无芯标签、阵列、读取装置及其系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种双圆极化无芯识别系统。该系统包含三个创新点：(1)读卡器采用双圆极化的收发天线，以识别随意放置的、非视距范围内的标签、并提高收发隔离度；(2)标签内不含有芯片，仅由数圈导电结构组成，采用包含石墨烯在内的导电油墨，可将该标签直接打印在纸张、布料、塑料等物体表面，该无芯标签可采用对环境温度及湿度等敏感的材料，以用于监测环境温度及湿度变化；这类无芯标签也可置于待检测物体内部，以用于保密场合；(3)通过添加哑元结构，提高无芯标签的信息容量。

Core free tags, arrays, reading devices and their systems

The utility model relates to a double circular polarization coreless identification system. The system consists of three innovative points: (1) the reader uses a dual circular polarized transceiver to identify the randomly placed, non visual range tags and improve the transmission isolation. (2) there is no chip in the label, which is composed of only a few cycles of conductive structure, using a conductive ink including graphene, which can be used directly to play the label. Printed on the surface of paper, cloth, plastic and other objects, the non core label can use sensitive materials such as ambient temperature and humidity to monitor the temperature and humidity changes of the environment; this kind of core free label can also be placed inside the object to be detected to be used for confidentiality; (3) improving the information of the core free label by adding a dummy element. Capacity.

