專利名稱：Rfid脈沖收發(fā)機(jī)及其坯料以及用于制造rfid脈沖收發(fā)機(jī)的構(gòu)造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種RFID脈沖收發(fā)機(jī)(transponder),它包括殼體、 發(fā)射器、與天線元件相對的接地元件、被設(shè)置成與基板(所述基板與 發(fā)射器間隔一定距離)相對的接地平面以及電子芯片部件，其中接地 平面在第一平面上，發(fā)射器位于與第一平面間隔一定距離的第二平面 上，芯片部件與發(fā)射器和接地元件連接，并且所述發(fā)射器、接地元件 和芯片部件都安裝在一特定的金屬箔上。本發(fā)明還涉及用于脈沖收發(fā) 機(jī)的坯料。這里，術(shù)語RFID脈沖收發(fā)機(jī)主要指配備了 RFID芯片的 超高頻被動式脈沖收發(fā)機(jī)，但是也可以考慮其它的應(yīng)用。這種RFID 脈沖收發(fā)機(jī)利用所謂的反向散射技術(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)。在本文中，還參考所謂的 微波傳輸帶天線。
背景技術(shù)：
被動式RFID脈沖收發(fā)機(jī)是一種小型設(shè)備，包括天線、微電路和 存儲器，當(dāng)脈沖收發(fā)機(jī)接收到來自于讀取裝置的傳輸命令，并且讀取 裝置利用無線電信號闡明時，脈沖收發(fā)機(jī)利用反向散射將其存儲的內(nèi) 容傳遞出去。被動式脈沖收發(fā)機(jī)沒有電池，而是通過讀取裝置從傳遞 給它的無線電信號中獲取運(yùn)行電能。借助磁場、電場或輻射無線電信 號能夠在脈沖收發(fā)機(jī)和讀取裝置之間產(chǎn)生電力傳輸。主動脈沖收發(fā)機(jī) 具有電池，因為不需要電力傳輸，所以操作起來更加簡單。
美國專利申請US2004/0005754A1披露了一種"智能標(biāo)簽(smart label)"結(jié)構(gòu)及其制造方法。盡管這篇文獻(xiàn)中的實施例涉及感應(yīng)連接 式RFID脈沖收發(fā)機(jī)，但同樣的結(jié)構(gòu)類型也適用于以射頻操作的脈沖 收發(fā)機(jī)，這種脈沖收發(fā)機(jī)比感應(yīng)連接式脈沖收發(fā)機(jī)具有更加廣闊的應(yīng) 用范圍。在這篇文獻(xiàn)中，提議聚碳酸酯、聚烯烴、聚酯、聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)和丙烯腈/丁二烯-苯乙烯共聚物 可作為基板的材料。
在超高頻的RFID脈沖收發(fā)機(jī)操作中，面臨的挑戰(zhàn)是即使在傳導(dǎo) 面上也應(yīng)當(dāng)使操作可靠。這是因為天線的電特性還取決于安裝表面的 特性。通過為脈沖收發(fā)機(jī)配備一單獨(dú)的傳導(dǎo)屏蔽面能夠充分地減少基 板的影響，其中天線從所述傳導(dǎo)屏蔽面上稍微抬起。另一個可能性是 使用所謂的PIFA天線(倒F形平面天線)，其中這種天線的接地元件 由發(fā)射器下面的足夠大的表面區(qū)域形成。對基板特性的敏感度降低， 脈沖收發(fā)機(jī)能夠在傳導(dǎo)表面上實現(xiàn)功能。
由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，PIFA天線的制造是困難且昂貴的，特別是通 孔(vias)的部分。針對一種被稱為PAFFA的天線，VTT (芬蘭技術(shù) 研究中心)已經(jīng)公開了一種基本的解決方案(WO2006/120287Al)， 旨在解決涉及PIFA天線的問題。根據(jù)公開的摘要，在天線基板中采 用 一種特殊的折疊技術(shù)來代替PIFA天線的通孔。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在形成一種機(jī)械解決方案以用于可靠地支承RFID脈沖 收發(fā)機(jī)結(jié)構(gòu)。按照本發(fā)明的脈沖收發(fā)機(jī)的特征如權(quán)利要求1所述。按 照本發(fā)明的用于脈沖收發(fā)機(jī)的坯料如權(quán)利要求9所述。
