專利名稱：諸如用于rfid轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)的天線結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的天線結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明還涉及該夭線結(jié)構(gòu)的操作。
該天線例如與遠程識別電路一起^^。
背景技術(shù)：
近幾年，RHD的1OT增加了。例如，它主要在產(chǎn)品豐斜己中代替光讀取的 條形碼。RED轉(zhuǎn)發(fā)器是可以通過無線電信號遠程閱讀的標(biāo)記，它包括天線、 電壓產(chǎn)生電路、射頻信號調(diào)審lJ/解調(diào)電路和存儲器。它既可以在存儲器中寫又可 以借助于無線電信號從中讀取。有幾種不同類型的RHD轉(zhuǎn)發(fā)器無源的和有 源的，以及與其電感地、電容地或借助射頻輻l^l/形鵬接的那些。無源轉(zhuǎn)發(fā) 器從針對它們的射頻場產(chǎn)生它們需要的電能。在有源轉(zhuǎn)發(fā)器中，有單獨的電池 或者其他電源。電感'鵬接的遙iiH通常在100-125kHz或者13.56MHz的頻 率下工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明最，的實施例涉及<，射頻輻1#湯可讀的無源■轉(zhuǎn)發(fā)器，但 是天線類型在要求天線具有長讀取距離、薄結(jié)構(gòu)、并且能夠附著到某一基底諸 如貨物或者包裹的表面的所有應(yīng)用中都是有禾啲。這樣的表面通常是平坦的。 最有利的適用于本發(fā)明的頻率是869MHz和2.45Ghz。
RFID轉(zhuǎn)發(fā)器是包括天線、微電路和存儲器的小型裝置，當(dāng)它從讀取裝置 接收了傳輸命令并且該讀取裝置以無線電信號照射(illuminate)它時，它通過 反向翻寸傳輸^#儲器的內(nèi)容。在無源RFID轉(zhuǎn)發(fā)器中沒有電池，代替地它從 傳輸給它的無線電信號中汲取其所需的工作功率?？梢越柚诖艌?、電場或者 輻射的，電信號進行轉(zhuǎn)發(fā)器和讀取裝置之間的功率和信息傳輸。在許多轉(zhuǎn)發(fā)
器應(yīng)用中，讀取器和轉(zhuǎn)發(fā)器之間的距離要長-甚至縱; 慰艮重要的。
己經(jīng)試圖在廣泛的范圍內(nèi)商業(yè)4OT RFID轉(zhuǎn)發(fā)器。然而，RF1D轉(zhuǎn)發(fā)器， 雖然在實驗室條件下實現(xiàn)了長讀取距離，但是在實際f青況下觀糧卻具有相當(dāng)短
的讀鵬B離。結(jié)果的退化是由于轉(zhuǎn)發(fā)器所附著的基底使得轉(zhuǎn)發(fā)器天線的特性發(fā) 生禾擋大的變化的事實造成的。
PFA是一種在諸如移動電話應(yīng)用中廣泛使用的天線。通常，它從折疊 (fold) P(逝被饋電，從而可以得到接近50 Ohm的阻抗。經(jīng)迚接地面'也產(chǎn)生 饋電。還可以在與RFID電路的連接中應(yīng)用PIFA天線，其中由于饋電點, 天線的開端，所以阻抗的實數(shù)部分很大。在這個實施例中，需要到RFID電路 的PIFA接地面的M5各。除lfet外，如果天線稍微短于波長的四分之一，那么 天線將麟感'膽其鵬會辦適于具有容性輸入鵬的廳電路。PIFA天線 的問題是它需要通路并且這顯著增加了制造^。如果通過^ffi例如高頻電路 板技術(shù)來制造天線，那么天線的成本可能為幾歐元。
本發(fā)明打算消除現(xiàn)有技術(shù)的缺陷以產(chǎn)生完全新型的系統(tǒng)、方法和用于功率 測量的工序。
本發(fā)明基于諸如RFID電路的電，件，該電子部件附著到，結(jié)構(gòu)的一 個表面并從一個天線端子連接到傳輸線以及從另一個端子連接到第二傳輸線或 者折疊。
更尤其，根據(jù)本發(fā)明的天線結(jié)構(gòu)以權(quán)利要求1的特征部分陳迷的內(nèi)容為特征。
根據(jù)本發(fā)明的工序又以權(quán)利要求7的特征部分陳述的內(nèi)容為特征。 借助本發(fā)明得到相當(dāng)多的益處。
借助本發(fā)明的實施例，實現(xiàn)了薄型的織結(jié)構(gòu)，其具有很長的讀鵬巨離。 天線類型也不受其所附著到的表面的影響。因為不需要通路，所以根據(jù)本發(fā)明 實施例的天線類型的制造也鬆圣濟的。此外，傳繊結(jié)構(gòu)也容易并且低赫地 與諸如■電子體組合。


