專利名稱：用于加熱裝置的射頻天線的制作方法
用于加熱裝置的射頻天線發(fā)明背景 發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及改進型RF天線組件，其用作感應(yīng)型或其他類型的加熱裝置的一 部分以便于在該加熱裝置與具有外圍安裝的RF應(yīng)答器的被加熱對象之間建立和保持RF通 信。更具體地，本發(fā)明涉及此類天線組件，以及利用這些改進型天線組件的包括可加熱對象 的整體加熱系統(tǒng)及其組合。優(yōu)選的RF天線組件包括多個天線回路，這些天線回路在烹飪爐 架外側(cè)共同限定基本連續(xù)的RF通信區(qū)?，F(xiàn)有技術(shù)描述已經(jīng)開發(fā)了若干種現(xiàn)有技術(shù)感應(yīng)加熱系統(tǒng)，這些系統(tǒng)使用構(gòu)成感應(yīng)加熱器一部分 的發(fā)射機/接收機之間的RF通信，以及與要由該感應(yīng)加熱器加熱的對象相關(guān)聯(lián)的射頻應(yīng)答 器(例如RFID標簽)。此類RF通信包括由感應(yīng)加熱器用于改變和/或控制對象的加熱的 應(yīng)答器反饋。此類系統(tǒng)的發(fā)射機/接收機還包括天線，該天線被設(shè)計成詢問該應(yīng)答器并從 該應(yīng)答器接收信息。這些系統(tǒng)中的天線相對于感應(yīng)加熱器的工作線圈的位置在建立和保持 必要的RF通信、以及允許用戶在放置加熱中對象時有一定自由度是重要的。例如，美國專利No. 6，320，169描述了一種感應(yīng)加熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有位于烹飪爐 架中心處即加熱器工作線圈中心處的RFID天線，該專利通過引用整體結(jié)合于此。在這種類 型的系統(tǒng)中，加熱中對象可具有固定至對象的對稱位置——通常在對象的幾何中心處—— 的RFID標簽。RFID天線和RFID標簽兩者的該對稱位置允許使用標準RFID天線，這些標 準RFID天線通常由印刷在剛性襯底上的平面螺旋或其他幾何形狀的跡線以及關(guān)聯(lián)的板載 電容器和其他電子部件構(gòu)成。該對稱定向允許待加熱對象在爐架上方旋轉(zhuǎn)全360E角方位 而不會丟失RFID通信。然而，許多可加熱對象被設(shè)計成通過烹飪/加熱爐架加熱至超過RFID標簽的最 大工作溫度范圍(對于基于微芯片的RFID標簽通常為85°C、有時為125°C，或?qū)τ跓o芯片 RFID標簽、諧振標簽、平面LC諧振器、印刷RFID標簽或由美國馬薩諸塞州劍橋的TagSense 公司銷售的諸如SENS-10的其他無芯片傳感器而言甚至更高)的溫度。因此，將RFID標簽 或其他應(yīng)答器放置在諸如中心對稱位置的對象的可加熱部分中通常是不實際的。對于通常 經(jīng)歷極高加熱溫度的烹飪?nèi)萜骰蚱髅髞碚f，尤其如此。對該問題的一種響應(yīng)是將應(yīng)答器或RFID標簽安裝在受高加熱/加溫溫度的對象 的周圍，從而減少該應(yīng)答器或標簽上的熱負荷。在烹飪?nèi)萜魃鲜褂冒惭b在周圍的RFID標簽 的第一種已知嘗試在美國專利No. 6，953，919中進行了描述。該專利公開了使用優(yōu)選定位 在容器把手中且遠離容器的可加熱部分的RFID標簽，從而允許該標簽在環(huán)境溫度或容器 把手稍微升高的溫度下工作和幸存。然而，該專利示教RFID讀取器天線僅能通過有限的容 器角旋轉(zhuǎn)與安裝在把手上的RFID標簽保持RF通信。實際上，該專利公開了 RFID讀取器天 線優(yōu)選僅覆蓋工作線圈的周圍的四分之一圓周。因此，在RFID標簽被安裝在把手上的情 況下，必須將容器保持在相對小的角位置范圍內(nèi)，否則標簽與讀取器之間的必要RF通信將丟失。這向用戶提出了一個嚴重的問題，即熟練甚至專業(yè)用戶在食物準備過程中也可能意 外地將容器把手移出RFID天線的范圍之外。而且，許多用戶希望按照不同方位放置容器把 手，以便食物準備或確保不會無意中接觸給定把手而導(dǎo)致溢出。因此，諸如感應(yīng)爐灶的加熱/烹飪裝置的設(shè)計者已經(jīng)認識到，允許用戶能具有在 加熱/烹飪期間在廣角度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)容器把手的自由度是重要的特性。在若干已公開專利 申請中已經(jīng)嘗試了解決該問題。