金屬主體內(nèi)的集成天線線圈的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2012年7月25日提交的、序列號為61/675, 589、標(biāo)題為"金屬主體 內(nèi)的集成天線線圈"的美國臨時專利申請的權(quán)益，該專利申請以其全文通過引入并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開總體上涉及嵌入到包括安全設(shè)備的金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)的天線線圈，更具體地，涉 及射頻識別（RFID)和/或近場通信（NFC)鎖。
【背景技術(shù)】
[0004] 安全設(shè)備（諸如掛鎖和其它類型的鎖）用于防止進(jìn)入房間、建筑物、容器、或設(shè)備 部件。有些鎖包括鍵控鎖或密碼鎖。為了打開這些鎖，用戶利用鑰匙打開鎖或利用數(shù)字、符 號、碼字等的組合來打開鎖。因?yàn)殒i可主要由金屬或其它耐用和防篡改材料構(gòu)成，因此可以 使用這樣的設(shè)備。因此，鎖將不太可能由于元件或由于在毀壞鎖時所做的嘗試而受到損壞 或毀壞。
[0005] RFID系統(tǒng)針對各種類型的應(yīng)用允許方便地?zé)o線識別和跟蹤人和/或?qū)ο蟆＠纾?RFID系統(tǒng)可在訪問控制應(yīng)用中使用，諸如通過在耦聯(lián)到門鎖的讀卡器的附近持有RFID卡 而允許用戶訪問受保護(hù)的區(qū)域。RFID系統(tǒng)的其它示例性應(yīng)用包括跟蹤產(chǎn)品（例如，在零售 環(huán)境中），跟蹤在醫(yī)院環(huán)境中的人，或者使用戶能夠無線地處理付款（例如，使用銷售點(diǎn)的 無線RFID檢測系統(tǒng)）。
[0006] 當(dāng)RFID檢測系統(tǒng)檢測到RFID設(shè)備已經(jīng)進(jìn)入到檢測系統(tǒng)的附近時，RFID檢測系統(tǒng) 可識別RFID設(shè)備（例如，RFID標(biāo)簽或卡）。檢測RFID設(shè)備何時進(jìn)入到檢測系統(tǒng)附近的一種 方法是連續(xù)地保持檢測系統(tǒng)處于主動輪詢模式下。在主動輪詢模式下，檢測系統(tǒng)發(fā)送在檢 測系統(tǒng)附近內(nèi)的RFID設(shè)備可接收的輪詢信號。然后，RFID設(shè)備可響應(yīng)于輪詢信號，給檢測 電路指示設(shè)備處于檢測電路的附近，并且應(yīng)當(dāng)由相對于該設(shè)備的檢測電路做出識別確定。
[0007] RFID檢測系統(tǒng)和RFID訪問卡已被應(yīng)用于建筑物內(nèi)以便基本上防止未經(jīng)授權(quán)地訪 問各個房間，除非經(jīng)授權(quán)的訪問卡被呈現(xiàn)給相應(yīng)的RFID檢測系統(tǒng)。這類讀卡器傾向于包括 天線線圈和印刷電路（pc)板，其已經(jīng)在非金屬的非導(dǎo)電性的塑料殼體內(nèi)部灌封有非金屬 的非導(dǎo)電性的樹脂材料。NFC通信設(shè)備（諸如能夠近場通信的移動電話）傾向于使用非金 屬的非導(dǎo)電性蓋板來覆蓋NFC天線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] -個實(shí)施例涉及鎖定裝置，其包括天線和導(dǎo)電體，所述導(dǎo)電體具有圍繞天線設(shè)置 的并且形成于導(dǎo)電體內(nèi)部部分中的空腔。導(dǎo)電體還包括從所述空腔延伸到所述導(dǎo)電體外表 面的狹槽。
