具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

实施例1

本发明实施例提供了电子标签，该电子标签可包括：

基板，所述基板收容芯片和标签天线；所述标签天线包括偶极子天线阵列和匹配环；所述偶极子天线阵列中偶极子天线的阵元，相对于与所述偶极子天线所在直线平行的指定轴，呈镜像对称布置；所述偶极子天线中作为对称振子的天线双臂，分别经两馈电线与所述匹配环连接；所述匹配环内有支导电段；所述支导电段在所述匹配环上的连接点，处于两馈电点之间的环段内；所述两馈电点为两天线单臂在所述匹配环上对应的馈电点；所述两天线单臂，分别在任意两个阵元中，且呈镜像对称；所述支导电段还与所述芯片连接。

在一些具体实施中，基板可以是矩形板或椭圆形板等适合具体使用需求的各类形状板材，可以选用陶瓷、聚氯乙烯或易碎纸等材料。基板收容RFID芯片(标签芯片或芯片)和标签天线，芯片可以包括具有指令处理能力的集成电路或处理器以及存储器。存储器内可以存储有实现与阅读器或具有阅读电子标签能力的设备进行通信的指令。在集成电路或处理器执行该指令时，可以实现电子标签的查询信息、识别信息和读写信息等配置的功能。

标签天线可以选择铝、铁、铜、银等金属材料，或选择导电石墨(如石墨烯)等导电材料。可以通过蚀刻法、电镀法或印制法制备本发明实施例的电子标签；可以根据电子标签的制造工艺的成本及应用需求，进行芯片和标签天线的收容实施。例如，既可以将芯片和标签天线形成在基板的一侧面上，可以有较低的制造成本，还可以在基板上进行打孔，形成通孔，将全部或部分的标签天线分置于基板两侧和/或芯片与标签天线分置于基板两侧，再经通孔形成电连接。

偶极子天线阵列可以至少有两个阵元，每个阵元是一个偶极子天线。偶极子天线为对称振子，是中点断开并分别与芯片耦合连接的线性导体，可以是经两馈电线连接至匹配(导电)环，再通过匹配环与芯片连接，可以是相对天线中点呈镜像对称的长直导电线。可以以该长直导电线所在直线为参考，结合电子标签的设计尺寸，选择与该直线平行的指定轴，从而可以完成阵元的镜像对称布置。

匹配环内的支导电段的连接点处于匹配环上的环段内，该环段是与分别在任意两个阵元中镜像对称的两天线单臂在所述匹配环上对应的馈电点之间的环段。例如，若偶极子天线阵列有两个阵元，可以视任意一个阵元处于基板上部，而另一个阵元处于基板下部，并以两个阵元的各自中点连线(即中点连成的直线)分为基板左部和基板右部，则前述分别在任意两个阵元中镜像对称的两天线单臂可以是非对称振子的天线单臂，镜像对称的、非对称振子的天线单臂可以包括两组单臂。第一组单臂为基板上部的阵元中左天线单臂和基板下部的阵元中左天线单臂。第二组单臂为基板上部的阵元中右天线单臂和基板下部的阵元中右天线单臂。

第一组单臂在匹配环上有两个左馈电点，两个左馈电点在匹配环属于基板左部内的部分(或匹配环若处于基板右部，则可以是靠近前述中点连线的环段。若处于基板左部，则可以是远离前述中点连线的环段)确定出第一环段，第二组单臂在匹配环上有两个右馈电点，两个右馈电点在匹配环属于基板右部内的部分(或匹配环若处于基板右部，则可以是远离前述中点连线的环段。若处于基板左部，则可以是靠近前述中点连线的环段)确定出第二环段。

支导电段可以为两段直导电线，第一段直导电线的一端可以在第一环段内有一个连接点(对于标签天线的一些制造工艺，连接点可以只是几何意义上的点，而可以不是独立的导电线相连焊点等物理连接点，馈电点也可以按此理解)且另一端与芯片连接。第二段直导电线的一端可以在第二环段内有另一连接点且另一端与芯片连接，实现芯片的工作电回路。其中，支导电段与芯片的连接以及与各环段的连接特点，可以将匹配环内区域分割为两部分环内区域，以形成与环内区域相应的无线射频阻抗匹配等效电路，实现芯片与偶极子天线阵列的阻抗匹配和更多射频能量接收和发送。值得特别注意的是，芯片与两个阵元中偶极子天线的阻抗网络可以是支导电段两侧的结构，一个阵元的阻抗相对标准阻抗呈现正偏差，另一个阵元的阻抗相对标准阻抗呈现负偏差，而在支导电段分割匹配环为面积相等的区域时，正偏差与负偏差将被叠加基本抵消，支导电段将向已耦合的两个阵元提供基本一致的、相同的阻抗，从而突破了同等天线工艺和射频能力的芯片的通信距离瓶颈，达到电子标签的近乎极致的通信距离和增益。另需要提出的是，根据实际具体产品需求，支导电段可以选为曲线型的导电段，曲线型的导电段也能分割相等的区域，例如支导电段的一段为正弦波前半周期线型，另一段为正弦波后半周期线型。