例如，題為“加熱烹飪裝置(Heating Cooking Device) ”的 日本已公開申請No. 2006-344453認識到了把手放置/天線問題，且如果感應(yīng)烹飪范圍天線 與相關(guān)聯(lián)的容器把手上所安裝的RFID標簽之間的RF通信丟失，則向用戶提供激活的聽覺 或視覺警報。題為“加熱烹飪裝置(Heating Cooker) ”的日本已公開專利申請No. 2006-294372 描述了烹飪系統(tǒng)，其中通過改變天線的通電區(qū)域來改變RFID系統(tǒng)的通信區(qū)域。換言之，基 于烹飪操作的階段來對天線電路的或多或少的跡線供電。因此，在烹飪開始之前，且在將平 底鍋把手放置在天線區(qū)內(nèi)之前，對最小天線區(qū)域通電，從而使天線讀取范圍更窄，以迫使用 戶將平底鍋把手相對于通電天線區(qū)域放置在正確位置。然后，在烹飪開始之后，對較外圍的 天線跡線通電以獲得較寬的讀取區(qū)域，從而當用戶在烹飪過程期間轉(zhuǎn)動平底鍋把手時可減 少讀取錯誤數(shù)量。然而，該系統(tǒng)固有地非常復(fù)雜，仍然僅允許在爐架外圍的有限部分上的RF 通信，而且未提供該問題的完整答案。尚無已知現(xiàn)有技術(shù)描述了提供形成加熱裝置一部分的RF天線以供用于烹飪用 具、餐具或裝備有安裝在外圍的RF應(yīng)答器的其他可加熱對象的任何結(jié)構(gòu)或裝置，其中加熱 中對象能轉(zhuǎn)動基本360 °和/或徑向地移動，而不會丟失應(yīng)答器與加熱裝置之間的RF通信。 因此，本領(lǐng)域存在對可用于各種加熱裝置的改進型天線的實際和未獲滿足的需求，該天線 建立在該加熱裝置的爐架外側(cè)且基本包圍該爐架的基本連續(xù)RF通信區(qū)，從而允許用戶將 具有外圍RF應(yīng)答器的加熱中對象旋轉(zhuǎn)至實際任何所需角位置，而不會出現(xiàn)通信丟失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了上述問題，且提供一種通常形成加熱裝置的一部分的RF天線組件， 該加熱裝置包括設(shè)計成用于加熱對象的一個或多個加熱爐架。該天線組件可用于與相關(guān)聯(lián) 的RF裝置通信，所述RF裝置與諸如RFID標簽的對象在外圍耦合。即使該對象位于相對于 該加熱爐架遍布圍繞該爐架基本360°的多個轉(zhuǎn)動或偏移位置，也能保持這樣的RF通信。本發(fā)明的優(yōu)選天線組件一般地包括天線，該天線包括多個連續(xù)的導(dǎo)電天線回路， 這些導(dǎo)電天線回路被定向成共同地基本包圍該加熱爐架，其中每個回路具有靠近該爐架的 內(nèi)分段，該內(nèi)分段限定在內(nèi)回路分段外側(cè)的各自封閉的RF通信區(qū)。這些區(qū)共同限定在爐架 外側(cè)且設(shè)置在爐架周圍的基本連續(xù)RF通信區(qū)。該天線組件還具有包括適于與信號發(fā)生器 耦合的至少兩個導(dǎo)電路徑的電路系統(tǒng)，其中多個回路均具有連接至至少一個導(dǎo)電路徑的一 個終端，且具有連接至至少另一個導(dǎo)電路徑的第二終端。在特別優(yōu)選實施例中，天線回路的毗鄰末端重疊以共同限定在該爐架外側(cè)且包圍 該爐架的連續(xù)RF通信區(qū)。多個重疊的天線回路確保在爐架的整個外圍不存在RF通信“死 區(qū)”。天線回路未電串聯(lián)，但均連接至諸如RFID讀取器或讀取器/寫入器的信號發(fā)生器。為 易于制造，該天線組件被安裝在襯底上，該襯底支承天線回路和相關(guān)聯(lián)的電路系統(tǒng)。該襯底
6呈現(xiàn)一對對置的面，其中至少一個天線回路在一個面上，而另一個天線回路在另一個面上。 或者，可將所有回路加在天線的一個面上，只要保持適當?shù)碾娺B接且天線回路之間不存在 串聯(lián)連接。這些天線回路被有利地形成為一對間隔很近的平行銅跡線。調(diào)諧組件也與回路 耦合，以參照信號發(fā)生器的驅(qū)動頻率來調(diào)諧每個天線回路。本發(fā)明的天線在用于各種對象的感應(yīng)加熱系統(tǒng)中尤其具有實用性，這些系統(tǒng)包括 諸如用于產(chǎn)生磁場以感應(yīng)加熱對象的加熱爐架的部件，以及與場產(chǎn)生部件可操作地耦合以 控制后者的操作的控制電路系統(tǒng)。