與所述標(biāo)簽芯片EM4324的射頻輸入 端(焊盤(pán)7)相連；所述標(biāo)簽天線的第二端與所述標(biāo)簽芯片EM4324的負(fù)極性端(焊盤(pán)1) 相連；所述太陽(yáng)能電池與圍在其外部的所述標(biāo)簽天線之間有一定的間隙；所述太陽(yáng)能電 池作為所述標(biāo)簽天線的寄生單元；在工作頻率915MHz情況下，所述標(biāo)簽天線的形狀和 尺寸所決定的標(biāo)簽天線阻抗是(11+J155)歐姆，和所述標(biāo)簽芯片的輸入阻抗共軛匹配。其中，太陽(yáng)能電池的極板具體為標(biāo)簽天線的寄生單元，使得太陽(yáng)能電池和標(biāo)簽 天線結(jié)合為一個(gè)電路器件，具體地，標(biāo)簽天線的形狀應(yīng)滿足能夠接收UHF (Ultra High Frequency,超高頻)頻段的射頻電磁波，例如915MHz和2.45GHz的頻段。通過(guò)上述的電路設(shè)計(jì)，使得太陽(yáng)能電池既可以為標(biāo)簽芯片提供能源又可以作為 標(biāo)簽天線的寄生單元，詳見(jiàn)下文描述當(dāng)在有源模式下即有光的情況下，太陽(yáng)能電池不僅當(dāng)作是標(biāo)簽天線的寄生單 元，與其外圍的標(biāo)簽天線結(jié)合為一個(gè)電路單元，而且將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能為標(biāo)簽芯片提 供能量，使其激活，解決了傳統(tǒng)無(wú)源RFID標(biāo)簽因距離過(guò)遠(yuǎn)無(wú)法激活芯片的困難。當(dāng)在無(wú)源模式下即無(wú)光的情況下，太陽(yáng)能電池僅當(dāng)作是一個(gè)寄生單元，與其外 圍的標(biāo)簽天線結(jié)合為一個(gè)電路單元，使得標(biāo)簽當(dāng)作普通的無(wú)源標(biāo)簽來(lái)使用。進(jìn)一步地，為了提高光電轉(zhuǎn)化效率，太陽(yáng)能電池可以采用多晶硅或者非晶硅制 作，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，還可以采用其他的材料來(lái)制作，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不作限制。進(jìn)一步地，不用對(duì)太陽(yáng)能電池再進(jìn)行加工改造，可以拿來(lái)商業(yè)上已經(jīng)生產(chǎn)好的 太陽(yáng)能電池直接使用，節(jié)省了再加工時(shí)所需的成本，使適用的范圍擴(kuò)大，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)， 本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不作限制。進(jìn)一步地，為了增加標(biāo)簽芯片的通信距離，根據(jù)使用的太陽(yáng)能電池的尺寸、規(guī) 格不同，可以通過(guò)修改其外圍的標(biāo)簽天線形狀和尺寸來(lái)使整體天線的阻抗與標(biāo)簽芯片的 輸入阻抗共軛匹配，并且使其具有一定的增益，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不作限 制。進(jìn)一步地，為了適應(yīng)工程設(shè)計(jì)要求，標(biāo)簽天線可以是偶極子類型天線、環(huán)形天 線或微帶貼片天線，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不作限制。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)標(biāo)簽芯片的通信協(xié)議、閱讀器不做限制。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，由于有源標(biāo)簽與無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)類似，該RFID電子標(biāo)簽還可以應(yīng) 用到WSN (Wireless Sensor Network，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò))中，當(dāng)在環(huán)境監(jiān)測(cè)和軍事應(yīng)用等無(wú)線 傳感節(jié)點(diǎn)大量使用的場(chǎng)合中，通過(guò)該RFID電子標(biāo)簽可以使WSN在沒(méi)有陽(yáng)光下仍可以繼 續(xù)工作，解決了無(wú)法對(duì)電池能量耗盡的無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)進(jìn)行更換電池的問(wèn)題，該應(yīng)用前景 十分廣泛。進(jìn)一步地，該RFID電子標(biāo)簽還可以應(yīng)用到定位技術(shù)等領(lǐng)域，以及其他與射頻 識(shí)別技術(shù)相結(jié)合的領(lǐng)域，例如可以用于濕度傳感標(biāo)簽、定位標(biāo)簽中，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，本 發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不做限制。綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種太陽(yáng)能電池供電的RFID電子標(biāo)簽，通過(guò)用 太陽(yáng)能電池代替普通電池，將太陽(yáng)能電池當(dāng)作一個(gè)寄生單元添加到傳統(tǒng)標(biāo)簽天線中，使 得太陽(yáng)能電池和天線結(jié)合為一個(gè)電路器件，通過(guò)該RFID電子標(biāo)簽，提高了有源標(biāo)簽和半 有源標(biāo)簽的使用壽命，使有源標(biāo)簽和半有源標(biāo)簽可以長(zhǎng)期工作而不需要更換電池，避免 了因使用普通電池造成的環(huán)境污染、減少制作工藝的復(fù)雜度，增加了無(wú)源標(biāo)簽和半有源標(biāo)簽的通信距離，滿足了標(biāo)簽芯片工作距離的要求；通過(guò)對(duì)標(biāo)簽天線和太陽(yáng)能電池之間 的形狀設(shè)計(jì)，減小了標(biāo)簽整體的面積，降低了制造成本；并且該RFID電子標(biāo)簽拓展了 RFID系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，可以將其應(yīng)用到大范圍的無(wú)人區(qū)中對(duì)設(shè)備的監(jiān)控和維護(hù)，減少人 力的監(jiān)督，降低人力成本，提高工作效率。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個(gè)優(yōu)先實(shí)施例的示意圖，上述本發(fā)明實(shí)施 例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。以上 所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神 和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能電池供電的RFID電子標(biāo)簽，所述電子標(biāo)簽包括太陽(yáng)能電池、標(biāo)簽天 線、標(biāo)簽芯片；其特征是所述太陽(yáng)能電池的正極性端與所述標(biāo)簽芯片的正極性端相連；所述太陽(yáng)能電池的負(fù) 極性端與所述標(biāo)簽芯片的負(fù)極性端相連；所述標(biāo)簽天線的第一端與所述標(biāo)簽芯片的射頻 輸入端相連；所述標(biāo)簽天線的第二端與所述標(biāo)簽芯片的負(fù)極性端相連；所述標(biāo)簽天線圍 繞在所述太陽(yáng)能電池的外部；所述太陽(yáng)能電池與圍在其外部的所述標(biāo)簽天線之間有一定 的間隙；所述太陽(yáng)能電池作為所述標(biāo)簽天線的寄生單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種RFID電子標(biāo)簽，其特征是所述標(biāo)簽天線是偶極子類 型天線、環(huán)形天線或微帶貼片天線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種RFID電子標(biāo)簽，其特征是所述標(biāo)簽天線的形狀所決 定的阻抗和所述標(biāo)簽芯片的輸入阻抗共軛匹配。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種太陽(yáng)能電池供電的RFID電子標(biāo)簽，屬于射頻識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，所述電子標(biāo)簽包括包括太陽(yáng)能電池、標(biāo)簽天線和標(biāo)簽芯片。所述太陽(yáng)能電池的正極性端與所述標(biāo)簽芯片的正極性端相連；所述太陽(yáng)能電池的負(fù)極性端與所述標(biāo)簽芯片的負(fù)極性端相連；所述標(biāo)簽天線的第一端與所述標(biāo)簽芯片的射頻輸入端相連；所述標(biāo)簽天線的第二端與所述標(biāo)簽芯片的負(fù)極性端相連；所述標(biāo)簽天線圍繞在所述太陽(yáng)能電池的外部；所述太陽(yáng)能電池與圍在其外部的所述標(biāo)簽天線之間有一定的間隙；所述太陽(yáng)能電池作為所述標(biāo)簽天線的寄生單元。本發(fā)明提高了有源標(biāo)簽和半有源標(biāo)簽的使用壽命，使有源標(biāo)簽和半有源標(biāo)簽可以長(zhǎng)期工作而不需更換電池，避免了環(huán)境污染，減少制作工藝的復(fù)雜度，縮小了標(biāo)簽整體的面積，增加了無(wú)源標(biāo)簽和半有源標(biāo)簽的通信距離。
文檔編號(hào)H02N6/00GK102013033SQ20101059519
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者萬(wàn)鑫寧, 李建雄 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)