專利名稱：一種太陽(yáng)能電池作為天線的電子標(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。
技術(shù)背景
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、存儲(chǔ)信息容量大、抗干擾性強(qiáng)，讀寫距離遠(yuǎn)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)ο
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
為了縮小標(biāo)簽整體的面積，降低標(biāo)簽成本和制作工藝復(fù)雜度，有利于大規(guī)模生產(chǎn)， 減少對(duì)環(huán)境的污染，增加無(wú)源標(biāo)簽和半有源標(biāo)簽的通信距離，本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能電池作為天線的電子標(biāo)簽，所述技術(shù)方案如下
太陽(yáng)能電池有兩個(gè)極板，其電學(xué)特性表現(xiàn)為一個(gè)電壓受限的電流源；實(shí)驗(yàn)表明，太陽(yáng)能電池對(duì)于高頻來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于一個(gè)同等大小的金屬板，這就使得太陽(yáng)能電池可以作為天線發(fā)射或接收電磁波信號(hào)成為可能。
所述電子標(biāo)簽包括對(duì)應(yīng)天線結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池、標(biāo)簽芯片；所述太陽(yáng)能電池對(duì)超高頻來(lái)說(shuō)可以作為天線，既可以提供能源，也可以接收電磁波。所述太陽(yáng)能電池的正極性端與所述標(biāo)簽芯片的電源輸入的正極性端相連；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；微帶線與所述標(biāo)簽芯片的射頻輸入端相連；地平面與所述標(biāo)簽芯片的負(fù)極性端相連。
所述標(biāo)簽天線是微帶貼片天線。
所述標(biāo)簽天線的饋電方式可以是微帶線饋電、縫隙耦合饋電、近距離耦合饋電。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是
在采用電池供電的電子標(biāo)簽中，將太陽(yáng)能電池和天線合二為一，縮小了標(biāo)簽整體的面積，減少制作工藝的復(fù)雜度，降低了標(biāo)簽的制造成本；另一方面，由于太陽(yáng)能電池的使用，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，提高了有源標(biāo)簽和半有源標(biāo)簽的使用壽命，并且增加了無(wú)源標(biāo)簽和半有源標(biāo)簽的通信距離。


圖1是本發(fā)明的一種標(biāo)簽設(shè)計(jì)實(shí)例。
1 太陽(yáng)能電池2 微帶線3 縫隙4 基質(zhì)1 5 地平面
6:芯片7:基質(zhì)具體實(shí)施例方式
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)附圖獲得其他的設(shè)計(jì)。
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。
為了縮小了標(biāo)簽整體的面積，減少制作工藝的復(fù)雜度，降低了標(biāo)簽的制造成本，避免了因使用普通電池造成的環(huán)境污染，并且增加了無(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)能電池作為天線的電子標(biāo)簽，詳見下文描述
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。
工作在超高頻(UHF)頻段的標(biāo)簽天線，通常是偶極子天線或貼片天線，貼片天線由兩個(gè)金屬片和夾在中間的介質(zhì)構(gòu)成。太陽(yáng)能電池有兩個(gè)極板，其電學(xué)特性表現(xiàn)為一個(gè)電壓受限的電流源，實(shí)驗(yàn)表明，太陽(yáng)能電池對(duì)于超高頻來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于一個(gè)同等大小的金屬板， 這就使得太陽(yáng)能電池可以作為天線發(fā)射或接收電磁波信號(hào)成為可能。
圖1是發(fā)明的一種標(biāo)簽設(shè)計(jì)實(shí)例。參見圖1，所述電子標(biāo)簽包括對(duì)應(yīng)天線結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池、標(biāo)簽芯片；所述太陽(yáng)能電池的正極性端與所述標(biāo)簽芯片的電源輸入的正極性端相連；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；微帶線與所述標(biāo)簽芯片的射頻輸入端相連；地平面與所述標(biāo)簽芯片的負(fù)極性端相連。地平面有一個(gè)矩形縫隙，使得被太陽(yáng)能電池所代替的貼片和微帶線之間進(jìn)行電磁耦合，即饋電方式為縫隙耦合饋電。
其中，太陽(yáng)能電池具體為微帶貼片天線的貼片，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天線發(fā)射或接收電磁波信號(hào)，詳見下文描述
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)簽天線的貼片，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)標(biāo)簽天線接受電磁波信號(hào)，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，根據(jù)使用的太陽(yáng)能電池的尺寸、規(guī)格不同，標(biāo)簽天線可以采用微帶線饋電、近距離耦合饋電等饋電方式，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RFI D電子標(biāo)簽還可以應(yīng)用到WSN(Wireless Sensor Network，無(wú)線傳感器網(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)能電池作為天線的電子標(biāo)簽，利用太陽(yáng)能電池的高頻特性，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， 縮小了標(biāo)簽整體的面積，減少制作工藝的復(fù)雜度，降低了標(biāo)簽的制造成本；另一方面，由于太陽(yáng)能電池的使用，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，提高了有源標(biāo)簽和半有源標(biāo)簽的使用壽命并且增加了無(wú)源標(biāo)簽和半有源標(biāo)簽的通信距離；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。
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)能電池作為天線的電子標(biāo)簽，所述電子標(biāo)簽包括對(duì)應(yīng)射頻天線結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池(1)、標(biāo)簽芯片⑵；其特征是所述太陽(yáng)能電池⑴對(duì)超高頻來(lái)說(shuō)可以作為天線， 既可以為芯片(2)提供能源，也可以發(fā)射或接收電磁波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池作為天線的電子標(biāo)簽，其特征是所述標(biāo)簽天線是微帶貼片天線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池作為天線的電子標(biāo)簽，其特征是所述標(biāo)簽天線的饋電方式可以是微帶線饋電、縫隙耦合饋電、近距離耦合饋電。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種太陽(yáng)能電池作為天線的電子標(biāo)簽，屬于射頻識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，所述電子標(biāo)簽包括對(duì)應(yīng)天線結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池(1)和標(biāo)簽芯片(2)，太陽(yáng)能電池(1)對(duì)超高頻來(lái)說(shuō)可以作為天線，這樣這個(gè)電池既可以提供能源，也可以發(fā)射或接收電磁波；太陽(yáng)能電池有兩個(gè)極板，其電學(xué)特性表現(xiàn)為一個(gè)電壓受限的電流源，對(duì)于超高頻來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能電池相當(dāng)于一個(gè)同等大小的金屬板，這就使得太陽(yáng)能電池作為天線發(fā)射或接收電磁波信號(hào)成為可能；在采用太陽(yáng)能電池供電的電子標(biāo)簽中，將太陽(yáng)能電池和天線合二為一，使得標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)緊湊，小型化，降低標(biāo)簽成本和工藝復(fù)雜度，有利于大規(guī)模生產(chǎn)；所述電子標(biāo)簽可用于定位標(biāo)簽以及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等，應(yīng)用前景十分廣泛。
文檔編號(hào)H01Q1/22GK102496053SQ20111041058
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者李建雄, 馬建歡 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)