一種蝶形應(yīng)答器及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種蝶形應(yīng)答器，包括導(dǎo)體輻射器，導(dǎo)體耦合器和電介質(zhì)基板，導(dǎo)體耦合器嵌入在導(dǎo)體輻射器邊緣，電介質(zhì)基板與導(dǎo)體輻射器連接，導(dǎo)體輻射器包括第一蝶形導(dǎo)體和第二蝶形導(dǎo)體，導(dǎo)體耦合器包括第一蝶形耦合臂,第二蝶形耦合臂，芯片和諧振環(huán)，第一蝶形耦合臂和第二蝶形耦合臂對(duì)應(yīng)設(shè)置于第一蝶形導(dǎo)體和第二蝶形導(dǎo)體的下方。本發(fā)明還公開(kāi)了一種制備蝶形應(yīng)答器的方法。該蝶形應(yīng)答器加強(qiáng)了導(dǎo)體輻射器接收信號(hào)的能力和延長(zhǎng)了輻射距離，提高了耦合臂的輸送功率，以及擴(kuò)大了應(yīng)答器的使用環(huán)境范圍。
【專利說(shuō)明】
一種蝶形應(yīng)答器及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及物流設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種蝶形應(yīng)答器及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]應(yīng)答器是指能夠傳輸信息回復(fù)信息的電子模塊，近些年由于射頻技術(shù)發(fā)展迅猛，應(yīng)答器也稱標(biāo)簽或智能標(biāo)簽。RFID(Rad1 Frequency Identificat1n)技術(shù)，又稱無(wú)線射頻識(shí)別，是一種通訊技術(shù)，可以通過(guò)無(wú)線電磁波信號(hào)讀取或者寫入應(yīng)答器內(nèi)存儲(chǔ)的信息，可以不通過(guò)物理或者光學(xué)接觸實(shí)現(xiàn)非可視化的讀取。隨著市場(chǎng)需求的提高，應(yīng)答器的設(shè)計(jì)也在不斷改進(jìn)，但目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的應(yīng)答器普遍存在信號(hào)接收不強(qiáng)、輻射范圍窄、適用環(huán)境單一等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一種蝶形應(yīng)答器及其制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的信號(hào)接收不強(qiáng)、輻射范圍窄、適用環(huán)境單一的問(wèn)題。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]—種蝶形應(yīng)答器，包括導(dǎo)體輻射器，導(dǎo)體耦合器和電解質(zhì)基板，所述導(dǎo)體耦合器嵌入在導(dǎo)體輻射器邊緣，所述電介質(zhì)基板與導(dǎo)體輻射器連接，所述導(dǎo)體輻射器包括第一蝶形導(dǎo)體和第二蝶形導(dǎo)體，所述導(dǎo)體耦合器包括第一蝶形耦合臂，第二蝶形耦合臂，芯片和諧振環(huán)，所述第一蝶形耦合臂和第二蝶形耦合臂對(duì)應(yīng)設(shè)置于第一蝶形導(dǎo)體和第二蝶形導(dǎo)體的下方。
[0006]—種上述蝶形應(yīng)答器的制備方法，包括以下步驟:
[0007]a.將導(dǎo)體輻射器沖壓形成上方為開(kāi)口腔體，左右為對(duì)稱的第一蝶形導(dǎo)體和第二蝶形導(dǎo)體；
[0008]b.將步驟a所述開(kāi)口腔體從電介質(zhì)基板兩側(cè)滑入，使導(dǎo)體輻射器與電介質(zhì)基板背面完全貼合，所述第一蝶形導(dǎo)體與第二蝶形導(dǎo)體在電介質(zhì)基板的背面電氣連接，在電介質(zhì)基板的正面形成第一縫隙；
[0009]c.將第一蝶形耦合臂，第二蝶形耦合臂和諧振環(huán)進(jìn)行安裝結(jié)合，并在諧振環(huán)的開(kāi)口處焊接芯片，使芯片的兩個(gè)引腳分別與諧振環(huán)開(kāi)口兩端形成電氣連接，形成蝶形耦合器；
[0010]d.將步驟a中所述第一蝶形導(dǎo)體和第二蝶形導(dǎo)體分別于步驟c中所述諧振環(huán)電氣連接；
[0011]e.將步驟b中所述帶電介質(zhì)基板的蝶形導(dǎo)體與步驟c中所述蝶形耦合器進(jìn)行裝配，形成蝶形應(yīng)答器。