接下來，根據(jù)附圖借助實例來分析本發(fā)明。
圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的遠程讀取系統(tǒng)，它可以應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的天線。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個傳 的頂視圖。 圖3示出了根據(jù)圖2的傳感器的A方向的側(cè)視圖。 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第二傳麟的頂視圖。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的第三傳感器的頂視圖。 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的第四傳麟的頂視圖。 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的第五傳麟的頂視圖。 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的第六傳麟的頂視圖。 圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的第七傳 的頂視圖。
圖io示出了根據(jù)本發(fā)明的第八傳感器的頂視圖。
圖11示出了根據(jù)圖10的傳繊的剖面?zhèn)纫晥D。
具體實施例方式
根據(jù)圖1的典型遠程讀取系統(tǒng)包，取裝置10和RFID轉(zhuǎn)發(fā)器20，它們 彼此無線通信。讀取器10典型的包括處理器11、解調(diào)器12禾口射頻電子，13， 以湖于產(chǎn)生瓶TO頻信號的天線14。 RFID轉(zhuǎn)發(fā)器20又包M^ 21、匹 配電路22、具有檢測器的整流器23以鵬輯電路24。 iliiig輯24和匹配電 路22的齢工作執(zhí)傷雕ij。在這個實施例中，RHD轉(zhuǎn)發(fā)器層疊在薄片上，該 薄片通常有信用卡大小。
本發(fā)明提出具有高效率的天線，其中無需通路。我們將把該天線稱為平面 不對稱饋電折疊天線(PAFFA)。
圖2示出了該，，其中形^絕緣層7的頂部上的平面^tl線3的一端 接近天線的"接地面'。天線做得很小，但是，由于磁場源(折疊)1和電場源 (諧振器的開端)2彼此接近，該健影響了輻射P鵬和功率的取向。折疊l用 作主要磁場源。仿真表明天線工作了，但是其效率仍然相當(dāng)?shù)?20%—30%)。 但是，，在尺寸上非常小(當(dāng)頻率為869MHz并且相對介電常數(shù)為2.5時， 大約為30cmx30cm;當(dāng)頻率為2.45Ghz時，大約為12cmxl2cm),并且可以用 于小距離就足夠的應(yīng)用中。在這種情況下，將RFID電路4裝配到折疊1附近。 RHD電路的兩個織端雅接在磁場源1和電場源2之間。在該鄉(xiāng)例中， 傳輸線3的長度^K作頻率的波長的四分之一 (V4)。
圖3示出了從箭頭A方向看的圖2的，結(jié)構(gòu)。該圖更清晰的示出了磁 場源1和電場源2之間的RFID電路的連接。
圖4示出了天線，其中將RFID電路4大約設(shè)置在距離折疊1約波長的四 分之一距離處，并且其中RFID電路4的另一端^ffi具有四分之一波長長度的 開放傳輸線3來接地。M改變^U線3的長度和寬度以及絕緣7的厚度將RFTD 電路4配合到，。以這樣的方式^天線以使j^f線3在電流密度大的點寬 但在電場的最大值2處窄。通3^頓該設(shè)置，我們可以減小，的尺寸，同時 保持天線的良好效率。另一方面，與圖2的電路相比，在RHD電路Pf^5產(chǎn)生 的電場離磁偶極子有相當(dāng)遠的距離，從而天線與傳統(tǒng)的PIFA相當(dāng)一樣地輻射。 唯一的區(qū)別在于所用的使RF1D頓各4接地的A/4長的^lT線也在某種^: 輻射?；诜履齈測量，圖4類型的天線工作良好，但它纟歐隹為RHD電路4 衛(wèi)共足夠大的卩 。我們研究了根據(jù)圖4的，，其尺寸在869MHz的頻率下 小于60cmx60cm。