這樣的控制電路系統(tǒng)包括RFID標簽讀取器(或更優(yōu)選 為RFID讀取器/寫入器)和與該標簽讀取器耦合的本發(fā)明的天線，以便于詢問與加熱中對 象相關(guān)聯(lián)的接近RFID標簽，且用于從安裝在對象上(或與對象相關(guān)聯(lián))的RFID標簽接收 信息。本發(fā)明的天線與感應(yīng)爐架一起使用時尤其有優(yōu)勢，因為多個回路中的每一個為從感 應(yīng)爐架發(fā)出的磁場線提供非常小的穿透區(qū)。因此，由于來自爐架的交變磁場的隨時間變化 的通量，多個天線回路中的每一個經(jīng)歷非常小的感應(yīng)電壓(噪聲)，從而多個天線中的每一 個的信噪比可以非常高。無感應(yīng)噪聲是優(yōu)于被配置成完全包圍感應(yīng)爐架的單回路天線的顯 著優(yōu)點，該單回路天線經(jīng)歷嚴重的感應(yīng)噪聲。附圖簡述

圖1是美國專利No. 6，953，919中描述的現(xiàn)有技術(shù)感應(yīng)加熱系統(tǒng)的部分截面的示 意性側(cè)視圖，示出了裝備有外圍的安裝在把手上的RFID標簽的烹飪?nèi)萜?，且該容器擱在磁 感應(yīng)烹飪裝置上方的有效烹飪位置中，在該有效烹飪位置該容器RFID標簽被正確定位以 便與形成該感應(yīng)烹飪裝置一部分的常規(guī)四分之一圓周型RFID天線的RF通信；圖2是圖1中所示現(xiàn)有技術(shù)加熱系統(tǒng)的平面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)加熱系統(tǒng)的部分截面的示意性側(cè)視圖，其中該感應(yīng)烹飪 裝置裝備有本發(fā)明的改進型RFID天線；圖4是感應(yīng)加熱系統(tǒng)的部分截面的示意性側(cè)視圖，其中中間三腳架定位于該感應(yīng) 烹飪裝置的上表面與待加熱的平底鍋之間，其中該三腳架裝備有溫度傳感器和RFID標簽， 且該感應(yīng)烹飪裝置包括本發(fā)明的改進型天線；圖5是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選RF天線的平面圖，且示出了支承天線的襯底以及側(cè)A和 B半天線跡線在襯底的相對兩側(cè)上的定位；圖6是天線電路系統(tǒng)在圖5中被示意性地示為方框6的那部分的放大圖；圖7是天線電路系統(tǒng)在圖5中被示意性地示為方框7的那部分的放大圖；圖7是在圖5中被示意性地示為方框8的天線跡線的放大分解圖；圖9是與圖5相似的平面圖，但示出了被本發(fā)明的天線包圍的感應(yīng)烹飪工作線圈 的磁通量線，以及由本發(fā)明的改進型天線建立的工作線圈外側(cè)的RF通信區(qū)；圖IOa是示出具有中央溫度檢測器和安裝在把手上的RFID標簽的平底鍋定位在 感應(yīng)烹飪裝置的烹飪爐架中心的放置的平面圖，且進一步示出了其天線相對于該爐架和平 底鍋的位置；圖IOb是與圖IOa相似的視圖，但示出了該平底鍋處于相對于烹飪爐架存在徑向 位移的方位，同時仍保持安裝在把手上的RFID標簽與天線之間的RF通信；圖IOc是與圖IOa相似的視圖，但示出了仍保持安裝在把手上的RFID標簽與天線 之間的RF通信的另一偏移平底鍋方位；
圖IOd是與圖IOa相似的視圖，但示出了仍保持安裝在把手上的RFID標簽與天線 之間的RF通信的又一偏移平底鍋方位；以及圖IOe是與圖IOa相似的視圖，但示出了仍保持安裝在把手上的RFID標簽與天線 之間的RF通信的再一偏移平底鍋方位。優(yōu)選實施例的詳細描述首先參照圖1和2，示出了現(xiàn)有技術(shù)的感應(yīng)加熱裝置20和相關(guān)聯(lián)的可加熱烹飪?nèi)?器22。該裝置是美國專利No. 6，953，919中描述的類型，該專利通過引用整體結(jié)合于此。一般而言，這些附圖描述了具有食物保持部24和細長把手26的平底鍋或長柄鍋 形式的示例性的裝備有RFID的烹飪?nèi)萜?2。該把手26包括與部件24熱連通的耐熱溫度 感測器件28，以及電耦合的RFID標簽30。加熱裝置20包括如圖所示適合于支承容器22的上支承件32。該裝置20還包括 一個或多個爐架34，爐架34具有工作線圈36和相關(guān)聯(lián)的超聲變頻器38以及整流器40。如 圖所示，容器22定位在爐架34和工作線圈36正上方。與裝置20相關(guān)聯(lián)的總控制電路系 統(tǒng)37包括微處理器42、RFID讀取器/寫入器44以及一個或多個RFID天線46、48。