利用表面不敏感天线结构的ＲＦＩＤ标记制造技术

一种对所处表面不敏感的天线系统，其用于具有无线通信装置的ＲＦＩＤ标记中，该天线系统包括耦合到所述无线通信装置、用于接收和辐射射频能量的导电翼片。所述翼片中的至少两个翼片在形状上基本相同，并在馈电点连到所述无线通信装置，所述馈电点在所述两个翼片中每个翼片上位置不同，其中沿着横向于每个翼片纵向中心轴线的方向所取的所述至少两个翼片的宽度，随着沿每个所述翼片纵向中心轴线方向的距离而变化。或者，所述无线通信装置在一个馈电点连到所述翼片，该馈电点在每个所述翼片上的位置不同，其中沿着每个翼片纵向中心轴线方向的每个单位长度上的导电区域，随着沿所述纵向中心轴线方向的距离而变化。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用表面不敏感天线结构的RFID标记
本专利技术涉及射频或无线电频率识别(RFID)标记和标签领域，特别是涉及包括表面不敏感天线结构的标记和标签。
技术介绍
当前的储备和制造方法依赖于追踪和识别所关心物品的能力，例如库存物品、包装件、单个零件等等，还依赖于以无线方式传递所需物品信息以便于处理和使用的能力。一种已知的追踪和提供所需物品信息的方法就是在这样的物品上附着无线通信装置，例如有源或无源应答器，从而加入能够响应于射频询问或命令的识别标记或标签。标记可以储存或代表关于所附物品的信息，例如唯一的识别数、物品状态(例如打开或未打开)、地点以及类似的信息等。标记可以附着到单个物品上或包括多个物品的包装件上。本专利技术所处理的问题是在设计和制造RFID标记的过程中发生的，该标记具有普适性，并且对于各种附有这种标记的包装件或容器能够有效运行。例如，某些所关心的物品大批放入单个货箱内被运送，该货箱是由纸板或塑料制成，较重的物品由木箱来运送，而液体或粘性材料由金属容器来运送。特别地，本专利技术针对于解决在设计和制造天线结构的过程中遇到的问题，这些天线结构可以在大范围的这些包装件和容器中有效且合适地运行。通常，连到RFID标记的天线被设计成在特定或窄范围的基底上运行，可以附着到基底上。与所设计的理想安装基底相比，其它基底会使天线的辐射效率下降。这样，天线以及受影响的标记不会按所设计的那样合适地辐射。天线效率的损失可能是由于若干不同的包装因素。一个因素就是每个基底都有其自己的介电特性，而该介电特性通常会影响无线通信装置和其天线之间的阻抗匹配。阻抗匹配确保天线和无线通信装置之间能够进行最有效的能量传递。-->因此在设计天线和随后RFID标记自身的运行效率方面，天线所附的基底是很重要的。普通基底是从非导电的(例如纸板)变化到导电的(例如薄金属片)。实际上，即使在一个类型的基底中，介电特性也会变化，例如在纸板包装中，纸板基底的厚度可能在不同的包装件之间有所不同，甚至因为天气变化引起的纸板湿度也会使其介电特性变化。即使天线是为附着到纸板基底上而设计的，天线的辐射效率和运行也会收到这些易变因素的影响。因此，需要提供一种与RFID标记中的无线通信装置联用的天线，该天线对于其所附着的基底是基本不敏感的。一些现有技术的系统在试图克服附有标记的包装件介电特性变化的问题时所用的技术方案为，在已知的基底上安装和封装无线通信装置和天线系统，然后将封装系统附到物体包装件上，因此RFID标记独立于所安装的包装件“漂浮”着，即，它与包装件之间隔有一定的距离，例如固定在塑料紧固器上的标签/票签。这种封装RFID标记的问题就是累赘、昂贵、难于安装，并从所安装的包装件表面突出，从而使其易受损害并在处理包装件的过程中易掉落，使得物品没有被标识。为了克服上面所述的问题，已开发的RFID实施例都是直接将标记粘附或印制到包装表面上，从而产生较低的标记轮廓，在处理包装的过程中不易于损坏或掉落。然而，这些天线或标记的直接表面安装会使其效率收到所附表面介电特性变化的影响。因此，这些系统要求不同的标记用在不同的包装件上，从而增加了费用、复杂性，而且不便于制造。因为优选地是对每个存储物品分别标识，所以需要很多不同标记，从而产生更多的问题。其它现有技术的已知RFID标记尝试克服包装介电特性变化的问题，通过设计对安装表面不敏感的标记天线系统来提供一种基本上“一种尺寸适合所有(one size fits all)”的标记。2002年12月31日授予King等人的、题为“Wireless CommunicationDevice and Method”的美国专利第6,501,435号中描述了一种对其安装表面不敏感的RFID标记结构，该标记利用一种天线结构来补偿RFID标记所附基底不同的介电特性，在这种天线结构中辐射片的形状和尺寸是不对称的。-->