圖5示出了織，其大大恢復(fù)了 (recall)圖4的天線。但是，在這種情 況下，RF!D電路4用A/2長的^t^3 (圖中右 啲#^線)接地，其糊 在折疊1處。與圖4的天線的基本區(qū)別在于，由于該結(jié)構(gòu)的長度，出現(xiàn)了兩個 電流最大點，它們tlW。該天線的仿 明在S69MHz頻率下^ffi戶;fi寸論的 天線并^ffl低損耗的絕緣7,獲得了 70%—80%的效率以及與RFTD電路的非 常好的P鵬匹配，，入P敏是y200Q。 4OT，進行仿真，其尺寸在869MHz 步員率下小于60cmx60cm。
天線上的電5MI置總是根據(jù)RFID電路的阻抗而大大改變。 圖6示出了一種方式，其中在1/4線的開端2之鵬微饋電REDD電路4。 4OT該方法，可以減小阻抗(實部和虛部分量的比率幾乎保持不變，但是矢量 的長度變化了)?？梢詫⑾嗤姆椒ㄓ糜诒景l(fā)明提出的所有天線中，以匹配阻抗。
因為根據(jù)本發(fā)明的天線不需要 ，所以可以例如在平坦的塑料上制造天 線，^31嫩iJ蹄生長在其上形成織圖案。可以將RFID電路連接到該結(jié)構(gòu)。 如果塑料足夠薄(lmm—2mm),那么它可以由滾筒直接加工。線可以是寬的， 從而機器可以^1皮此平行的幾1^線。在電路4附著之后，將寬結(jié)構(gòu)切成部 分(一片(web)的寬度是，最終寬度的兩倍)。最后，加熱、折疊并切割該 結(jié)構(gòu)以形成斜蟲的RF1D轉(zhuǎn)換器。如果塑料最初的厚度是lmm，另卩么形成織 以后絕緣的厚度將是2mm,根據(jù)仿真和領(lǐng)賦這樣將得到相當(dāng)好的天線。也可 以使用較厚的塑料，在這種情況下可改進天線的效率。因為可以從滾筒使得該 過程的原材I4^齊，并且可以使天線圖案的生長或蝕刻連續(xù)，所以旨過程可 以是連續(xù)的并且是足夠經(jīng)濟的。還可以以這樣的方式加工根據(jù)本發(fā)明的殘以
4妖線圖像制作在薄塑料上，例如艦?zāi)踠」。接著，將^i接到RFID電路 4并將該^t刀割成帶?？梢越?jīng)過塑料片的邊緣折疊該結(jié)構(gòu)，以這種方式最終形
成對牀發(fā)明所公開的織。由于無需娜各，所以可以相當(dāng)經(jīng)濟ii^a行渤口工。
本發(fā)明提出了一種方法，其中將RFID鵬連接到平面折疊的天線。我們 把該天線稱為PAEFA。本發(fā)明提出了一種折疊天線，表面金屬化層包含長度約 為(2n-l)A/4的傳輸線，其中n-l義3,…。實際上，選擇n=l得到最佳結(jié)果。 將RFID電路方 在該#^線的^^^附近。還可以將電S^FF地^A絕緣 材料中。在RFID電路的另一端子處，安裝nA/2長的傳輸線，其終止于折疊； 或者安鉤2n-l)A/4長的傳輸線，其終止于開放負(fù)荷(openbad)。此外，以, 的方式成形天線以使傳輸線在電流最大點處寬且在電流最小點處窄。M^種 安排，我們會嫩減小天線的尺寸同時仍保持效率高。該天線與目前f頓的設(shè)置 在金屬頂部的天線的最顯著的區(qū)別是RHD電路不需要會S^色緣層電接地。
4 線3的長度指的是在本申請圖中戶^的^ll線3的中間所畫的線的長度。
實際上，還需要制造窄且長的結(jié)構(gòu)，因此值得給出具有與上面提出的稍微 不同的形狀的結(jié)構(gòu)。保,程的原理，但是在本發(fā)明的這些替換方法中外表明 顯改變。圖7—9示出了這些替換方法。圖7示出了一種，，其中從左手側(cè) 或者從上面彎曲塑料，從而在左手的上邊緣或者在上邊緣形成金屬折疊1。從 該折疊1至微電路的距離是V4+nA/2。電路的另1U (圖中的上部)終止于開 放線路2并且長度也可以是V44nA/2 (n可以不同，n^,l又…)。
圖8是一種結(jié)構(gòu)，其中/A^手ii^隨塑料中的折疊，并M屬^f輸線3 以這樣的方式被圖案化以使導(dǎo)體M手和右手的上側(cè)行進到接地面1?，F(xiàn)在可 以進行兩種替換a)上部的線3是V4+nA/2且下部是A/2+nA/2，如圖9;或者 b)者臓足等式A/4+nA/2，如圖9。當(dāng)然，在所有^f蟲的傳輸線中n艦以是任 何值。仍然可以90度角折疊所有這些天線，如較低的右手圖中所示。也可以 其他方式將本發(fā)明公開的天線彎曲成不同的形狀，而天線的性質(zhì)沒有特別變 壞。折疊影響了輻射圖案，從而應(yīng)誠設(shè)計中對Jt徵行考慮。
還可以用根據(jù)圖10和11的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)PAFFA天線。如mS底M屬層 12，另(I么劍門可以直接用它作為PAFFA的^i&面。塑料片IO (例如，聚乙烯)， 其長度約為波長的一半，在圖10和11的設(shè)置中OT在金屬基底12的頂部上。