【技术实现步骤摘要】
无芯标签、阵列、读取装置及其系统
本技术涉及射频识别领域，特别涉及一种无芯标签及一种双圆极化无芯识别系统。
技术介绍
射频识别(RFID)是一种非接触式的自动识别通信技术，它通过无线信号识别目标对象并获取相关数据。1948年HarryStockman奠定了RFID的理论基础。二战中飞机被贴上标签以区分敌我，这种敌我身份辨别为认作RFID系统的前身。1987年挪威出现了世界上第一个商业化的用于电子收费的RFID系统。至今，RFID技术已广泛应用于仓储物流、制造、医疗、运输、零售、身份识别等领域，并正成为物联网的基石。传统射频识别系统中的每一个商用标签都含有芯片，因而成本较高。另一方面，条形码虽然成本低，但仅工作于较短的视距范围内，需按规则摆放，不易实现全自动识别。为了将射频识别技术应用于更多的场合，无芯识别技术应运而生。在无芯识别系统中，每个标签内都不含芯片，也不含电池。这种标签由导电的无源结构组成，因而成本低、寿命长、加工简单。无芯标签有望实现与条形码类似的低成本，并具有条形码所不具备的功能，比如同时识别非视距范围内的多个物体、实现全自动识别、隐藏于物体内以实现保密等。目前处于研究阶段的无芯识别系统尚不成熟，存在以下问题：(1)仅可识别少部分随意放置的无芯标签，不易实现全自动识别；(2)现有标签的信息容量低；(3)现有标签大多不能直接打印在纸张、布料、塑料等材料上。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术对无芯标签的结构及其识别系统进行了改进，提出了一种无芯标签及一种双圆极化无芯识别系统。本技术的一个方面，提出一种无芯标签，由数圈导电结构组成，在最内圈导电结构的内侧再增加一圈导电结构，所述增加的导电结构仅在工作频带外有谐振点。其中，所述导电结构通过导电油墨打印而成，或采用其它材料工艺加工而成。本技术的一个方面，提出一种无芯标签读取装置，所述读卡器是电磁波信号的辐射及接收单元，包括发射及接收电路，还包括一对收发天线，分别是正交极化的左旋圆极化天线及右旋圆极化天线。本技术的另一个方面，提出一种无芯识别系统，包括读卡器及一个或多个无芯标签，所述读卡器是电磁波信号的辐射及接收单元，包括发射及接收电路，还包括一对收发天线，分别是正交极化的左旋圆极化天线及右旋圆极化天线。该系统可达到如下有益效果：(1)识别任意放置的无芯标签；(2)提高无芯标签的信息容量；(3)增加读卡器的收发隔离度；(4)实现可打印的无芯标签；(5)可以监控环境温度、湿度等。附图说明图1是双圆极化无芯识别系统的示意图图2是一种采用共享交错辐射单元实现的双圆极化阵列天线图3是一种基于高阻抗表面结构的双圆极化收发天线图4是图2及图3所示的两种圆极化阵列天线的隔离度图5是一种无芯标签图6是无芯标签引入哑元前后的雷达散射界面图7是一种由多个阵列组成的无芯标签具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本技术作进一步的详细描述。图1是根据本技术的双圆极化无芯识别系统的示意图。该系统包含一对以正交极化配置的圆极化天线，还包括一个或多个无芯标签。该一对双圆极化天线包括发射天线和接收天线两根天线，两者采用正交的圆极化方式，二者等波面与无芯标签平行，这样发射天线的左旋圆极化波探测无芯标签的谐振频率点，因而无芯标签可以在当前平面内任意旋转。无芯标签上不同长度的谐振环受到发射天线的平面波激励后会产生不同频率的谐振，对应频点有无谐振则对应着二进制的“1”和“0”，从而能够调制信息。由于谐振环的偶次谐波不存在，奇次谐波很小并且频点在带外。因此，反射后的右旋平面波进入到与发射天线同侧的接收天线内，可根据谐振样式检测出标签携带的信息。由于天线改用圆极化天线，因此可以识别随意放置的、非视距范围内的标签。另外，由于收发天线的电磁波采用正交极化方式，因此可以提高收发天线的隔离度。为了提高无芯识别系统的灵敏度，可采用双圆极化阵列天线。在一个实施方式中，本技术提出一种共享的交错辐射单元以实现双圆极化阵列天线。如图2所示，在该阵列天线中，包括多个左旋圆极化天线21、多个微带贴片22及多个右旋圆极化天线23。其中每个左/右旋圆极化天线是一个2x2子阵列，左、右旋圆极化天线交织排列，且相邻左/右旋圆极化天线共享相邻的微带贴片。每个2x2子阵列由位于四周的天线及位于中心的馈电结构组成，相邻左旋圆极化天线间或相邻右旋圆极化天线间的馈电结构相差90度角。这种结构的优点在于：(1)2x2的左、右旋圆极化子阵列交织排列，并共享相邻的微带贴片，以减小子阵之间的单元间距从而避免栅瓣的出现；(2)左、右旋天线阵列共享微带贴片,微带辐射单元数目可从传统的4N减小到2N+2(N是2x2子阵数目)，因此整体结构更紧凑；(3)馈电结构采用了连续旋转结构，以实现宽带阻抗匹配和轴比带宽；(4)整个结构可以采用两层介质板实现，易于集成。图2所示的这一结构中所有的辐射单元串联在一起，且左、右旋圆极化馈电部分交错排列，因此两种圆极化之间的隔离度较低。为解决该隔离度问题，本技术进一步提出图3所示的基于高阻表面结构的双圆极化天线阵列。在该实施方式中，将左旋圆极化天线阵31同右旋圆极化天线阵33分开，同时在中间加入高阻抗表面结构32进一步增加隔离度。高阻抗表面也被称为是电磁带隙(EBG)结构或左手材料，由周期性的蘑菇结构组成。在谐振点，高阻抗结构的表面阻抗将变得无穷大，正切磁场非常小，所以近似为理想磁导体，在该点产生0°的相位，即对入射波产生同相反射。高阻抗表面同时具有抑制表面波传播的能力，因此它可减小左、右旋圆极化阵列之间的互耦。图4对比值表明，双圆极化天线的隔离度可由图2结构的10dB增加至图3结构中的50dB。通常无芯标签由一组方形导体环构成，最外围的方形环在入射电磁波的照射下，产生一个谐振频点，该频点位于工作频带的最低端。相应地，其它相邻的方形环依次对应更高的谐振频点，其中，第八条环对应工作频带内最高的频点。因此通常无芯标签的方形环可携带8比特信息，增加方形环的环数可相应地增加比特信息数。而如图5所示，本技术提出在方形环的最内侧再增加一个哑元，即第九条方形环。该哑元仅在工作频带外有谐振点，因而并不携带有用信息，仅起耦合作用。图6所示结果表明，该哑元将谐振环的谐振频点限制在工作频带范围之内。当然方形环也可以是三角形、圆形、椭圆形等不同结构及其组合。标签的上述导电结构的材质可以是包含石墨烯在内的导电油墨。该标签的基板是包含纸张、布料、塑料等在内的介质材料。该无芯标签可采用对环境温度及湿度等敏感的材料，以用于监测环境温度及湿度变化；该无芯标签也可置于待检测物体内部，以用于保密场合。本技术的无芯标签还可以组合为阵列的方式，如图7所示。当需要提高无芯标签的可读距离时，可以将多个含有相同信息的无芯标签进行阵列排列。而当需要提供无芯标签的信息容量时，可以将多个含有不同信息的无芯标签进行阵列排列。当然也可以将无芯标签阵列划分为若干组，每组无芯标签含有相同的信息，不同组间无芯标签含有的信息不同，这样可以兼顾可读距离和信息容量。上述实施例仅例示性说明本技术的原理及其功效，而非用于限制本技术。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本技术的精神及范畴下，对上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无芯标签，由一组数圈的导电结构组成，其特征在于在最内圈导电结构的内侧再增加一圈导电结构，所述增加的导电结构仅在工作频带外有谐振点。

【技术特征摘要】
1.一种无芯标签，由一组数圈的导电结构组成，其特征在于在最内圈导电结构的内侧再增加一圈导电结构，所述增加的导电结构仅在工作频带外有谐振点。2.根据权利要求1所述的无芯标签，其特征在于所述导电结构的材质是导电油墨，该无芯标签的基体采用对环境温度及湿度敏感的材料，以用于监测环境温度及湿度变化；该无芯标签置于待检测物体内部，以用于保密场合。3.一种无芯标签阵列，其特征在于包含多个如权利要求1或2所述的无芯标签，该多个无芯标签形成阵列。4.根据权利要求3所述的无芯标签阵列，其特征在于至少两个无芯标签含有的信息相同。5.根据权利要求3所述的无芯标签阵列，其特征在于至少两个无芯标签含有的信息不同。6.一种无芯标签读取装置，包括发射电路及接收电路，还包括一对以上的收发天线，分别是正交极化的左旋圆极化天线及右旋圆极化天线。7.根据权利要求6所述的无芯标签读取装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡三明，董国庆，沈一竹，孟洪福，窦文斌，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32