[0012]作為優(yōu)選，步驟b中所述第一縫隙的寬度為0.lmm-5mm。
[0013]作為優(yōu)選，步驟f中所述第一蝶形導(dǎo)體和第一蝶形耦合臂之間形成第二縫隙，第二蝶形導(dǎo)體和第二蝶形耦合臂之間形成第三縫隙。
[0014]作為優(yōu)選，所述第二縫隙和第三縫隙的寬度對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述寬度為0.lmm-3mm。
[0015]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:一是采用環(huán)繞導(dǎo)體輻射器設(shè)計(jì)形成對(duì)稱二陣列，使導(dǎo)體輻射器能在遠(yuǎn)距離范圍內(nèi)產(chǎn)生最大的增益，從而最大程度的接收閱讀器發(fā)射出的信號(hào)；二是該種蝶形導(dǎo)體對(duì)稱二陣列設(shè)計(jì)可以使應(yīng)答器在金屬表面或非金屬表面及空氣中獲得幾乎相同的性能，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用環(huán)境的不敏感，擴(kuò)大使用范圍；三是該種蝶形導(dǎo)體二陣列設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)答器整體的阻抗調(diào)節(jié)，使得整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到阻抗匹配的目的；四是采用蝶形導(dǎo)體耦合器與蝶形導(dǎo)體輻射器之間存在一條縫隙，工作時(shí)蝶形導(dǎo)體輻射器通過(guò)縫隙將能量耦合傳遞給耦合器并激活耦合器上的芯片工作，控制該縫隙的寬度能控制兩者耦合的大小，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)阻抗匹配的調(diào)節(jié)。而且該種蝶形耦合器的設(shè)計(jì)方式可以實(shí)現(xiàn)芯片阻抗的超寬帶匹配，使應(yīng)答器能工作在全球頻段860MHz?960MHz;五是該種蝶形耦合器擁有兩條對(duì)稱分布的蝶形耦合臂，蝶形耦合臂可以分別從兩個(gè)蝶形輻射器耦合得到最大的能量，以實(shí)現(xiàn)功率的最大傳輸。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明一種蝶形應(yīng)答器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是圖1中A-A部的剖視圖；
[0018]圖3是本發(fā)明實(shí)施例所得應(yīng)答器的等效電路圖；
[0019]圖4是本發(fā)明實(shí)施例所得應(yīng)答器的阻抗仿真曲線圖；
[0020]圖5是本發(fā)明實(shí)施例所得應(yīng)答器的芯片阻抗曲線圖；
[0021 ]圖6是本發(fā)明實(shí)施例所得應(yīng)答器的電場(chǎng)強(qiáng)度讀取距離曲線圖；
[0022]圖7是本發(fā)明一種蝶形應(yīng)答器的蝶形導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖8是本發(fā)明一種蝶形應(yīng)答器的蝶形耦合臂的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說(shuō)明。在此需要說(shuō)明的是，對(duì)于這些實(shí)施方式的說(shuō)明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合:
[0025]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的一種蝶形應(yīng)答器，包括導(dǎo)體輻射器，導(dǎo)體耦合器和電介質(zhì)基板，導(dǎo)體輻射器包括第一蝶形導(dǎo)體I和第二蝶形導(dǎo)體8，導(dǎo)體耦合器包括第一蝶形耦合臂3，第二蝶形耦合臂6，芯片4和諧振環(huán)5，蝶形應(yīng)答器的制備方法包括以下步驟:
[0026]a.將導(dǎo)體輻射器沖壓形成第一蝶形導(dǎo)體I，第二蝶形導(dǎo)體8，第一縫隙9和開(kāi)口腔體10；
[0027]b.將步驟a所述開(kāi)口腔體10從電介質(zhì)基板兩側(cè)滑入，使蝶形導(dǎo)體與電介質(zhì)基板背面完全貼合，第一蝶形導(dǎo)體I與第二蝶形導(dǎo)體8在電介質(zhì)基板的背面電氣連接，在電介質(zhì)基板的正面形成第一縫隙9;