前述的偶极子天线的有效(等效)长度可以选为0.65λ～0.85λ，其中，λ为所述标签天线的工作波长，例如，天线双臂的长度可优选为0.75λ左右，配合偶极子天线阵列，可以实现电子标签的高增益和远识读距离。所述偶极子天线阵列中相邻阵元在所述指定轴的垂直方向上间距为0.4λ～0.6λ，例如，基板上部左天线单臂与基板下部左天线单臂的距离优选为0.5λ左右。

前述的匹配环可以选为对称的规则环形，所述匹配环的环内区域被所述支导电段分割为面积相等的两个区域。其中，根据实际制造工艺，面积相等可以是基本完全相等，示例性地但不用于限制，例如面积相差0.001％、0.01％、0.1％、1％、2％等。匹配环的中心可以位于指定轴和中点连线的交点位置，例如若匹配环为圆形匹配环、椭圆形匹配环、矩形匹配环和正多边形匹配环中任意一者，取该任意一者的中心位于前述的交点位置，可以便于降低制造成本和降低工艺实现难度，便于完成偶极子阵列与芯片的阻抗匹配。

在各个阵元中的天线双臂(对称振子)，在所述匹配环上对应的馈电点之间的环段(在匹配环为对称的规则环形时，截取的两环段均可满足)，长度相等，馈电线可以基本为相互平行的直导电线，可以进一步利于电子标签制造工艺的简化。

对于相对基板的布设方式，具体的，在第一种示例性实施中，基板有通孔，匹配环与偶极子天线阵列分别位于基板的两侧面，偶极子天线中作为对称振子的天线双臂，分别经两馈电线穿过通孔与匹配环连接。在第二种示例性实施中，基板有通孔，偶极子天线阵列有两个阵元，两个阵元分别位于基板的两侧面，匹配环与两个阵元中一者位于基板的相同侧面，另一者经对应的馈电线穿过通孔与匹配环连接。

在本发明实施例的一种示例性电子标签的实施中，如图1和2，矩形基板100收容芯片200和标签天线300，标签天线300包括偶极子天线阵列，偶极子天线阵列有两个阵元。

第一阵元是具有第一天线单臂301和第二天线单臂302(对称振子、天线双臂)的偶极子天线。第二阵元是具有第三天线单臂303和第四天线单臂304的偶极子天线。

指定轴可以选为第一轴311，第一阵元和第二阵元相对第一轴311呈镜像对称。第一天线单臂301和第二天线单臂302相对第二轴312(第二轴312可以经过两个偶极子天线的中点)呈镜像对称。第三天线单臂303和第四天线单臂304也相对第二轴312呈镜像对称。

标签天线300还包括矩形匹配环309，矩形匹配环309中心基本位于第一轴311和第二轴312的交点。第一天线单臂301经第一馈电线305与矩形匹配环309连接(馈电点A处)。第二天线单臂302经第二馈电线306与矩形匹配环309连接。第三天线单臂303经第三馈电线307与矩形匹配环309连接。第四天线单臂304经第四馈电线308与矩形匹配环309连接(馈电点C处)，其中，任意一个天线单臂与相应的馈电线基本垂直。第一馈电线305和第二馈电线306可以基本平行，第三馈电线307和第四馈电线308可以基本平行。

矩形匹配环309内有支导电段，其中一段直导电线310的一端在(基板100左部)环段AC内有连接点B；在一些情况中，连接点B和馈电点A之间的导电线段长度，与该连接点B和馈电点C之间的导电线段长度基本相等，其中，馈电点A、C和各自相应的天线单臂的端头之间的导电线段长度也基本相等。直导电线310另一端连接芯片200，另一段直导电线(芯片与馈电点D之间直导电线)连接方式也与直导电线310同理，不再赘述。

最后，连通的回路(馈电点B和D所在直线位置)可以用于形成电子标签的工作电回路以及分割匹配环，实现阻抗匹配。匹配环309内被分割的第一环内区域313和第二环内区域314的面积基本相等。两个偶极子天线的有效(等效)长度都基本为0.75λ，该长度可以包括单臂臂长和断开间隙。第一天线单臂301相距第四天线单臂304基本为0.5λ，第二天线单臂302相距第三天线单臂303基本为0.5λ。