本發(fā)明能夠應(yīng)用于配備了單獨(dú)接地平面的RFID脈沖收發(fā)機(jī)，也 能夠應(yīng)用于配備了新式PAFFA型天線結(jié)構(gòu)的脈沖收發(fā)機(jī)。在一實施 例中，折疊的金屬箔被支承在一特定的隔離塊(spacerpiece)上，這 使得金屬箔的兩個平面彼此間隔一定距離。在本發(fā)明的第二實施例中， 金屬箔被直接支承在殼體的側(cè)壁上。所述解決方案通常應(yīng)用在用于兩 端天線連接的天線結(jié)構(gòu)上。PAFFA天線結(jié)構(gòu)包括位于第一表面的接地 平面，位于第二表面的至少一個傳輸線，該傳輸線通過位于天線結(jié)構(gòu) 邊緣的折疊部分與接地平面連接，在這種情形下折疊部分作為磁場的 起源，所述PAFFA天線結(jié)構(gòu)還包括布置在第一和第二表面之間的絕 緣體層，以及電子部件，其中兩端天線連接所述天線結(jié)構(gòu)。按照這一 解決方案，電子部件連接于天線結(jié)構(gòu)的第二表面，并且從一個天線接頭連接到傳輸線，從另一個天線接頭連接到第二傳輸線或折疊部分。


下面將結(jié)合實施例描述本發(fā)明其它的實施方案和益處，其中附圖
中示出了
圖la-lc示出了按照本發(fā)明的一個RFID脈沖收發(fā)機(jī)的結(jié)構(gòu)和組
件，
圖2a和2b示出了 RFID脈沖收發(fā)機(jī)的第二組件，以及 圖3a-3c示出了采用注塑工藝制造的用于RFID脈沖收發(fā)機(jī)的坯 料及其組件。
具體實施例方式
在圖la-lc的實施例中，RFID脈沖收發(fā)機(jī)的主要部件有殼體10、 金屬箔20和中間框架18。在殼體10的側(cè)壁中具有用于安裝的開口 10.1,稍后將對此進(jìn)行描述。金屬箔20由已知的方式制造，在金屬箔 中具有用作電子元件的電芯片(RFID)、發(fā)射器12和接地元件14， 其中接地元件還構(gòu)成了接地平面14a。接地元件14通過傳輸線19與 發(fā)射器(所述發(fā)射器與芯片的饋電點間隔一定距離)連接。實際上天 線的結(jié)構(gòu)并不落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。這里，框架18用來安裝金屬箔 20。在框架18中具有用于覆蓋開口的壁18.1。為了便于金屬箔安裝， 框架的前沿包括銷24，這些銷對應(yīng)于金屬箔中的孔26，借助于此能夠 按照需要將金屬箔精確地對準(zhǔn)。
在金屬箔20中，具有第一部分20b、折疊部分20a和第二部分20c。 按照圖lb當(dāng)金屬箔20折疊在框架18頂部上時，第一部分20b保持 在第一平面A上，第二部分20c保持在第二平面B上。因此，如圖 lc所示能夠推動框架18連同金屬箔20。例如可以使用超聲波來焊接 連接部以形成密封的結(jié)構(gòu)。
在這種情況下，金屬箔20連同其折疊成最終形狀的絕緣材料形成 了具有優(yōu)良電特性的RFID脈沖收發(fā)機(jī)。發(fā)射器的長度大約為入/4 (s =1,即氣隙)。例如頻率是867MHz時，按照附圖從發(fā)射器12自由 端到傳輸線19中間的直角長度是66mm，其中平面間的間隙是4mm。應(yīng)當(dāng)指出在比入/4還要短的相當(dāng)短的導(dǎo)線長度上，芯片1—6連接著接地 元件14。在這一電應(yīng)用中，芯片16連接著發(fā)射器12的邊緣，連接點 對應(yīng)于芯片的阻抗。在這種關(guān)系中，芯片的位置不會極大地影響共振 頻率。按照圖lb，芯片16保持在與發(fā)射器12相同的一側(cè)。沿著折疊 方向金屬箔的帶電部件的長度優(yōu)選為4Ws-15Ws ( cm )，其中s是第一 平面和第二平面之間的物質(zhì)的電介質(zhì)值。