任選 地，實時時鐘50和附加存儲器52與微處理器42耦合。在所示實施例中，控制電路系統(tǒng)37 還包括用戶界面54、顯示器56以及輸入裝置58。可以看出，容器22位于爐架34和工作線圈36的范圍中心處，且天線48位于加熱 裝置20的支承件32下方約7點鐘位置處的轉(zhuǎn)角區(qū)中。然而，由于RFID標簽30的外圍位 置，僅安裝在轉(zhuǎn)角處的天線48在所示實施例中起作用，并提供容器22與加熱裝置20之間 的感應(yīng)耦合和RF通信。這又意味著，這樣的RF通信僅能在把手大致位于天線48正上方的 7點鐘位置時才能進行，如圖2中的實線最佳示出。另一方面，如果容器22轉(zhuǎn)動或者移動 使把手26不再在天線48上方或其范圍內(nèi)，則容器22與裝置20之間必要的RF通信丟失。 這在圖2中以幻影示出，在其中將看到容器22轉(zhuǎn)動使把手26大致位于4點鐘位置，從而在 天線48的范圍之外。實際上，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用圓圈、橢圓或平行四邊形形狀的典型RFID天線 時，僅能通過圍繞爐架34的全360°中的約45E來保持容器22與裝置20之間的RF通信。當把手26基本在安裝在轉(zhuǎn)角的天線48上方時，裝置20和容器22進行RF通信以 便微處理器42與RFID標簽30之間的信息交換。在這樣的方位中，可通過預(yù)定加熱步驟順 序來控制加熱裝置20。在一個特別優(yōu)選實施例中，加熱裝置20被設(shè)計成從外部存儲介質(zhì)讀 取一組加熱指令，且此類指令與在容器加熱過程期間從RFID標簽30接收的容器溫度信息 結(jié)合使用，以控制特定食物或烹飪法的加熱順序。此外，顯示器56可在食物準備過程期間 提示用戶向容器22添加特定配料并采取諸如攪拌之類的其他步驟。當然，該RFID標簽還 可發(fā)送諸如容器識別和容器加熱歷史的其他信息。圖3示出與圖1中所示相似的根據(jù)本發(fā)明的實施例，但包括本發(fā)明的一種改進型 天線，雖然容器相對于加熱裝置的相對位置有變化，但該改進型天線仍能保證加熱裝置60 與容器62之間的基本連續(xù)RF通信。為簡化其中采用了與圖1實施例中存在的部件相同的 部件的本實施例的描述，使用相同的附圖標記。因此，容器62包括裝備有安裝在中央的溫度傳感器64的可加熱食物保持部24，以 及裝備有與傳感器64可操作地耦合的RFID標簽30的把手26。加熱裝置60包括支承件 32以及一個或多個爐架34。每個爐架具有感應(yīng)工作線圈36與相關(guān)聯(lián)的逆變器38和整流
8器40?？刂齐娐废到y(tǒng)37類似地包括微處理器42和與本發(fā)明的天線組件66可操作地耦合 的RFID讀取器/寫入器44。同樣，實時時鐘50和附加存儲器52可任選地與微處理器42 耦合。加熱裝置60和容器62能按照如先前描述的裝置20和容器22的方式工作，或利用 標簽30、讀取器/寫入器44以及微處理器42之間的RF通信以任何需要的方式工作。在圖5-9中最佳地示出了本發(fā)明的優(yōu)選天線組件66。該天線組件包括標記67所 一般指代的多回路天線。天線67被支承在不導(dǎo)電的板狀合成樹脂襯底68(例如諸如FR4 的印刷電路板材料)上，且是分別限定半個天線回路A和B的多個(這里是兩個)連續(xù)導(dǎo) 電天線回路70、72的形式(圖5)。在該設(shè)計中，半環(huán)70在襯底68的上表面上形成，而半 環(huán)72在襯底68相反的下表面上形成。每個這樣的半環(huán)由一對間隔很近的銅跡線74、76和 78,80形成，這些銅跡線按照諸如通過蝕刻、電鍍或濺射的任何常規(guī)方式被加到襯底上。如 圖8所示，半環(huán)70的跡線74、76的寬度分別為0. 0625英寸，且相距相似距離。還可以看 出，半環(huán)70、72中的每一個包括弓形的內(nèi)分段82和84、從相應(yīng)分段82和84向外延伸的對 置的直分段86和88、以及將分段86和88的外端互連的大致直C分段90和92。以這種方 式，內(nèi)分段82和84、分段86和88以及分段90和92限定在內(nèi)弓形分段82和84外側(cè)的相 應(yīng)的封閉RF通信區(qū)94和96。而且，半環(huán)70、72被定向成共同地基本包圍爐架34。在所示 實施例中，半環(huán)70、72靠近分段86、88的毗鄰末端重疊，從而限定在爐架34外側(cè)且完全包 圍爐架34的完整連續(xù)RF通信區(qū)。