在塑料10和金屬層12的頂部上放置薄的，疊層，它由絕緣層11和在其頂 部的導(dǎo)電傳輸路徑3形成?？嵂B層從塑料片10的兩側(cè)相對金屬基底12延伸 大約波長的四分之一。應(yīng)該注意的是，因為主要由于材料的介電常數(shù)不同導(dǎo)致 它們中的皿不同，所以在，疊層3直接在金屬頂部上的區(qū)J^，塑料頂 部上的區(qū)域中波長可以不同。因為^^T線3的波Pfi^目對金屬12小并且因為 它的長度是波長的四分之一，所以在塑料10相對金屬12的邊緣會出現(xiàn)有效的 短路?？梢允褂迷撛O(shè)置以與下面的接地面接觸?？紤]到此，該天線類似在兩側(cè) 都折疊的PAFFA天線那樣工作。如果TM的金屬12的導(dǎo)電率特別低，那么有
必要先用導(dǎo)電性非常好的金屬層給它加一層表面，該金屬層的厚度可以是大約 l(jm-lOjom。
可以將電子電路，例如RHD電路連接到傳輸線3的糊，赫根據(jù)圖4
連接至ij^li^上^i的點。該位置由電子電路的PI^決定。
還可以在兩端M從兩側(cè)折疊天線電路，雖然這種方式比單一折疊技術(shù)上
更困難并實fU:更昂貴。
權(quán)利要求
1、用于雙端天線電路(4)的天線結(jié)構(gòu)，其包括-在第一表面上的導(dǎo)電接地面(6)，-在至少一個第二表面上的傳輸線(3)，該傳輸線經(jīng)過天線結(jié)構(gòu)的邊緣中的折疊(1)連接到接地面(6)，從而該折疊用作主要磁場源，-設(shè)置在第一和第二表面之間的絕緣層(7)，以及-連接到天線結(jié)構(gòu)的電子部件(4)，其中存在雙端天線連接器，其特征在于-電子部件(4)附著到天線結(jié)構(gòu)的第二表面并從第一天線端子連接到傳輸線(3)以及從第二端子連接到第二傳輸線(3)或者折疊(1)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的織結(jié)構(gòu)，其特征在雅接到部件(4)的第一天線端子的傳輸線(3)的長度是lambda*nl/4，其中n=1，2，3。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2的織結(jié)構(gòu)，賺征在于連接到部件(4)的第二 織端子的lambda*nl/2線(3)的長度是Vnl/2，其中n=0，1，2，3。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3的，結(jié)構(gòu)，其特征在于部件(4)的第二天線端子連 接到折疊(1)，在這種情況下n=O。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3的天線結(jié)構(gòu)，m征在于部4牛(4)的第二天線端子連 接到傳輸線(3)，其長度是lambda(2n-l)1/4。
6、 根據(jù)J^權(quán)利要求中的任一項的纖結(jié)構(gòu)，其特征在于部件(4)是無源RFID電路。
7、 根據(jù)，權(quán)利要求中的任一項的天線結(jié)構(gòu)用作RF1D電路的天線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于雙端天線電路(4)的天線結(jié)構(gòu)。該天線結(jié)構(gòu)包括第一表面上的導(dǎo)電接地面(6)、至少一個第二表面上的傳輸線(3)、設(shè)置在第一和第二表面之間的絕緣層(7)以及電子部件(4)，該傳輸線(3)經(jīng)過天線結(jié)構(gòu)邊緣中的折疊(1)連接到接地面(6)，從而該折疊作為主要磁場源，電子部件(4)中具有連接到天線結(jié)構(gòu)的雙端天線連接器。根據(jù)本發(fā)明，電子部件(4)附著到天線結(jié)構(gòu)的第二表面并從第一天線端子連接到傳輸線(3)以及從第二端子連接到第二傳輸線(3)或者折疊(1)。
文檔編號H01Q1/22GK101194393SQ200680016111
公開日2008年6月4日 申請日期2006年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月12日
發(fā)明者H·塞帕, K·賈科拉 申請人:芬蘭技術(shù)研究中心