[0009] 另一個實(shí)施例涉及一種電子鎖，其包括鎖組件和與鎖組件相關(guān)聯(lián)的檢測系統(tǒng)。檢 測系統(tǒng)包括處理電路和具有天線的檢測電路。檢測系統(tǒng)可操作成響應(yīng)于來自代表授權(quán)訪問 的處理電路的數(shù)據(jù)來致動鎖組件。電子鎖還包括主體，所述主體包括圍繞天線設(shè)置的導(dǎo)電 體。導(dǎo)電體包括沿著所述導(dǎo)電體的至少一部分延伸的縱向狹槽。所述本體還包括具有豎直 狹槽的前導(dǎo)電部分。前導(dǎo)電部分與導(dǎo)電體電通信，并且所述豎直狹槽和縱向狹槽大體上共 面。
[0010] 再一個實(shí)施例涉及一種檢測組件，其包括檢測系統(tǒng)，該檢測系統(tǒng)包括天線。該檢測 組件還包括主體，其包括圍繞天線設(shè)置的導(dǎo)電體和具有豎直狹槽的前導(dǎo)電部分。導(dǎo)電體包 括沿著所述導(dǎo)電體的至少一部分延伸的縱向狹槽。前導(dǎo)電部分與導(dǎo)電體電通信，并且所述 豎直狹槽和縱向狹槽大體上共面。當(dāng)設(shè)置于導(dǎo)電體內(nèi)的天線發(fā)射RF信號時，圍繞豎直狹槽 產(chǎn)生RF電流。
[0011] 又一個實(shí)施例涉及一種電子鎖，其包括鎖組件和與鎖組件相關(guān)聯(lián)的檢測系統(tǒng)。檢 測系統(tǒng)包括天線并且可操作以檢測RFID和NFC設(shè)備中的至少之一。檢測系統(tǒng)可操作以響 應(yīng)于授權(quán)的RFID和授權(quán)的NFC設(shè)備中的至少之一的檢測來致動鎖組件。所述電子鎖還包 括主體，其包括圍繞天線設(shè)置的大致圓筒形導(dǎo)電體和具有豎直狹槽的前導(dǎo)電部分。大致圓 筒形導(dǎo)電體包括沿著所述大致圓筒形導(dǎo)電體的至少一部分延伸的縱向狹槽。前導(dǎo)電部分與 所述大致圓筒形導(dǎo)電體電通信，并且所述豎直狹槽和縱向狹槽大體上共面。天線以及RFID 設(shè)備和NFC設(shè)備中的至少之一經(jīng)由圍繞所述豎直狹槽產(chǎn)生的RF電流通信。
[0012] 在本文所描述的實(shí)施例的各種實(shí)施方式中，所述空腔可為大致圓筒形、八邊形、具 有正方形的橫截面、具有矩形的橫截面、具有對稱的橫截面、具有非對稱的橫截面、具有一 個或更多個側(cè)面，和/或具有與天線的橫截面互補(bǔ)的橫截面。
[0013] 在一些實(shí)施方式中，天線可圍繞非導(dǎo)電體設(shè)置，并且導(dǎo)電體可具有與非導(dǎo)電體的 橫截面互補(bǔ)的橫截面。
[0014] 在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電體可與鐵素體部分通信。
[0015] 在一些實(shí)現(xiàn)方式中，豎直狹槽或水平狹槽可填充有非導(dǎo)電材料。
[0016] 在一些實(shí)現(xiàn)方式中，檢測系統(tǒng)可操作成檢測RFID設(shè)備和NFC設(shè)備中的至少之一。
【附圖說明】
[0017] 圖1是根據(jù)示例性實(shí)施例的具有檢測器的鎖操作的框圖；
[0018] 圖2是根據(jù)示例性實(shí)施例的形成變壓器的一對線圈的電路圖；
[0019] 圖3是根據(jù)示例性實(shí)施例的RFID設(shè)備和具有感應(yīng)電流的導(dǎo)電板的透視圖；
[0020] 圖4是根據(jù)示例性實(shí)施例的圖3所示RFID設(shè)備和導(dǎo)電板的電路圖；
[0021] 圖5是根據(jù)示例性實(shí)施例的RFID設(shè)備和鄰近RFID設(shè)備的線圈的導(dǎo)電門的框圖；
[0022] 圖6是根據(jù)示例性實(shí)施例的圖5所示RFID設(shè)置和導(dǎo)電門的等效電路圖；