優(yōu)選弓形區(qū)82和84稍稍位于爐架34外圍的外側(cè)，以使 天線電路系統(tǒng)中的噪聲以及不希望有的天線加熱最少。通常，分段82和84定位成共同建 立比爐架直徑大半英寸的天線內(nèi)徑。半環(huán)70、72與RFID讀取器/寫入器44的連接優(yōu)選通過使用包括一對相同調(diào)諧組 件98和100以及終端網(wǎng)絡(luò)102的天線電路系統(tǒng)97來實現(xiàn)。具體地，天線半環(huán)70、72中的 每一個具有從跡線75、76和78、80延伸的一對端子，分別稱為信號和接地端子104、106。這 些端子連接至包括單個組件98或100的相應(yīng)引線108、110。圖6中所示的組件98包括第 一電容器組件112、電阻器114以及第二電容器組件116。該組件112優(yōu)選包括可變電容器 118以及兩個固定的電容器120、122，所有這些電容器118-122并聯(lián)。第二電容器組件116 類似地包括與信號引線108耦合的可變電容器124和固定并聯(lián)電容器126。在至少50V額 定工作電壓下，使工作于13. 56MHz的RFID讀取器/寫入器工作的第一電容器組件112的 優(yōu)選等效電容為3. 9pF。在至少50V額定工作電壓下，使工作于13. 56MHz的RFID讀取器 /寫入器工作的第二電容器組件116的優(yōu)選等效電容為20pF。使工作于13. 56MHz的RFID 讀取器/寫入器工作的電阻器114的優(yōu)選電阻值在低至0. 47 Ω到高達開路的范圍內(nèi)，其中 該電阻器的值與電路的Q因子直接成正比。電阻器值114越高，相應(yīng)的半環(huán)天線的Q因子 越高。該高Q因子對于長讀取范圍能力有益。雖然本發(fā)明的天線的當前模型未在電路上使 用電阻器114，從而給予電阻器114開路值且因此得到最大Q因子，但也可使用較小的電阻 器114來降低Q因子，以允許在理想溫度條件下的更小讀取范圍，但允許天線在天線電路部 件的可變溫度能改變它們的有效值因而改變天線調(diào)諧的情況下更有效的操作，從而使較低 Q因子天線在寬工作溫度范圍下比具有高Q因子的天線更能高效地操作。來自各個半環(huán)天線70、72(或側(cè)A和B)的信號和接地引線108、110與網(wǎng)絡(luò)102可 操作地耦合。該網(wǎng)絡(luò)包括經(jīng)由連接器132連接至讀取器/寫入器44的一對信號和接地引線 128、130。網(wǎng)絡(luò)102具有與接地引線130串聯(lián)的電阻器140。電阻器140的值決定天線電路的衰減，其中零歐姆電阻不提供衰減，而較高的電阻值140在必要時提供輸出功率衰減以防 止與該天線一起使用的RFID標簽的飽和。雖然本發(fā)明的天線的當前模型使用零歐姆、1/4 瓦電阻器114，但可采用高至數(shù)千歐的任何電阻值來使所連接的讀取器的輸出功率衰減。電 阻器的最大工作功率應(yīng)當反映與本發(fā)明的天線一起使用的讀取器的輸出功率。當將本發(fā)明 的天線組件66經(jīng)由連接器132連接至讀取器/寫入器44時，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)來自讀取器/寫入器 44的同軸電纜應(yīng)當通過鐵氧體螺旋管中心兩到四次(圍繞螺旋管形成兩到四個導(dǎo)線環(huán))至 連接器132，以作為共模扼流圈從而有助于RFID系統(tǒng)的整體性能(參見“構(gòu)造1000X600HF 天線技術(shù)應(yīng)用報告(Constructing A 1000 χ 600HF Antenna TechnicalApplication Report) "(Lit號11-08-26-007，德州儀器公司，2003年)，該文獻通過引用結(jié)合于此)。鐵 氧體螺線管用作阻抗匹配部件，該阻抗匹配部件使天線組件66、讀取器/寫入器44以及同 軸電纜自身之間的RF線路平衡，并減少天線場區(qū)中的“讀取無信號空穴(reading hole)”。 來自Fair-Rite公司的零件編號為5943000301的鐵氧體螺旋管已證實在本申請中為最優(yōu)。如圖3和5所示，不管容器把手26的角位置如何，本發(fā)明的天線組件66允許RFID 標簽30與讀取器/寫入器44之間的連續(xù)RF通信。圖9示出該操作特征。