[0028]c.將第一蝶形耦合臂3，第二蝶形耦合臂6和諧振環(huán)5進(jìn)行安裝結(jié)合，形成蝶形耦合器；
[0029]d.在步驟c所述諧振環(huán)5的開(kāi)口處焊接芯片4，使芯片4的兩個(gè)引腳分別與諧振環(huán)5開(kāi)口兩端形成電氣連接；
[0030]e.將步驟a中所述第一蝶形導(dǎo)體I和第二蝶形導(dǎo)體8分別于步驟c中所述的諧振環(huán)5電氣連接；
[0031]f.將步驟b中所述帶介質(zhì)的蝶形導(dǎo)體與步驟d中所述帶芯片4的蝶形耦合器進(jìn)行裝配，形成蝶形應(yīng)答器。
[0032]根據(jù)上述方案制成的蝶形應(yīng)答器在工作時(shí)，導(dǎo)體輻射器接收閱讀器發(fā)射的電磁波并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后耦合傳遞給導(dǎo)體耦合器并激活導(dǎo)體耦合器上的芯片4工作，最終將在閱讀器上顯示芯片4內(nèi)置的資產(chǎn)信息，達(dá)到資產(chǎn)信息可視化讀取和存儲(chǔ)的作用，大大降低了操作人員在盤點(diǎn)，檢修和其他管理過(guò)程中的成本。
[0033]將導(dǎo)體輻射器正面設(shè)計(jì)形成第一蝶形導(dǎo)體I和第二蝶形導(dǎo)體8的對(duì)稱二陣列，一是可使導(dǎo)體輻射器能在遠(yuǎn)距離范圍內(nèi)產(chǎn)生最大的增益，從而最大程度的接收閱讀器發(fā)射出的信號(hào)；二是可使應(yīng)答器在金屬表面或非金屬表面及空氣中均能獲得相近的性能，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用環(huán)境的不敏感，大大降低了項(xiàng)目實(shí)施的難度及成本;三是可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)答器整體的阻抗調(diào)節(jié)，使得整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到阻抗匹配的目的，如圖3所示，以Alien Higgs3芯片作為參照設(shè)計(jì)，該芯片的等效阻抗為1800 Ω并聯(lián)0.85pF，歸一化阻抗并繪制曲線如圖4所示，第一條線為阻抗實(shí)部，第二條線為阻抗虛部曲線。為達(dá)到芯片與蝶形接受發(fā)射裝置的功率最大傳輸，設(shè)計(jì)上需要芯片阻抗與接收發(fā)射器阻抗實(shí)現(xiàn)共軛匹配，即實(shí)部相同，虛部相反。應(yīng)答器在金屬表面時(shí)的阻抗曲線如圖5所示，以920MHz頻率為例，芯片在920MHz時(shí)的阻抗為22.7-j201，接收發(fā)射器在920MHz時(shí)的阻抗為19.4-j201，應(yīng)答器在該頻點(diǎn)幾乎實(shí)現(xiàn)了完全的共軛匹配，即實(shí)部相近，虛部相反?？v觀整個(gè)頻段內(nèi)的阻抗實(shí)部與虛部，應(yīng)答器阻抗在寬頻帶范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了與芯片阻抗的良好匹配。
[0034]將導(dǎo)體耦合器設(shè)計(jì)為對(duì)稱的第一蝶形耦合臂3和第二蝶形耦合臂6，可以分別從兩個(gè)蝶形導(dǎo)體上耦合得到最大的能量，以實(shí)現(xiàn)功率的最大傳輸。第一蝶形耦合臂3和第二蝶形耦合臂6分別與第一蝶形導(dǎo)體I和第二蝶形導(dǎo)體8之間形成第二縫隙2和第三縫隙7，在工作時(shí)，蝶形導(dǎo)體通過(guò)縫隙將能量耦合傳遞給耦合臂并激活耦合臂上的芯片4工作，第二縫隙2和第三縫隙7的寬度對(duì)應(yīng)設(shè)置，控制縫隙的寬度能控制兩者耦合的大小，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)阻抗匹配的調(diào)節(jié)。同時(shí)這種對(duì)稱設(shè)計(jì)方式可以實(shí)現(xiàn)芯片4阻抗的超寬帶匹配，使應(yīng)答器能工作在全球頻段860MHz?960MHz。應(yīng)答器上電場(chǎng)分布主要集中在第一縫隙，第二縫隙和第三縫隙處，利用該種蝶形應(yīng)答器設(shè)計(jì)，通過(guò)控制三個(gè)縫隙的參數(shù)可以起到調(diào)節(jié)阻抗匹配及耦合強(qiáng)度的作用(具體見(jiàn)圖6)，應(yīng)答器擁有兩個(gè)頻率，在917MHz時(shí)，讀取距離可以達(dá)到10.7米，在853MHz時(shí)讀取距離可以達(dá)到11米，在840MHz?935MHz頻率范圍以內(nèi)最小讀取距離可以達(dá)到8米。
