专利名称：Rfid脉冲收发机及其坯料以及用于制造rfid脉冲收发机的构造方法
技术领域：
本发明涉及一种RFID脉冲收发机(transponder),它包括壳体、 发射器、与天线元件相对的接地元件、被设置成与基板(所述基板与 发射器间隔一定距离)相对的接地平面以及电子芯片部件，其中接地 平面在第一平面上，发射器位于与第一平面间隔一定距离的第二平面 上，芯片部件与发射器和接地元件连接，并且所述发射器、接地元件 和芯片部件都安装在一特定的金属箔上。本发明还涉及用于脉冲收发 机的坯料。这里，术语RFID脉沖收发机主要指配备了 RFID芯片的 超高频被动式脉沖收发机，但是也可以考虑其它的应用。这种RFID 脉沖收发机利用所谓的反向散射技术运转。在本文中，还参考所谓的 微波传输带天线。
背景技术：
被动式RFID脉冲收发机是一种小型设备，包括天线、微电路和 存储器，当脉冲收发机接收到来自于读取装置的传输命令，并且读取 装置利用无线电信号阐明时，脉冲收发机利用反向散射将其存储的内 容传递出去。被动式脉冲收发机没有电池，而是通过读取装置从传递 给它的无线电信号中获取运行电能。借助磁场、电场或辐射无线电信 号能够在脉沖收发机和读取装置之间产生电力传输。主动脉冲收发机 具有电池，因为不需要电力传输，所以操作起来更加简单。
美国专利申请US2004/0005754A1披露了一种"智能标签(smart label)"结构及其制造方法。尽管这篇文献中的实施例涉及感应连接 式RFID脉冲收发机，但同样的结构类型也适用于以射频操作的脉冲 收发机，这种脉沖收发机比感应连接式脉沖收发机具有更加广阔的应 用范围。在这篇文献中，提议聚碳酸酯、聚烯烃、聚酯、聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)和丙烯腈/丁二烯-苯乙烯共聚物 可作为基板的材料。
在超高频的RFID脉冲收发机操作中，面临的挑战是即使在传导 面上也应当使操作可靠。这是因为天线的电特性还取决于安装表面的 特性。通过为脉沖收发机配备一单独的传导屏蔽面能够充分地减少基 板的影响，其中天线从所述传导屏蔽面上稍微抬起。另一个可能性是 使用所谓的PIFA天线(倒F形平面天线)，其中这种天线的接地元件 由发射器下面的足够大的表面区域形成。对基板特性的敏感度降低， 脉冲收发机能够在传导表面上实现功能。
由于结构的复杂性，PIFA天线的制造是困难且昂贵的，特别是通 孔(vias)的部分。针对一种被称为PAFFA的天线，VTT (芬兰技术 研究中心)已经公开了一种基本的解决方案(WO2006/120287Al)， 旨在解决涉及PIFA天线的问题。根据公开的摘要，在天线基板中采 用 一种特殊的折叠技术来代替PIFA天线的通孔。
发明内容
本发明旨在形成一种机械解决方案以用于可靠地支承RFID脉沖 收发机结构。按照本发明的脉沖收发机的特征如权利要求1所述。按 照本发明的用于脉沖收发机的坯料如权利要求9所述。
本发明能够应用于配备了单独接地平面的RFID脉沖收发机，也 能够应用于配备了新式PAFFA型天线结构的脉冲收发机。在一实施 例中，折叠的金属箔被支承在一特定的隔离块(spacerpiece)上，这 使得金属箔的两个平面彼此间隔一定距离。在本发明的第二实施例中， 金属箔被直接支承在壳体的侧壁上。所述解决方案通常应用在用于两 端天线连接的天线结构上。PAFFA天线结构包括位于第一表面的接地 平面，位于第二表面的至少一个传输线，该传输线通过位于天线结构 边缘的折叠部分与接地平面连接，在这种情形下折叠部分作为磁场的 起源，所述PAFFA天线结构还包括布置在第一和第二表面之间的绝 缘体层，以及电子部件，其中两端天线连接所述天线结构。按照这一 解决方案，电子部件连接于天线结构的第二表面，并且从一个天线接头连接到传输线，从另一个天线接头连接到第二传输线或折叠部分。
下面将结合实施例描述本发明其它的实施方案和益处，其中附图
中示出了
图la-lc示出了按照本发明的一个RFID脉沖收发机的结构和组
件，
图2a和2b示出了 RFID脉沖收发机的第二组件，以及 图3a-3c示出了采用注塑工艺制造的用于RFID脉沖收发机的坯 料及其组件。