因此，在圖9中， 描繪了感應(yīng)爐架34，且來自其中的電磁通量通過“-+-”陰影示出。而且，由半環(huán)70、72共同 限定的周圍RF通信區(qū)以對角階梯陰影示出。因此，只要把手26攜帶的RFID標簽30基本 在該RF通信區(qū)上方，標簽30與讀取器/寫入器44之間的有效通信就被保持。同時，在天 線組件66的情況下，存在相對較高的信噪比。圖IOa示出容器62在感應(yīng)爐架34上的放置，且把手26被定位于約4點鐘位置。 如圖所示，該容器方位建立標簽30與讀取器/寫入器44之間的RF通信。圖IOb到IOe示 出仍保持這樣的RF通信的其他平底鍋/加熱裝置的相對方位。因此，容器62能相對于爐 架34在相對較大的距離上徑向地移動，而不會破壞RF通信。一般而言，只要RFID標簽30 呈現(xiàn)的有效通信區(qū)域的約一半在由天線組件66建立的RF通信區(qū)94和96的上方，RF通信 將被保持。在上述討論中，已經(jīng)在感應(yīng)加熱爐架和諸如平底鍋或罐子的烹飪?nèi)萜鞯谋尘跋旅?述了本發(fā)明。然而，本發(fā)明并不受限于此。例如，本發(fā)明的天線也可結(jié)合諸如氣體、輻射、電 阻性或鹵素爐架的其他類型的烹飪/加熱爐架使用。此外，該天線可與其他類型的感應(yīng)耦 合RF讀取器/應(yīng)答器系統(tǒng)一起使用。圖4示出與另一種類型的容器組件146結(jié)合的與圖3中所描繪相同的加熱裝置 60 (從而在其中使用相同的附圖標記)。該組件146包括三腳架148，該三腳架148裝備有 外圍RFID標簽150和與該標簽150可操作地耦合的中央溫度傳感器152。諸如平底鍋或長 柄鍋的常規(guī)容器154被定位于三腳架148上方，以使傳感器152可連續(xù)地監(jiān)測該容器的溫 度。在該系統(tǒng)中，標簽150與讀取器/寫入器44之間的RF通信用于經(jīng)由來自傳感器152 的溫度反饋來控制容器152的加熱，該傳感器152附連至可移動三腳架148但仍與容器152 相關(guān)聯(lián)。這說明本發(fā)明能用于在加熱裝備有外圍RFID標簽或類似物的實際上任何類型的 對象時建立RF通信。
權(quán)利要求
一種用于與位于加熱爐架周圍的各個位置處的關(guān)聯(lián)RF裝置通信的RF天線組件，所述天線組件包括包括多個連續(xù)導(dǎo)電天線回路的天線，所述多個連續(xù)導(dǎo)電天線回路定向成共同地基本包圍所述加熱爐架，每個所述回路具有靠近所述爐架的內(nèi)分段，且限定在所述內(nèi)回路分段外側(cè)的各自封閉的RF通信區(qū)，所述區(qū)共同限定在所述爐架外側(cè)且設(shè)置在所述爐架周圍的基本連續(xù)RF通信區(qū)；以及包括適于與信號發(fā)生器耦合的至少兩個導(dǎo)電路徑的電路系統(tǒng)，所述多個回路中的每個回路具有連接至所述導(dǎo)電路徑中的至少一個導(dǎo)電路徑的一個終端，且具有連接至所述導(dǎo)電路徑中的至少另一個導(dǎo)電路徑的第二終端。
2.如權(quán)利要求1所述的天線組件，其特征在于，所述回路的毗鄰末端重疊以共同限定 在所述爐架外側(cè)且包圍所述爐架的連續(xù)RF通信區(qū)。
3.如權(quán)利要求1所述的天線組件，其特征在于，包括襯底，所述襯底支承所述天線回路 并呈現(xiàn)一對對置面，至少一個所述天線回路在一個所述面上，而另一個所述回路在另一個 所述面上。
4.如權(quán)利要求1所述的天線組件，其特征在于，存在一對所述天線回路。
5.如權(quán)利要求1所述的天線組件，其特征在于，包括襯底，所述襯底支承所述天線回路 并呈現(xiàn)一對對置面，一個所述天線回路在一個所述面上，而另一個所述回路在另一個所述 面上。
6.如權(quán)利要求1所述的天線組件，其特征在于，所述回路均由一對間隔很近的平行銅 跡線形成。
7.如權(quán)利要求1所述的天線組件，其特征在于，所述導(dǎo)電路徑之一是來自信號發(fā)生器 的信號輸入路徑，而所述路徑中的另一個是接地路徑。
8.如權(quán)利要求1所述的天線組件，其特征在于，包括可操作地耦合至所述兩個導(dǎo)電路 徑的帶通頻率調(diào)諧濾波器，所述濾波器包括電感器和可調(diào)節(jié)電容器的網(wǎng)絡(luò)。
9.如權(quán)利要求1所述的天線組件，其特征在于，所述回路內(nèi)分段在構(gòu)造上為弓形。