技术实现思路
本专利技术涉及一种天线系统和一种RFID标记或标签，该标记或标签对所安装的基底不敏感或可以补偿所安装的基底。所述RFID标记包括无线通信装置，例如有源或无源应答器，从而可以响应于射频信号以传递有关包装件的储存信息或有关包装件内容的储存信息。所述天线系统包括两个或多个由导电材料构成的翼片。所述翼片作为单极或多重阵列天线，并可以进一步将所述标记的无线通信装置附着到包装件或容器。同样地，翼片可以在一个或多个所需频率下响应。包装件中的缝隙可以与翼片一起使用从而形成隙缝天线或具有多个响应频率的天线。翼片可以附着到、打印到、或形成在包装件表面。在一个实施例中，翼片附着到包装件表面，该包装件表面自身包括电介质材料。该实施例的一个实例是将翼片附着到具有褶皱的硬纸箱。这个实施例的优点是效率高，即，除了包装件自身的电介质外不需要额外的电介质材料。这个实施例的缺点是包装件材料的可变性，例如其结构和其介电常数(介电常数是表示某种材料的可通过性的数值)。而该可变性会引起RFID装置阻抗的变化，这个阻抗变化是不能接受的。因此优选地，翼片可以通过电介质材料电抗耦合到包装件表面。电介质材料可以是涂敷了粘合剂的柔性标签料，翼片安装在该标签料上从而将RFID装置附着到包装件。在本专利技术的优选实施例中，标签料可以是柔性材料，例如聚合薄膜，可以利用辊对辊的制造技术制造出长卷柔性织物(web)材料。优选实施例中的均匀翼片设计，在这里将会进一步解释，用辊对辊制造标签料从而具有各种制造优势，例如简化了对翼片的打印或其它成形；简化了翼片到微电子装置的连接；便于冲切或其它方式分离出单个标签或标签嵌体(label inlay)；和其它对于本领域普通技术人员显而易见的优势；用于制造RFID标签的方法在Moore North America，Inc.的PCT公开号为WO 01/61646的申请中被公开，该申请在这里参考引入。在PCT公开号WO 01/61646的申请中所公开的方法利用若干不同的RFID入口源，每个入口包括天线和薄片。多个织物配合在一起，而RFID标-->签从织物中被冲压出来，从而产生具有衬里的RFID标签。可以替换地，可以从复合织物制造无衬里的RFID标签，其在一个面上具有释放材料，在另一个面上具有压力敏感的粘合剂，标签通过织物中的孔口来成形。各种替换方案都是可以的。可以用各种材料和工艺在所述织物上形成翼片。例如，一个工艺包括在织物上打印导电材料，例如银导电墨，从而形成确定多个翼片的图案。所述导电墨可以这样印制，例如，利用丝绢织物技术，例如在板料馈送或辊压操作中。翼片通常在成卷的织物上干燥和储存。然而，作为可以替换的方案，翼片可以在标签制作的过程中被湿法印制出，与其它工步在排列在工艺线上。形成翼片的额外的合适方法包括打印导电墨、溅射金属、层压薄膜或热印，或任何本领域已知的用于在薄膜上形成导电图案的方法。由线和间隔所确定的印制元件，其精确度或清晰度对于翼片和整个RFID装置的性能而言非常重要。对于某些翼片设计而言，传统的印制并不能提供足够的分辨率、线/间距或其它质量特性，这些质量特性对于传递工程性能是必须的。同样地，控制翼片印制区域的厚度和光滑度对其性能也有重要的影响。由于墨水组成、环境条件、基底具体情况、工艺条件和其它因素所引起的可变性，会影响印制天线的光滑度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种与无线通信装置一起使用的天线系统，其包括：耦合到所述无线通信装置的多个导电翼片，用于接收和辐射射频能量，所述多个翼片中的至少两个翼片均在馈电点连到所述无线通信装置，所述馈电点在所述两个翼片中每个翼片上的位置不同，其中沿着横向于每个翼片纵向中心轴线的方向所取的所述多个翼片中所述至少两个翼片的宽度，随着沿每个所述翼片纵向中心轴线方向离其馈电点的距离而变化；耦合到所述多个导电翼片的射频反射装置，用于反射所述翼片辐射的射频能量；和处于所述导电翼片和所述射频反射装置之间的电介质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-4-10 10/410,2521.