具体实施例方式
在图la-lc的实施例中，RFID脉沖收发机的主要部件有壳体10、 金属箔20和中间框架18。在壳体10的侧壁中具有用于安装的开口 10.1,稍后将对此进行描述。金属箔20由已知的方式制造，在金属箔 中具有用作电子元件的电芯片(RFID)、发射器12和接地元件14， 其中接地元件还构成了接地平面14a。接地元件14通过传输线19与 发射器(所述发射器与芯片的馈电点间隔一定距离)连接。实际上天 线的结构并不落入本发明的范围内。这里，框架18用来安装金属箔 20。在框架18中具有用于覆盖开口的壁18.1。为了便于金属箔安装， 框架的前沿包括销24，这些销对应于金属箔中的孔26，借助于此能够 按照需要将金属箔精确地对准。
在金属箔20中，具有第一部分20b、折叠部分20a和第二部分20c。 按照图lb当金属箔20折叠在框架18顶部上时，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，如图 lc所示能够推动框架18连同金属箔20。例如可以使用超声波来焊接 连接部以形成密封的结构。
在这种情况下，金属箔20连同其折叠成最终形状的绝缘材料形成 了具有优良电特性的RFID脉沖收发机。发射器的长度大约为入/4 (s =1,即气隙)。例如频率是867MHz时，按照附图从发射器12自由 端到传输线19中间的直角长度是66mm，其中平面间的间隙是4mm。应当指出在比入/4还要短的相当短的导线长度上，芯片1—6连接着接地 元件14。在这一电应用中，芯片16连接着发射器12的边缘，连接点 对应于芯片的阻抗。在这种关系中，芯片的位置不会极大地影响共振 频率。按照图lb，芯片16保持在与发射器12相同的一側。沿着折叠 方向金属箔的带电部件的长度优选为4Ws-15Ws ( cm )，其中s是第一 平面和第二平面之间的物质的电介质值。
图2a中的组件示出了 RFID脉冲收发机的第二种结构，它是基于 已知的偶极子结构，其中一单独的接地平面与基板相对。在这种情况 下，发射器12和接地元件14均位于带有芯片16 (金属箔20的一部 分20c)的平面B上。带电的单独的接地平面14a位于平面A (金属 箔20的一部分20b)上。折叠部分20a位于金属箔的这两部分之间。 这类金属箔能够被以与安装在框架18顶部相同的方式容易地安装，并 且如图2b所示形成了凹凸不平(rugged)的脉冲收发才几结构。
按照图3a，能够通过注塑制造用于RFID脉沖收发机的坯料10', 用这种方式事先将金属箔20放置到模具中。在坯料中有基板平面和侧 面10.3以及隔离块(spacer piece)10.2。所述平面的一端连同侧面10.3 顶部上的金属箔以及例如通过超声波焊接的连接部都能够转动，在这 种情况下，当要形成脉沖收发机10时，其功能对应于如上所述的脉沖 收发机，取决于金属箔的电结构。
如上所述，在平面之间利用了空气。还可以使用电路板材料或优 选塑料，所述塑料用作脉冲收发机的主体，同时还用作中间基质。
权利要求
1. 一种RFID脉冲收发机，包括壳体(10)、发射器(12)、与天线元件相对的接地元件(14)、被设置成与基板相对的接地平面(14a)，其与发射器间隔一定距离，以及电子芯片部件(16)，接地平面(14a)在第一平面(A)上，发射器(12)位于与第一平面间隔一定距离的第二平面(B)上，芯片部件与发射器(12)和接地元件(14)连接，并且所述发射器(12)、接地元件(14)和芯片部件(16)都安装在一特定的金属箔(20)上，其特征在于所述金属箔(20)还包括位于第一平面(A)上的所述接地平面(14a)，以及位于第一和第二平面之间的折叠部分(20a)，因此金属箔(20)被分成位于第一平面(A)上的第一部分(20b)、折叠部分(20a)和位于第二平面(B)上的第二部分(20c)，以及对应于壳体(10)的中间结构(18)，该中间结构用于支承位于所述第一平面(A)和第二平面(B)上的金属箔(20)的第一部分(20b)和第二部分(20c)。
2. 根据权利要求1所述的RFID脉沖收发机，其特征在于通过穿 过折叠部分(20a)延伸的传输线(19)连接接地平面(14a)，以形成 接地元件(14)。