10.如權(quán)利要求1所述的天線組件，其特征在于，每個所述回路可操作地與包括可變電 容器和電阻器的終端網(wǎng)絡(luò)耦合。
11.一種感應(yīng)加熱系統(tǒng)，包括用于產(chǎn)生磁場以感應(yīng)加熱對象的部件，所述部件帶有加熱爐架；與所述場產(chǎn)生部件可操作地耦合以控制所述部件的操作的控制電路系統(tǒng)，所述控制電 路系統(tǒng)包括RFID標簽讀取器和天線，所述天線與所述標簽讀取器耦合以便于詢問與所述 對象相關(guān)聯(lián)的接近的RFID標簽，并從所述RFID標簽接收信息，所述天線包括多個連續(xù)導(dǎo)電天線回路，所述多個連續(xù)導(dǎo)電天線回路定向成共同地基本 包圍所述加熱爐架，每個所述回路具有靠近所述爐架的內(nèi)分段，且限定在所述內(nèi)回路分段外側(cè)的各自封閉 的RF通信區(qū)，所述區(qū)共同限定在所述爐架外側(cè)且設(shè)置在所述爐架周圍的基本連續(xù)RF通信區(qū)；以及包括與所述RFID標簽讀取器耦合的至少兩個導(dǎo)電路徑的電路系統(tǒng)，所述多個回路中的每個回路具有連接至所述導(dǎo)電路徑中的至少一個導(dǎo)電路徑的一個 終端，且具有連接至所述導(dǎo)電路徑中的至少另一個導(dǎo)電路徑的第二終端，以將所述RFID標 簽讀取器與所述天線可操作地耦合。
12.如權(quán)利要求11所述的感應(yīng)加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述部件包括感應(yīng)工作線圈。
13.如權(quán)利要求11所述的感應(yīng)加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述回路的毗鄰末端重疊以共 同限定在所述爐架外側(cè)且包圍所述爐架的連續(xù)RF通信區(qū)。
14.如權(quán)利要求11所述的感應(yīng)加熱系統(tǒng)，其特征在于，包括襯底，所述襯底支承所述天 線回路并呈現(xiàn)一對對置面，至少一個所述天線回路在一個所述面上，而另一個所述回路在 另一個所述面上。
15.如權(quán)利要求11所述的感應(yīng)加熱系統(tǒng)，其特征在于，存在一對所述天線回路。
16.如權(quán)利要求11所述的感應(yīng)加熱系統(tǒng)，其特征在于，包括襯底，所述襯底支承所述天 線回路并呈現(xiàn)一對對置面，一個所述天線回路在一個所述面上，而另一個所述回路在另一 個所述面上。
17.如權(quán)利要求11所述的感應(yīng)加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述回路均由一對間隔很近的 平行銅跡線形成。
18.如權(quán)利要求11所述的感應(yīng)加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)電路徑之一是來自信號 發(fā)生器的信號輸入路徑，而所述路徑中的另一個是接地路徑。
19.如權(quán)利要求11所述的感應(yīng)加熱系統(tǒng)，其特征在于，包括可操作地耦合至所述兩個 導(dǎo)電路徑的帶通頻率調(diào)諧濾波器，所述濾波器包括電感器和可調(diào)節(jié)電容器的網(wǎng)絡(luò)。
20.如權(quán)利要求11所述的感應(yīng)加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述回路內(nèi)分段在構(gòu)造上為弓形。
21.如權(quán)利要求11所述的感應(yīng)加熱系統(tǒng)，其特征在于，每個所述回路可操作地與包括 可變電容器和電阻器的終端網(wǎng)絡(luò)耦合。
22.—種組合，包括 感應(yīng)加熱裝置，包括用于產(chǎn)生磁場以感應(yīng)加熱對象的部件，所述部件帶有加熱爐架；以及 與所述場產(chǎn)生部件可操作地耦合以控制所述部件的操作的控制電路系統(tǒng)；以及 定位于所述爐架上的可感應(yīng)加熱對象，所述可感應(yīng)加熱對象包括在受所述磁場照射時 將被加熱的部件以及與所述對象的外圍可操作地耦合的RFID標簽，所述控制電路系統(tǒng)包括RFID標簽讀取器和與所述標簽讀取器耦合以便于詢問所述外 圍RFID標簽并從所述RFID標簽接收信息的多回路天線，所述天線限定在所述爐架外側(cè)且在所述爐架周圍設(shè)置的基本連續(xù)的RF通信區(qū)以便于 在所述RFID標簽與所述RFID標簽讀取器之間建立RF通信，藉此所述對象可旋轉(zhuǎn)至旋轉(zhuǎn)基 本360E內(nèi)的多個相應(yīng)位置，同時保持所述RFID標簽與所述RFID標簽讀取器之間的所述RF通{曰。
