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CN108108774B - 一种基于超高频rfid技术的金属物品电子标签识别方法 - Google Patents

一种基于超高频rfid技术的金属物品电子标签识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于超高频RFID技术的金属物品电子标签识别方法，属于电子标签识别技术领域；它将读写器的射频功率通过传输线结构进入金属物体，所述传输线结构中的两极分别直接接触金属物体的两端，所述传输线结构和金属物体形成一个导体回路，金属物体上会产生传导电流。电感加上超高频RFID芯片的组合结构。电感的设计目标为令其在金属物品上呈现出的感抗与超高频RFID芯片的特性输入容抗相互抵消，从而达到最好的匹配效果；识别的准确度高，避免了误读和漏读的问题，且电子标签的厚度设计较薄，体积较小，成本低，可以满足现代电子标签的设计需求。

Description

一种基于超高频RFID技术的金属物品电子标签识别方法
技术领域
本发明涉及一种基于超高频RFID技术的金属物品电子标签识别方法，属于电子标签识别技术领域。
背景技术
RFID(射频识别：radio frequency identification)是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，作为条形码的无线版本；是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
超高频射频识别（RFID）技术的基本工作方式是，识别设备（通常称作读写器）通过超高频天线辐射出电磁场；被识别的物品上面固定电子标签，标签由标签天线和芯片组成，标签天线进入到读写器辐射出的空间电磁场中，并从中获取能量来为芯片供电，然后芯片将其内部数据调制在电磁波上再通过标签天线反射回去，供读写器接收识别。整个识别过程中，识别设备与被识别的物品不接触，这是目前所有超高频射频识别技术的基本特征。因此射频识别常常也被称作“非接触识别”。
金属物品的超高频RFID电子标签，目前有两种设计方法:
一种方法着眼于减少金属表面反射电磁波造成的驻波抵消特性。为此设计中，将标签天线与金属物品隔开，或者进一步使用高介电常数的材料隔开标签天线与金属物品，以增加间隔的等效电长度。
另一种方法是直接将被识别的金属物品作为标签天线的一部分。RFID标签天线和芯片电路，通过导体接触或密耦合的方法与被识别的金属物品在电磁特性上成为一个整体。然后金属物品作为天线从空间获得电磁场能量为芯片供电。
采用第一种方式设计的金属物品的超高频RFID电子标签，普遍厚度较厚，体积较大，成本较高；而采用第二种方式设计的电子标签由于实际起作用的天线结构是被识别的金属物品，所以金属物品尺寸的变化，金属物品之前的相互接触，金属容器或者框架的影响都会明显影响到天线的性能。这就会造成电子标签的误读或漏读。
在实际的应用中，很多实际的应用对同时识别的标签个数没有太高的要求，但对识别的准确性非常敏感。电子标签的误读或漏读都是绝对不能容忍的。同时很多应用也不允许使用体积较大或成本较高的电子标签；因此现有的两种金属物品的RFID电子标签设计技术无法满足这些应用的实际需求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便、且稳定性高的基于超高频RFID技术的金属物品电子标签识别方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它将读写器的射频功率通过传输线结构进入金属物体，所述传输线结构中的两极分别直接接触金属物体的两端，所述传输线结构和金属物体形成一个导体回路，金属物体上会产生传导电流；
所述金属物体上的传导电流在金属物品周围产生感应磁场；将电感置于金属物品表面，并使电感的磁力线方向与传导电流产生的磁力线方向一致；这样读写器输出的时变电流在金属物品周围产生时变磁场，时变磁场又在其穿过的电感线圈上产生感应电流，感应电流为连接电感两端的超高频RFID芯片供电。
作为优选，所述导体回路中设有匹配负载，所述匹配负载设置在传输线与金属物体之间，从而减少读写器射频输出功率的反射。
作为优选，所述基材可以为高介电常数材料以减少标签体积，也可以为铁氧体材料以提高电感感值。
本发明的设计原理：电感加上超高频RFID芯片的组合结构。电感的设计目标为令其在金属物品上呈现出的感抗与超高频RFID芯片的特性输入容抗相互抵消，从而达到最好的匹配效果。
