Метка для радиочастотной идентификации объектов
Метка для радиочастотной идентификации объектов относится к радиотехнике и предназначена для радиочастотной идентификации объектов (товаров изделий конструкций и т.п.) различного назначения и получения о них различных сведений. Техническим результатом является повышение технологичности, снижение материалоемкости, уменьшение габаритных размеров. Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что метка для радиочастотной идентификации объектов содержит идентификационную микросхему и подключенную к ней микрополосковую антенну, содержащую нижний токопроводящий слой, верхний токопроводящий слой и размещенный между ними диэлектрический слой, причем идентификационная микросхема соединена своими выводами непосредственно с верхним и нижним токопроводящими слоями, комплексное сопротивление идентификационной микросхемы расположено в диапазоне (10÷30)-j(410÷430) Ом и согласовано с комплексным сопротивлением микрополосковой антенны в диапазоне 0,86÷0,9 ее резонансной частоты, причем рабочий диапазон частот метки составляет 865÷869,65 МГц.
Полезная модель относится к радиотехнике и предназначена для радиочастотной идентификации объектов (товаров, изделий, конструкций и т.п.) различного назначения и получения о них различных сведений.
Известна метка радиочастотной идентификации объектов, содержащая идентификационную микросхему и соединенную с ней антенну, выполненную в виде двух симметричных пластинчатых элементов (патент US 6,147,606 G 08 B 13/14, опубл. 14.11.2000).
Недостаток данного устройства заключается в том, что при его размещении на металлической поверхности значительно уменьшается дистанция считывания.
Наиболее близким к заявленной полезной модели является устройство радиочастотной идентификации объектов по патенту US 6,215,402 G 08 B 13/14, опубл. 10.04.2001 г.
Устройство-прототип содержит идентификационную микросхему и подключенную к ней микрополосковую антенну, содержащую нижний токопроводящий слой, верхний токопроводящие слой и размещенный между ними диэлектрический слой.
Данное устройство представляет собой конструкцию со значительным увеличением направленности. Метки такого рода предназначены, в том числе, для размещения на металлических поверхностях.
Недостатком прототипа является наличие схемы согласования комплексного сопротивления, расположенной между идентификационной микросхемой и
микрополосковой антенной. Производство меток, содержащих схему согласования сложно, а материалоемкость и габариты их относительно велики.
При разработке заявляемой полезной модели поставлена задача создать простую в изготовлении и компактную метку радиочастотной идентификации объектов, предназначенную для размещения на металлических поверхностях. При разработке заявляемой полезной модели поставлена также задача расширить арсенал технических средств радиочастотной идентификации объектов.
Технический результат - повышение технологичности, снижение материалоемкости, уменьшение габаритных размеров.
Заявленная метка для радиочастотной идентификации объектов содержит идентификационную микросхему и подключенную к ней микрополосковую антенну, содержащую нижний токопроводящий слой, верхний токопроводящий слой и размещенный между ними диэлектрический слой.
Заявленная метка отличается от прототипа тем, что идентификационная микросхема соединена своими выводами непосредственно с верхним и нижним токопроводящим слоям. В заявленной конструкции не используется схема согласования, т.к. согласование достигается путем подбора геометрических размеров антенны, при которых комплексное сопротивление идентификационной микросхемы и комплексное сопротивление антенны может быть согласовано на частоте, находящейся в диапазоне 0,86÷0,9 резонансной частоты.
Идентификационная микросхема, присоединенная непосредственно к антенне метки, имеет комплексное сопротивление Zис=(10÷30)-j(410÷430) Ом, состоящее из активной части Rис и реактивной части Хис. Согласование и, благодаря ему, максимально эффективная передача мощности из антенны в идентификационную микросхему достигаются при условии, что комплексное сопротивление идентификационной микросхемы Zис и антенны ZА являются комплексно-сопряженными Z ис=Z*А. График зависимости активной RА и реактивной ZА части сопротивления антенны от частоты показан на Фиг 3.
Диапазон частоты согласования 0,86÷0,9 резонансной частоты определен экспериментально. Зависимость модуля коэффициента отражения от частоты показана на фиг.2. Частотный диапазон согласования антенны метки с идентификационной
микросхемой ограничен частотами, на которых коэффициент отражения не превышает -20 дБ, что соответствует современным условиям использования меток.