在图3和4中，图3中立体方向图中灰度变化体现了总场增益(Gaintotal)变化，坐标系(原点为O，三轴分别为X轴、Y轴和Z轴)原点大致布置在波束辐射中心位置。图4中m1、m2和m3为角度标识(Name)，每个角度标识对应三个极化角度参数Phi、Theta和Mag。图2中电子标签的各个极化角度参数数值如图4中Phi、Theta和Mag对应的数值(可视为图4的图例)。图4中虚线表示Phi为90°时的平面辐射方向图及粗实线表示Phi为0°时的平面辐射方向图；可以理解的，基本或大致等术语的使用，是为了提供可接受的偏差或公差，例如但不限于，工艺波动导致在公开值基础上存在偏差5％、10％、20％，在本发明实施例中均可按此理解。

在本发明实施例的一种示例性电子标签的实施中，如图5，(a)部分图和(b)部分图中虚线表示被基板400遮挡的标签元件部分。电子标签可以采用双面制造工艺，基板400收容芯片500和标签天线。标签天线包括具有第五天线单臂601和第六天线单臂602的偶极子天线，以及具有第七天线单臂603和第八天线单臂604的偶极子天线以及矩形匹配环607。前述偶极子天线构成偶极子天线阵列，偶极子天线阵列可以被制造在基板400的第一面γ，并经相应通孔与矩形匹配环607连接。例如第五天线单臂601经第五馈电线605穿过通孔606与基板400的第二面β上的矩形匹配环607连接，矩形匹配环607还经支导电段与同样在第二面β上的芯片500连接。

在本发明实施例的一种示例性电子标签的实施中，如图6，基板700收容芯片800和标签天线，标签天线包括具有第九天线单臂901和第十天线单臂902的偶极子天线，以及具有第十一天线单臂903和第十二天线单臂904的偶极子天线以及圆形匹配环906。前述偶极子天线构成偶极子天线阵列，偶极子天线阵列经相应馈电线与圆形匹配环906连接，例如第九天线单臂901经第六馈电线905，圆形匹配环906内有支导电段，该支导电段可以为直导电线，圆形匹配环906经支导电段与芯片800连接，圆形匹配环906被连通回路分割为面积相等的第一半圆形环内区域907和第二半圆形环内区域908。

本发明实施例实现了具有远距化特点的电子标签，提供了0.75λ天线等效长度和偶极子阵列的混合天线，实现了电子标签的远距离通信和高增益。而常规的RFID平面标签天线的天线结构，一般采用半波辐射形式，其中，偶极子标签单臂的天线等效长度为λ/2，缝隙天线等效臂长λ/2，该种情况下标签的天线增益一般小于等于2dBi，天线增益较低，很难达到远距离电力巡检的通信距离。

实施例2

本发明实施例与实施例1属于同一发明构思，本发明实施例提供了应答方法，通过实施例1中所述的电子标签中的芯片执行，应用于电子标签可以与阅读器进行通信，示例性地，电子标签可以被安装(如粘贴)于输电杆等电力使用场景中标签使用物或货物等仓储使用场景中标签使用物，该应答方法是示例性的实施，实际中可以任意选择合适的芯片和适当的交互协议。该应答方法可包括：

获得查询请求信号或读取请求信号，其中，查询请求信号可以用于阅读器得到电子标签的身份标识或唯一标识码等信息，读取请求信号可以用于阅读器读取的电子标签上记录的指定信息；

调制形成与所述查询请求信号或所述读取请求信号对应的应答信号并发送所述应答信号，其中，电子标签中芯片响应于查询请求信号或读取请求信号，根据与查询请求操作或读取请求操作对应的配置的指令处理方式，将前述信息进行编码和调制，从而可以形成并发送应答信号，阅读器在接收到该应答信号后可以再发送写入请求信号或结束通信等。

其中，芯片可以包括：至少一个处理器或集成电路(该集成电路具备指令处理能力)；存储器，与所述至少一个处理器或集成电路连接；其中，所述存储器存储有能被所述至少一个处理器或集成电路执行的指令，所述至少一个处理器或集成电路通过执行所述存储器存储的指令实现前述的方法。

实施例3

本发明实施例与实施例1和2属于同一发明构思，本发明实施例提供了应答装置，该应答装置包括实施例1中的电子标签。

在一些具体实施中，应答装置可以是各式各样的、可提供标签信息的装置。例如，应答装置可以包括一个或多个前述的电子标签，该应答装置还可以包括用于安装的部件、用于保护电子标签的部件和/或用于布置多个电子标签的部件等附加部件，附加部件具体例如支架、防护罩、离型膜、贴纸、包装纸和/或壳体等。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述存储器可以是一种存储介质，存储介质可以是非瞬时的，存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。