23.如權(quán)利要求22所述的組合，所述天線包括多個連續(xù)導(dǎo)電天線回路，所述多個連續(xù)導(dǎo)電天線回路定向成共同地基本包圍所述加熱 爐架，每個所述回路具有靠近所述爐架的內(nèi)分段，且限定在所述內(nèi)回路分段外側(cè)的各自封閉的RF通信區(qū)，所述區(qū)共同限定在所述爐架外側(cè)且設(shè)置在所述爐架周圍的基本連續(xù)RF通信區(qū)；以及 包括適于與信號發(fā)生器耦合的至少兩個導(dǎo)電路徑的電路系統(tǒng)， 所述多個回路中的每個回路具有連接至所述導(dǎo)電路徑中的至少一個導(dǎo)電路徑的一個 終端，且具有連接至所述導(dǎo)電路徑中的至少另一個導(dǎo)電路徑的第二終端。
24.如權(quán)利要求22所述的組合，其特征在于，所述對象是食物加熱容器。
25.如權(quán)利要求22所述的組合，其特征在于，所述回路的毗鄰末端重疊以共同限定在 所述烹飪架外側(cè)且包圍所述烹飪架的連續(xù)RF通信區(qū)。
26.如權(quán)利要求22所述的組合，其特征在于，包括襯底，所述襯底支承所述天線回路并 呈現(xiàn)一對對置面，至少一個所述天線回路在一個所述面上，而另一個所述回路在另一個所 述面上。
27.如權(quán)利要求22所述的組合，其特征在于，存在一對所述天線回路。
28.如權(quán)利要求22所述的組合，其特征在于，包括襯底，所述襯底支承所述天線回路并 呈現(xiàn)一對對置面，一個所述天線回路在一個所述面上，而另一個所述回路在另一個所述面上。
29.如權(quán)利要求22所述的組合，其特征在于，所述回路均由一對間隔很近的平行銅跡 線形成。
30.如權(quán)利要求22所述的組合，其特征在于，所述導(dǎo)電路徑之一是來自信號發(fā)生器的 信號輸入路徑，而所述路徑中的另一個是接地路徑。
31.如權(quán)利要求22所述的組合，其特征在于，包括可操作地耦合至所述兩個導(dǎo)電路徑 的帶通頻率調(diào)諧濾波器，所述濾波器包括電感器和可調(diào)節(jié)電容器的網(wǎng)絡(luò)。
32.如權(quán)利要求22所述的組合，其特征在于，所述回路內(nèi)分段在構(gòu)造上為弓形。
33.如權(quán)利要求22所述的組合，其特征在于，每個所述回路可操作地與包括可變電容 器和電阻器的終端網(wǎng)絡(luò)耦合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種改進型天線組件(66)，該天線組件(66)被設(shè)計成保持待加熱對象(22、64、148)與諸如具有裝備有感應(yīng)工作線圈(36)的爐架(34)的感應(yīng)加熱器的加熱組件(20、60)之間的RF通信。該天線組件(66)提供在整個爐架(34)周圍的基本連續(xù)RF通信，以使對象(22、64、148)能轉(zhuǎn)動通過約360E，或徑向地位移，而不會丟失RF通信。優(yōu)選天線組件(66)包括安裝在襯底(68)上且呈現(xiàn)多個連續(xù)導(dǎo)電天線回路(70、72)的天線(67)，這些天線回路(70、72)定向成共同地基本包圍爐架(34)。每個回路(70、72)具有靠近爐架(34)的內(nèi)分段(82、84)，且限定在爐架(34)外側(cè)且設(shè)置在爐架(34)周圍的各自封閉的RF通信區(qū)(94、96)；這些區(qū)(94、96)共同地限定在爐架(34)外側(cè)且設(shè)置在爐架(34)周圍的基本連續(xù)RF通信區(qū)。該天線組件(66)還包括天線電路系統(tǒng)97，該天線電路系統(tǒng)97包括調(diào)諧組件(98、100)和終端網(wǎng)絡(luò)(102。在替代形式中，可使用輻射型、電阻加熱型，或其他類型的加熱爐架。
文檔編號H05B6/12GK101965750SQ200880127938
公開日2011年2月2日 申請日期2008年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月6日
發(fā)明者S·M·布坎南 申請人:熱溶體股份有限公司