Диапазон согласования по уровню коэффициента отражения не более -20 дБ лежит в пределах 846÷886 МГц, что при резонансной частоте антенны, равной 982 МГц составляет 0,86÷0,9 резонансной частоты. Рабочий диапазон частот метки находится в пределах диапазона согласования, а коэффициент отражения в диапазоне рабочих частот метки не превышает -33 дБ.
При изменении сопротивления идентификационной микросхемы в пределах Zис =(10÷20)-j(410÷430) коэффициент отражения в диапазоне 0,86÷0,9 резонансной частоты не превышает -20 дБ, таким образом частотный диапазон согласования интегральной схемы, имеющей комплексное сопротивление в пределах Zис =(10÷30)-j(410÷430) с сопротивлением антенны по уровню коэффициента отражения -20 дБ составляет 0,86÷0,9 резонансной частоты.
Заявленная метка предназначена для работы в предусмотренном европейскими стандартами ETSI EN 300-220, ETSI EN 302-208 диапазоне частот 865÷869,65 МГц.
Перечень фигур чертежей
Фиг.1 - Метка для радиочастотной идентификации объектов;
Фиг.2 - График зависимости модуля коэффициента отражения от частоты;
Фиг.3 - График зависимости активной и реактивной части сопротивления антенны от частоты.
Осуществление полезной модели
Метка для радиочастотной идентификации объектов представлена на фиг.1. Метка содержит слой 1 из вспененного диэлектрического материала, выполненные из медной клейкой ленты DK-101 верхний 2 и нижний 3 токопроводящие слои и идентификационную микросхему Philips UCODE 4. Выводы 5 идентификационной микросхемы 4 припаяны к токопроводящим слоям 2, 3.
Рабочий диапазон частот метки 865÷869,65 МГц (стандарты ETSI EN 300-220, ETSI EN 302-208).
Комплексные сопротивления микросхемы и антенны согласованы на рабочей частоте 868 МГц. Резонансная частота составляет 982 МГц.
Комплексное сопротивление идентификационной микросхемы Zис=12-j422 Ом.
Комплексное сопротивление антенны ZА=23+j419 Ом.
Размеры метки: длина 152 мм, ширина 20 мм, высота 10 мм.
Для изготовления заявленного устройства необходимы только ножницы и паяльник. В то время, как метка-прототип изготавливается в промышленных условиях, позволяющих осуществить операцию химического травления.
Метка работает следующим образом.
В целях обеспечения идентификации объектов, содержащих металлические поверхности, заинтересованная сторона, например производитель товара или торговая организация, снабжает каждый объект (товар, изделие, конструкцию и т.п.) меткой радиочастотной идентификации при его производстве, или при его передаче в торгующую организацию, или при его реализации.
Микрополосковая антенна обеспечивает прием сигнала от устройства считывания и обратную передачу индивидуальной информации, содержащейся в идентификационной микросхеме, на расстоянии до 10 метров при использовании считывающего модуля мощностью 2 Вт и присоединенной к нему антенны с круговой поляризацией и коэффициентом усиления 8 дБ. При выходе за границы диапазона согласования наблюдается уменьшение дистанции считывания более, чем в два раза, что не позволяет использовать метку в современных системах идентификации.
При изменении реальной и мнимой части комплексного сопротивления идентификационной микросхемы в заявленном диапазоне, коэффициент отражения не превышает -20 Дб. При выходе за указанный интервал, в виду ухудшения согласования, коэффициент отражения превышает величину -20 Дб, что также не позволяет использовать метку в современных системах идентификации.
Метка для радиочастотной идентификации объектов, содержащая идентификационную микросхему и подключенную к ней микрополосковую антенну, содержащую нижний токопроводящий слой, верхний токопроводящий слой и размещенный между ними диэлектрический слой, отличающаяся тем, что идентификационная микросхема соединена своими выводами непосредственно с верхним и нижним токопроводящими слоями, комплексное сопротивление идентификационной микросхемы расположено в диапазоне (10÷30)-j(410÷430) Ом и согласовано с комплексным сопротивлением микрополосковой антенны в диапазоне 0,86÷0,9 ее резонансной частоты, причем рабочий диапазон частот метки составляет 865÷869,65 МГц.