[0023] 圖7是根據(jù)示例性實(shí)施例的處于具有狹槽的大致圓筒形開口內(nèi)的天線的透視圖；
[0024] 圖8是根據(jù)示例性實(shí)施例的圖7所示天線與和大致圓筒形開口的電路圖；
[0025] 圖9是根據(jù)示例性實(shí)施例封裝于主體內(nèi)的天線的前側(cè)透視圖；
[0026] 圖10是根據(jù)示例性實(shí)施例的封裝于具有前側(cè)狹槽的主體內(nèi)的天線的前側(cè)透視 圖；
[0027] 圖11是根據(jù)示例性實(shí)施例的封裝于具有鐵素體圓盤的主體內(nèi)的天線的后側(cè)透視 圖；
[0028] 圖12是根據(jù)示例性實(shí)施例的封裝于圖11中所示的主體內(nèi)的天線沿著線12-12所 取的并示出示例性RFID或NFC設(shè)備的橫截面視圖；以及
[0029] 圖13是根據(jù)示例性實(shí)施例的封裝于具有前側(cè)狹槽的主體內(nèi)的天線的前側(cè)透視 圖；
[0030] 在各種附圖中相同的參考數(shù)字和標(biāo)記指示相同的元件。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 在轉(zhuǎn)到詳細(xì)示出示例性實(shí)施例的附圖之前，應(yīng)當(dāng)理解的是本申請不限于在說明書 中所提及的或在附圖中所示的細(xì)節(jié)或方法。還應(yīng)當(dāng)理解的是，術(shù)語僅僅是為了描述的目的 而不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的。
[0032] I?概述
[0033] 通常參照附圖，示出和描述用于將天線嵌入到金屬主體內(nèi)的系統(tǒng)和方法以及用于 這種嵌入式天線的用途。在一些情況下，將線圈天線定位到金屬主體的表面上可能導(dǎo)致有 效射頻縮短至天線，從而使天線不太有效。在其它情況下，由于金屬主體操作成電磁屏蔽， 從而限制或分離金屬主體內(nèi)的信號，因而將天線定位到封閉的金屬主體內(nèi)部可能使天線 不太有效。此外，在一些情況下，通常將天線線圈定位成靠近金屬物體可能會導(dǎo)致雜散電 容，雜散電容可能會使得天線失諧。例如，雜散電容可使得天線的諧振頻率偏離設(shè)計(jì)頻率移 動。在一些情況下，塑料或其它非導(dǎo)電蓋板可用于避免這些問題。然而，這種蓋板可受到 由環(huán)境或由篡改造成的損壞。因此，將天線定位在金屬主體內(nèi)同時保持其效率對于RFID或 NFC掛鎖或其它安全設(shè)備的設(shè)計(jì)來說是有利的。
[0034] 用于金屬主體內(nèi)天線配置的一個實(shí)例是利用金屬主體的設(shè)計(jì)來將由天線的初級 線圈所產(chǎn)生的磁場傳遞到金屬主體的外表面（并且此后允許磁耦聯(lián)到RFID或NFC設(shè)備）。 例如，金屬主體可包括大致圓筒形的內(nèi)表面，大致圓筒形的內(nèi)表面具有沿著大致圓筒形表 面的長度延伸的縱向狹縫或縫隙。當(dāng)天線有效時，位于大致圓筒形表面內(nèi)的天線在大致圓 筒形的表面上產(chǎn)生電流。在表面內(nèi)的間隙允許跨越間隙形成電壓，這在金屬主體的外側(cè)上 產(chǎn)生電流。在外表面上的電流產(chǎn)生磁場，磁場可促進(jìn)與RFID或NFC設(shè)備（例如，附近的RFID 卡）通信。在金屬主體前側(cè)上的狹槽可限定在金屬主體外表面上的電流流動路徑。在一些 實(shí)施方式中，金屬主體可對位于金屬主體內(nèi)的天線提供靜電屏蔽，從而潛在地降低附近的 金屬物體在天線上的雜散電容的影響。在一些實(shí)施方式中，鐵素體圓盤可定位在天