[0035]另外，該蝶形應(yīng)答器的蝶形導(dǎo)體和蝶形耦合器的尺寸可自由調(diào)節(jié)，結(jié)合圖7所示，蝶形導(dǎo)體的長(zhǎng)度L2與電磁波波長(zhǎng)λ?的關(guān)系為0.125A1<L2<0.25A1，蝶形導(dǎo)體的長(zhǎng)度與寬度尺寸選擇如下:0.6L2<L1<0.95L2、0.5L2<W3<2L2、0.5W3<W2<0.9W3、0.5W2<W1<0.9W2。結(jié)合圖8所示，蝶形耦合臂的長(zhǎng)度P2與電磁波波長(zhǎng)λ I的關(guān)系為0.2λ I < P2 < 0.4λ I，蝶形耦合臂的長(zhǎng)度與寬度尺寸選擇具體如下:0.5Ρ2<Ρ1 <0.9P2、0.05Ρ1 <w2<0.25P2、0.4w2<wl <0.95w20
[0036]總之，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利的范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種蝶形應(yīng)答器，包括導(dǎo)體輻射器，導(dǎo)體耦合器和電介質(zhì)基板(10)，所述導(dǎo)體耦合器嵌入在所述導(dǎo)體輻射器邊緣，所述電介質(zhì)基板(10)與所述導(dǎo)體輻射器連接，其特征在于:所述導(dǎo)體輻射器包括第一蝶形導(dǎo)體(I)和第二蝶形導(dǎo)體(8)，所述導(dǎo)體耦合器包括第一蝶形耦合臂(3)，第二蝶形耦合臂(6)，芯片(4)和諧振環(huán)(5)，所述第一蝶形耦合臂(3)和所述第二蝶形耦合臂(6)對(duì)應(yīng)設(shè)置于所述第一蝶形導(dǎo)體(I)和所述第二蝶形導(dǎo)體(8)的下方。2.一種權(quán)利要求1所述的蝶形應(yīng)答器的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: a.將導(dǎo)體輻射器沖壓形成上方為開(kāi)口腔體，左右為對(duì)稱的第一蝶形導(dǎo)體(I)和第二蝶形導(dǎo)體(8); b.將步驟a所述開(kāi)口腔體從電介質(zhì)基板(10)兩側(cè)滑入，使導(dǎo)體輻射器與電介質(zhì)基板背面完全貼合，所述第一蝶形導(dǎo)體(I)與第二蝶形導(dǎo)體(8)在電介質(zhì)基板(10)的背面電氣連接，在電介質(zhì)基板(10)的正面形成第一縫隙(9); c.將第一蝶形耦合臂(3)，第二蝶形耦合臂(6)和諧振環(huán)(5)進(jìn)行安裝結(jié)合，并在諧振環(huán)(5)的開(kāi)口處焊接芯片(4)，使芯片(4)的兩個(gè)引腳分別與諧振環(huán)(5)開(kāi)口兩端形成電氣連接，形成蝶形耦合器； d.將步驟a中所述第一蝶形導(dǎo)體(I)和第二蝶形導(dǎo)體(8)分別于步驟c中所述諧振環(huán)(5)電氣連接； e.將步驟b中所述帶電介質(zhì)基板的蝶形導(dǎo)體與步驟c中所述蝶形耦合器進(jìn)行裝配，形成蝶形應(yīng)答器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種蝶形應(yīng)答器的制備方法，其特征在于:步驟b中所述第一縫隙(9)的寬度為0.lmm-5mm04.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種蝶形應(yīng)答器的制備方法，其特征在于:步驟f中所述第一蝶形導(dǎo)體(I)和所述第一蝶形耦合臂(3)之間形成第二縫隙(2)，所述第二蝶形導(dǎo)體(8)和所述第二蝶形耦合臂(6)之間形成第三縫隙(7)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種蝶形應(yīng)答器的制備方法，其特征在于:所述第二縫隙(2)和所述第三縫隙(7)的寬度相同，為0.1mm-3mm。
【文檔編號(hào)】G06K19/07GK106022436SQ201610318162
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月12日
【發(fā)明人】何軍
【申請(qǐng)人】安徽晶太信息科技有限公司