一种与无线通信装置一起使用的天线系统，其包括：耦合到所述无线通信装置的多个导电翼片，用于接收和辐射射频能量，所述多个翼片中的至少两个翼片均在馈电点连到所述无线通信装置，所述馈电点在所述两个翼片中每个翼片上的位置不同，其中沿着横向于每个翼片纵向中心轴线的方向所取的所述多个翼片中所述至少两个翼片的宽度，随着沿每个所述翼片纵向中心轴线方向离其馈电点的距离而变化；耦合到所述多个导电翼片的射频反射装置，用于反射所述翼片辐射的射频能量；和处于所述导电翼片和所述射频反射装置之间的电介质。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个翼片中所述至少两个翼片在形状上基本相同。3.根据权利要求2所述的装置，其中形状基本相同的、所述多个翼片中的所述至少两个翼片的导电区域基本相同。4.根据权利要求2所述的装置，其中形状基本相同的、所述多个翼片中的所述至少两个翼片的导电区域不同。5.根据权利要求2所述的装置，其中所述多个翼片中所述至少两个翼片均包括至少一个非导电区域。6.根据权利要求2所述的装置，其中所述多个翼片中所述至少两个翼片均包括多个非导电区域。7.根据权利要求6所述的装置，其中所述多个非导电区域形成一种规则图案。8.根据权利要求6所述的装置，其中所述规则图案是格栅。-->9.根据权利要求2所述的装置，其中所述多个非导电区域形成不规则图案。10.根据权利要求2所述的装置，其中形状基本相同的、所述多个翼片中的所述至少两个翼片均具有锥形形状。11.根据权利要求10所述的装置，其中形状基本相同的、所述多个翼片中的所述至少两个翼片均具有大致三角形的形状。12.根据权利要求10所述的装置，其中形状基本相同的、所述多个翼片中的所述至少两个翼片的形状包括至少两个毗邻的矩形部分。13.根据权利要求12所述的装置，其中所述至少两个毗邻矩形部分的导电区域彼此不同。14.根据权利要求1所述的装置，其中所述射频反射装置是连续的接地面结构。15.根据权利要求1所述的装置，其中所述射频反射装置是不连续的接地面结构。16.根据权利要求1所述的装置，其中处于所述导电翼片和所述射频反射装置之间的所述电介质的厚度，在所述导电翼片纵轴线方向上是变化的。17.根据权利要求16所述的装置，其中处于所述导电翼片和所述射频反射装置之间的所述电介质的厚度从大约0.5毫米变化到大约3.0毫米。18.根据权利要求1所述的装置，其中处于所述导电翼片和所述射频反射装置之间的所述电介质的介电特性，在所述导电翼片纵轴线方-->向上是变化的。19.根据权利要求1所述的装置，其中处于所述导电翼片和所述射频反射装置之间的所述电介质的厚度，在所述导电翼片横向轴线方向上是变化的。20.根据权利要求19所述的装置，其中处于所述导电翼片和所述射频反射装置之间的所述电介质的厚度从大约0.5毫米变化到大约3.0毫米。21.根据权利要求1所述的装置，其中处于所述导电翼片和所述射频反射装置之间的所述电介质的介电特性，在所述导电翼片横向轴线方向上是变化的。22.根据权利要求1所述的装置，其中形状基本相同的、所述多个翼片中的所述至少两个翼片是共线的。23.根据权利要求1所述的装置，其中形状基本相同的、所述多个翼片中的所述至少两个翼片是非共线的。24.根据权利要求1所述的装置，其中沿着横向于每个翼片纵向中心轴线的方向所取的所述多个翼片中所述至少两个翼片的宽度，随着沿每个所述翼片纵向中心轴线方向离其馈电点的距离突然变化。25.一种与无线通信装置一起使用的天线系统，其包括：耦合到所述无线通信装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：IJ福斯特，
申请(专利权)人：艾利丹尼森公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]