采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的一种基于超高频RFID技术的金属物品电子标签识别方法，识别的准确度高，避免了误读和漏读的问题，且电子标签的厚度设计较薄，体积较小，成本低，可以满足现代电子标签的设计需求，本发明具有结构简单，设置合理，应用范围广等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的读写器与金属物体之间的连接示意图；
图2是本发明中金属物体内部运作示意图；
附图标记说明：
读写器1、传输线结构2、金属物体3、传导电流4、磁力线方向5、电感6、金属物品7、超高频RFID芯片8、基材9、匹配负载10。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
参看如图1和图2所示，本具体实施方式将读写器1的射频功率通过传输线结构2进入金属物体3，所述传输线结构2中的两极分别直接接触金属物体3的两端，所述传输线结构2和金属物体3形成一个导体回路，金属物体3上会产生传导电流4；所述导体回路中设有匹配负载10，所述匹配负载10设置在传输线结构2与金属物体3之间，从而减少读写器射频输出功率的反射。
具体实施方式中根据安培定律，所述金属物体3上的传导电流4会在金属物品7周围产生感应磁场；将电感6置于金属物品7表面，并使电感6的磁力线方向5与传导电流产生的磁力线方向一致；读写器1输出的时变电流在金属物品7周围产生时变磁场，时变磁场又在其穿过的电感线圈上产生感应电流，感应电流为连接电感两端的超高频RFID芯片8供电；所述超高频RFID芯片8设置在基材9上；所述基材9可以为高介电常数材料以减少标签体积，也可以为铁氧体材料以提高电感感值。
本具体实施方式采用电感加上超高频RFID芯片的组合结构，电感的设计目标为令其在金属物品上呈现出的感抗与超高频RFID芯片的特性输入容抗相互抵消，从而达到最好的匹配效果。
实施例：
采用ISO18000-6C的超高频RFID读写器，连接平行双线结构；并让一条线的末端接触金属条的一端，另一条线的末端通过50欧姆电阻接触到金属条的另一端。此时实际测量读写器输出端口的反射系数为-15dB；然后设计30nH的电感（呈现感抗173欧姆），并将NXP公司的UCODE G2XM芯片（呈现171欧姆的输入容抗）封装在电感两端。令封装好的电感型电子标签贴在金属条表面，并让电感的磁力线方向与金属条方向垂直。测量发现读取效果极好，读写器的输出功率为10mW时就能读取到该金属物品的超高频RFID电子标签。
本具体实施方式所述的一种基于超高频RFID；技术的金属物品电子标签识别方法，识别的准确度高，避免了误读和漏读的问题，且电子标签的厚度设计较薄，体积较小，成本低，可以满足现代电子标签的设计需求应用范围广。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种基于超高频RFID技术的金属物品电子标签识别方法，其特征在于：将读写器(1)的射频功率通过传输线结构(2)进入金属物体(3)，所述传输线结构(2)中的两极分别直接接触金属物体(3)的两端，所述传输线结构(2)和金属物体(3)形成一个导体回路，金属物体(3)上会产生传导电流(4)；
所述金属物体(3)上的传导电流(4)在金属物品(7)周围产生感应磁场；将电感(6)置于金属物品(7)表面，并使电感(6)的磁力线方向(5)与传导电流产生的磁力线方向一致；读写器(1)输出的时变电流在金属物品(7)周围产生时变磁场，时变磁场又在其穿过的电感线圈上产生感应电流，感应电流为连接电感两端的超高频RFID芯片(8)供电；所述超高频RFID芯片(8)设置在基材(9)上；
所述导体回路中设有匹配负载(10)，所述匹配负载(10)设置在传输线结构(2)与金属物体(3)之间，从而减少读写器射频输出功率的反射。
2.根据权利要求1所述的一种基于超高频RFID技术的金属物品电子标签识别方法，其特征在于：所述基材(9)包括高介电常数材料以减少标签体积，或铁氧体材料以提高电感感值。
3.根据权利要求1所述的一种基于超高频RFID技术的金属物品电子标签识别方法，其特征在于：以采用电感加上超高频RFID芯片的组合结构为设计原理，电感的设计目标为令其在金属物品上呈现出的感抗与超高频RFID芯片的特性输入容抗相互抵消，从而达到预定的匹配效果。
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