圖2a中的組件示出了 RFID脈沖收發(fā)機(jī)的第二種結(jié)構(gòu)，它是基于 已知的偶極子結(jié)構(gòu)，其中一單獨(dú)的接地平面與基板相對。在這種情況 下，發(fā)射器12和接地元件14均位于帶有芯片16 (金屬箔20的一部 分20c)的平面B上。帶電的單獨(dú)的接地平面14a位于平面A (金屬 箔20的一部分20b)上。折疊部分20a位于金屬箔的這兩部分之間。 這類金屬箔能夠被以與安裝在框架18頂部相同的方式容易地安裝，并 且如圖2b所示形成了凹凸不平(rugged)的脈沖收發(fā)才幾結(jié)構(gòu)。
按照圖3a，能夠通過注塑制造用于RFID脈沖收發(fā)機(jī)的坯料10', 用這種方式事先將金屬箔20放置到模具中。在坯料中有基板平面和側(cè) 面10.3以及隔離塊(spacer piece)10.2。所述平面的一端連同側(cè)面10.3 頂部上的金屬箔以及例如通過超聲波焊接的連接部都能夠轉(zhuǎn)動，在這 種情況下，當(dāng)要形成脈沖收發(fā)機(jī)10時，其功能對應(yīng)于如上所述的脈沖 收發(fā)機(jī)，取決于金屬箔的電結(jié)構(gòu)。
如上所述，在平面之間利用了空氣。還可以使用電路板材料或優(yōu) 選塑料，所述塑料用作脈沖收發(fā)機(jī)的主體，同時還用作中間基質(zhì)。
權(quán)利要求
1. 一種RFID脈沖收發(fā)機(jī)，包括殼體(10)、發(fā)射器(12)、與天線元件相對的接地元件(14)、被設(shè)置成與基板相對的接地平面(14a)，其與發(fā)射器間隔一定距離，以及電子芯片部件(16)，接地平面(14a)在第一平面(A)上，發(fā)射器(12)位于與第一平面間隔一定距離的第二平面(B)上，芯片部件與發(fā)射器(12)和接地元件(14)連接，并且所述發(fā)射器(12)、接地元件(14)和芯片部件(16)都安裝在一特定的金屬箔(20)上，其特征在于所述金屬箔(20)還包括位于第一平面(A)上的所述接地平面(14a)，以及位于第一和第二平面之間的折疊部分(20a)，因此金屬箔(20)被分成位于第一平面(A)上的第一部分(20b)、折疊部分(20a)和位于第二平面(B)上的第二部分(20c)，以及對應(yīng)于殼體(10)的中間結(jié)構(gòu)(18)，該中間結(jié)構(gòu)用于支承位于所述第一平面(A)和第二平面(B)上的金屬箔(20)的第一部分(20b)和第二部分(20c)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID脈沖收發(fā)機(jī)，其特征在于通過穿 過折疊部分(20a)延伸的傳輸線(19)連接接地平面(14a)，以形成 接地元件(14)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的RFID脈沖收發(fā)機(jī)，其特征在于金 屬箔連接殼體的內(nèi)表面，因此所述中間結(jié)構(gòu)實際上由殼體構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的RFID脈沖收發(fā)機(jī)，其特征在于金 屬箔(20)被支承在由殼體承載的中間結(jié)構(gòu)(18)的內(nèi)部，這樣就機(jī) 械地確定了第 一 水平面和第二水平面彼此之間的距離，因此所述中間 結(jié)構(gòu)(18)形成了中間結(jié)構(gòu)的主要部分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的RFID脈沖收發(fā)機(jī)，其特征在 于所述中間結(jié)構(gòu)(18)是框架，它在第一平面和第二平面之間形成了 主要的空氣絕緣。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的RFID脈沖收發(fā)機(jī)，其特征在 于所述中間結(jié)構(gòu)(18)為板狀，它具有選定的電介質(zhì)值s。
