[发明专利]邻近导电元件使用的RFID天线

说明书

技术领域

本发明涉及射频识别(RFID)标签天线，并更特别地涉及当邻近金属和其它导电元件时可操作的RFID标签天线。

背景技术

准确监视与库存、产品制造、销售以及有关操作相关的物体的位置和流动是一种挑战。需要持续确定这些物体的位置并跟踪关于该物体的相关信息。可使用恰当配置与任何形式的物体相联系的标签、标识或标记设备，任何形式的物体包括货物、商品、人或动物、或基本上任何移动的或静止的以及有生命的或无生命的物体，这些标签、标识或标记设备有助于定位和数据跟踪。一种此类标签跟踪系统是电识别系统，比如RFID。RFID标签被固定到、连接到或以某种方式关联一物体，以跟踪改物体并存储和检索关于该物体的信息。

RFID标签存储与目标有关的数据。RFID阅读器可通过以已知频率发送一询问信号来扫描RFID标签。RFID标签可以响应该询问信号，响应包括，例如与物体有关的数据或RFID标签ID。RFID阅读器检测响应信号并对数据或RFID标签ID解码。RFID阅读器可为手持阅读器或固定阅读器，带有RFID标签的商品通过该固定阅读器。固定阅读器可配置为类似于电子商品防盗(“EAS”)系统中使用的位于基座上的天线。

天线收集和发射电磁波的形式的能量。用于该发射的单位取为功率/单位面积的形式。用于此类标签检测系统的许多标签关于激励(stimulating)场具有单个有利(favored)方向，在该方向上，这些标签显示出最大响应，即其为定向的。大多数标签形状为略微矩形，并且由偶极天线变化来，具有大的长宽比。当标签在与标签的长轴正交的入射场内定向时，这些标签给出最大响应。此性质通常被称为“阅读方向敏感性”。

例如，图1示出了具有布置在基底104上的天线102的RFID标签100的一个实例。基底104形状基本为矩形。天线102包括多个天线部分，即，天线102具有第一天线部分106和第二天线部分108。第一天线部分106被连接到引线框112的第一侧112A。第二天线部分108可被连接到引线框112的第二侧112B。通过将引线框112超声结合到RFID芯片110上的导电垫，RFID芯片110可被连接到引线框112。RFID芯片110和引线框112直接放置在基底104的电介质基底材料的几何中心。引线框112的端部可被物理地和电地结合到天线102的箔(foil)天线图案。RFID芯片也可通过使用导电粘合剂直接结合到天线102以消除对引线框112的需求。

第一天线部分106具有第一天线端106A和第二天线端106B。同样地，第二天线部分108具有第一天线端108A和第二天线端108B。第一天线部分106的第一天线端106A连接到引线框112A。第一天线部分106布置在基底104上并在第一方向上形成从RFID芯片110向内螺旋的图案(pattern)，第二天线端106B终止于在基底104的一半上的向内螺旋的图案的内部回环。同样地，第二天线部分108的第一天线终端108A连接到引线框112B。第二天线部分108布置在基底104上并在第二方向上形成从RFID芯片110向内螺旋的图案，其第二天线端108B终止于在基底104的另一半上的向内螺旋的图案的内部回环。如图1中所示，天线102的两个顺时针方向螺旋部分106、108基本上关于彼此旋转对称。RFID标签100产生辐射图200(图2)与常规的偶极天线的辐射图类似。

当RFID标签100垂直于其y-轴(即沿着z-轴)并且丝毫不沿y-轴(也称为“偶极轴”)时，RFID标签100的接收和发射最佳，如图2由辐射图200图形所示。天线102的辐射图200中的死区称为空白(null)202。天线方向性对RFID标签是重要的，因为如果标签100是定向在其空白202指着标签阅读器的位置，则标签100接收不到用于激励的功率，并因此无法阅读。通常，辐射图描述了接收天线对电磁(EM)波的行进或传播方向的敏感性。由于电磁波为横波，电磁波的电场分量垂直于波的传播方向。

另一种导致标签天线102的辐射图200中另外的空白区域的情况是，RFID标签100被用在导电表面，比如金属表面。为了将能量耦合进“类-偶极”天线，需要平行于类-偶极天线的长度并具有适当频率的激励场(电场)。金属的导电性质指示切线方向电场(其与偶极天线的长度方向对准)在金属表面将为零。此影响阻止能量耦合进RFID标签100，导致RFID标签100检测性能全部或部分降低。