3. 根据权利要求1或2所述的RFID脉冲收发机，其特征在于金 属箔连接壳体的内表面，因此所述中间结构实际上由壳体构成。
4. 根据权利要求1或2所述的RFID脉沖收发机，其特征在于金 属箔(20)被支承在由壳体承载的中间结构(18)的内部，这样就机 械地确定了第 一 水平面和第二水平面彼此之间的距离，因此所述中间 结构(18)形成了中间结构的主要部分。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的RFID脉冲收发机，其特征在 于所述中间结构(18)是框架，它在第一平面和第二平面之间形成了 主要的空气绝缘。
6. 根据权利要求1-4中任一项所述的RFID脉沖收发机，其特征在 于所述中间结构(18)为板状，它具有选定的电介质值s。
7，根据权利要求4-6中任一项所述的RFID脉沖收发机，其特征在 于所述中间结构(18)被布置成可推入穿过壳体(10)壁上的开口， 并且中间结构(18)包括覆盖所述开口的壁。
8. 根据权利要求1-7中任一项所述的RFID脉冲收发机，其特征在 于所述电子部件沿折叠方向的长度为4Ws-15Ws，其中s是第一平面 和第二平面之间的物质的电介质值。
9. 一种用于RFID脉沖收发机的坯料，包括壳体部件坯料(10') 和金属箔(20)，所述金属箔包含接地平面、接地元件、发射器以及连 接发射器和接地元件的两个终端芯片部件，其中所述接地平面、接地 元件、发射器和芯片部件都安装在金属箔上，其特征在于所述壳体部 件坯料(10')包括平面区域和位于该平面区域边缘的側面元件(10.3 )， 金属箔(20)以平面的形式安装在所述平面区域上，其中壳体部件坯 料(10，)连同金属箔(20) —同被布置成能够被折叠成两部分，以形 成一密封的壳体(IO)，在该壳体(10)中，位于折叠部分每侧的金属 箔(20)的部分占据了彼此间隔一定距离的位置。
10. 根据权利要求9所述的用于RFID脉沖收发机的坯料，其特征 在于所述壳体部件的坯料(10，)是注塑件。
11. 一种制造如权利要求1所述RFID脉冲收发机的构造方法，其 中脉冲收发机由预制部件组装而成，所述脉沖收发机包括壳体(10) 和包含电子部件的金属箔(20 )，金属箔以U形的方式支承在壳体(10 ) 上， 一个分支包含与基板相对的接地平面，其特征在于形成一中间部 件(18)，围绕着该中间部件，金属箔(20)被折叠成所述U形，之 后将中间部件(18)连同金属箔(20) —同被推入到壳体(10)中， 并且中间部件与壳体(10)相连。
12. —种制造如权利要求1所述RFID脉冲收发机的构造方法，其 中脉沖收发机由预制部件组装而成，所述脉沖收发机包括壳体(10) 和包含电子部件的金属箔(20)，金属箔以U形的方式支承在壳体(IO) 上， 一个分支包含与基板相对的接地平面，其特征在于通过注塑将壳 体坯料(10，)制造成一基本平坦的物体，在注塑之前所述金属箔作为嵌入部件位于模具中，精整坯料(10，)连同金属箔(20)被折叠成两 部分，最后封闭接合处，以形成一密闭的壳体(10)。
全文摘要
本发明涉及一种RFID脉冲收发机，包括壳体(10)、发射器(12)、与天线元件相对的接地元件(14)、被设置成与基板相对的接地平面(14a)以及电子芯片部件(16)，其中所述基板与发射器间隔一定距离。发射器(12)、接地元件(14)和芯片部件(16)都安装在一特定的金属箔(20)上，该金属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间的折叠部分(20a)，因此金属箔(20)被分成位于第一平面(A)上的第一部分(20b)、折叠部分(20a)和位于第二平面(B)上的第二部分(20c)。所述壳体(10)具有连接金属箔的中间结构(18)，该中间结构用于支承分别位于第一平面(A)和第二平面(B)上的金属箔(20)的第一部分(20b)和第二部分(20c)
文档编号H01Q23/00GK101432764SQ200780015417
公开日2009年5月13日 申请日期2007年4月24日 优先权日2006年4月28日
发明者H·塞帕, O·梅里莱嫩 申请人:Wisteq有限公司