7，根據(jù)權(quán)利要求4-6中任一項所述的RFID脈沖收發(fā)機(jī)，其特征在 于所述中間結(jié)構(gòu)(18)被布置成可推入穿過殼體(10)壁上的開口， 并且中間結(jié)構(gòu)(18)包括覆蓋所述開口的壁。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的RFID脈沖收發(fā)機(jī)，其特征在 于所述電子部件沿折疊方向的長度為4Ws-15Ws，其中s是第一平面 和第二平面之間的物質(zhì)的電介質(zhì)值。
9. 一種用于RFID脈沖收發(fā)機(jī)的坯料，包括殼體部件坯料(10') 和金屬箔(20)，所述金屬箔包含接地平面、接地元件、發(fā)射器以及連 接發(fā)射器和接地元件的兩個終端芯片部件，其中所述接地平面、接地 元件、發(fā)射器和芯片部件都安裝在金屬箔上，其特征在于所述殼體部 件坯料(10')包括平面區(qū)域和位于該平面區(qū)域邊緣的側(cè)面元件(10.3 )， 金屬箔(20)以平面的形式安裝在所述平面區(qū)域上，其中殼體部件坯 料(10，)連同金屬箔(20) —同被布置成能夠被折疊成兩部分，以形 成一密封的殼體(IO)，在該殼體(10)中，位于折疊部分每側(cè)的金屬 箔(20)的部分占據(jù)了彼此間隔一定距離的位置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于RFID脈沖收發(fā)機(jī)的坯料，其特征 在于所述殼體部件的坯料(10，)是注塑件。
11. 一種制造如權(quán)利要求1所述RFID脈沖收發(fā)機(jī)的構(gòu)造方法，其 中脈沖收發(fā)機(jī)由預(yù)制部件組裝而成，所述脈沖收發(fā)機(jī)包括殼體(10) 和包含電子部件的金屬箔(20 )，金屬箔以U形的方式支承在殼體(10 ) 上， 一個分支包含與基板相對的接地平面，其特征在于形成一中間部 件(18)，圍繞著該中間部件，金屬箔(20)被折疊成所述U形，之 后將中間部件(18)連同金屬箔(20) —同被推入到殼體(10)中， 并且中間部件與殼體(10)相連。
12. —種制造如權(quán)利要求1所述RFID脈沖收發(fā)機(jī)的構(gòu)造方法，其 中脈沖收發(fā)機(jī)由預(yù)制部件組裝而成，所述脈沖收發(fā)機(jī)包括殼體(10) 和包含電子部件的金屬箔(20)，金屬箔以U形的方式支承在殼體(IO) 上， 一個分支包含與基板相對的接地平面，其特征在于通過注塑將殼 體坯料(10，)制造成一基本平坦的物體，在注塑之前所述金屬箔作為嵌入部件位于模具中，精整坯料(10，)連同金屬箔(20)被折疊成兩 部分，最后封閉接合處，以形成一密閉的殼體(10)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種RFID脈沖收發(fā)機(jī)，包括殼體(10)、發(fā)射器(12)、與天線元件相對的接地元件(14)、被設(shè)置成與基板相對的接地平面(14a)以及電子芯片部件(16)，其中所述基板與發(fā)射器間隔一定距離。發(fā)射器(12)、接地元件(14)和芯片部件(16)都安裝在一特定的金屬箔(20)上，該金屬箔包括位于第一平面(A)的所述接地平面(14a)，以及位于第一和第二平面之間的折疊部分(20a)，因此金屬箔(20)被分成位于第一平面(A)上的第一部分(20b)、折疊部分(20a)和位于第二平面(B)上的第二部分(20c)。所述殼體(10)具有連接金屬箔的中間結(jié)構(gòu)(18)，該中間結(jié)構(gòu)用于支承分別位于第一平面(A)和第二平面(B)上的金屬箔(20)的第一部分(20b)和第二部分(20c)
文檔編號H01Q23/00GK101432764SQ200780015417
公開日2009年5月13日 申請日期2007年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月28日
發(fā)明者H·塞帕, O·梅里萊嫩 申請人:Wisteq有限公司