CN101896922A - 尤其在导电物体附近使用的rfid标签 - Google Patents

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Abstract

一种RFID标签(14)，包括：天线组件，其包括屏蔽层(18)，该屏蔽层包括电磁屏蔽材料；射频环状天线(22)；和衬垫(20)，包括被插入在天线与屏蔽层之间的具有小于约2的介电常数的衬垫材料。还公开了制造这样的RFID标签的方法。还公开了这样的RFID标签在识别车辆，例如在燃油购买认证背景下的使用。

Description

尤其在导电物体附近使用的RFID标签
相关申请
本申请要求2007年10月19日提交的、具有同一个发明人和同一个标题的美国临时专利申请序列号60/960,901的、在119(e)下的权益，该临时专利申请的公开内容在此通过引用被并入。
技术领域
本发明，在它的某些实施例中，涉及到物流(logistics)和射频通信的领域，更具体地，涉及到包括天线的RFID标签，当处在诸如汽车那样的金属物体附近时所述RFID标签提供合理的信号强度，这例如对于燃油购买授权是有用的。
背景技术
为了获得成功，加油站通常在给定的时间段内分送燃油给尽可能多的车辆。这是例如通过提供高速度的入口和出口以及被布置来为许多不断到达的车辆进行高通过量加油的许多燃油分送位置(即，燃油泵)而实现的。
用于增加加油站的吸引力的一个优选的方法是使用加油自动付费。在这样的方法中，车辆配备有存储了有关车辆识别号和付费方法的数据的车辆识别标签。每个燃油分送位置配备有车辆识别标签读出器，其包括带有车辆识别标签读出器天线的标签读出收发器，它被配置成无线地读出车辆识别标签。
为了减少燃油偷窃和为了减小各个车辆识别标签之间的干扰，有用的是将无线通信的范围(如在车辆识别标签与车辆识别标签读出器天线之间测量的)典型地限制到仅仅几厘米。因此，车辆识别标签通常放置在车辆加油端口附近，并且车辆识别标签读出器天线通常被固定在与特定的燃油分送位置相关联的燃油分送嘴上，这样，标签读出器基本上仅在燃油分送嘴啮合车辆加油端口时才能读出识别标签。通常，与车辆识别标签读出器相关联的是标签读出器站通信发射机，它被配置成把从车辆识别标签读出的信息转发到加油站控制器。
例如，在本申请人的公布为WO 2007/049273和WO 2007/049274的PCT专利申请中，教导了无线车辆识别标签读出器以及使用无线车辆识别标签读出器的系统和方法。如图1所示，无线标签读出器10被配置成固定在燃油分送嘴12上，无线标签读出器10包括在功能上与识别标签读出天线相关联的无线标签读出收发器、无线站通信收发器和自主电源。
当希望通过使用这样的无线系统来购买燃油时，燃油分送位置的燃油分送嘴(诸如图1中的12)被放置在车辆的加油端口的里面，使得标签读出器的标签读出天线(诸如包含在标签读出器10的外壳内)处在与位于加油端口附近的车辆识别标签的无线通信范围内。由标签读出器的标签读出收发器通过标签读出天线读出的信息(诸如车辆识别号、付费手段)，连同与标签读出器(例如，标签读出器10)相关联的燃油分送嘴的识别号一起，被无线站通信收发器(诸如被包含在标签读出器10的外壳内)转发到加油站控制器。根据切实可行的规则，加油站控制器任选地传送授权信号，包括是否、在什么条件下和给加油站控制器所识别的车辆分送了多少燃油，加油站控制器通过现有的有线通信把授权信号转发到适当的燃油分送位置。
为了减小花费，无线标签读出器，诸如10，被设计成容易安装和拆卸的，允许简单的和便宜的硬件更新。由于这样的无线标签读出器的简单性，和无线标签读出器可附着到和重新附着到燃油分送嘴的简易性，丢弃带有耗尽的电源的无线标签读出器而不是充电或替换电源常常是更简单的和更便宜的(因此是优选的)。因此，最好是，无线标签读出器，诸如10，尽可能是高效节能的。能量效率允许给定的电源在替换整个标签读出器之前尽可能长地被使用。
也希望要被无线标签读出器读出的车辆识别标签是便宜的、容易安装和不用维护的。一个可能性是使用基本上是RFID(射频识别)标签的车辆识别标签，无论是有源RFID标签还是无源RFID标签。
优选地，使用无源RFID标签，它基本上是由环状天线(磁偶极子天线)和电路构成的无源射频RFID。车辆识别标签被放置在车辆的燃油进口附近。当燃油分送嘴(诸如12)被放置在燃油进口中时，标签读出器(诸如10)的天线接近于车辆识别标签的天线。标签读出器被启动，产生通过天线环的时变磁场，包括电动势，它用作用于标签的电路的电功率源。标签的电路使用接收的功率来发送所需要的数据。这样的示例性设备在公布为WO 2007/049274的PCT专利申请中被描述。
众所周知，由于导电材料中涡流的产生，导电材料生成与读出器磁场相反的磁场，大大地衰减通过RFID标签天线线圈的磁通量，减小在RFID标签天线线圈中感应的电流量，适合于在诸如金属物体(诸如车辆本体)那样的导电材料附近的短距离传输的频率(通常，小于约100MHz，例如13.56MHz或125kHz)的无源RFID标签的使用是挑战性。有可能把RFID标签的天线放置在离金属物体一定距离处，以使得负面影响最小化，但这样的距离化(distancing)对于供车辆识别标签使用来说是不实际的。优选地，车辆识别标签是不引人注意的和薄的，以免干扰燃油嘴的正常使用和避免对识别标签的物理破坏。
众所周知，在RFID天线与诸如金属那样的导电材料之间插入一片电磁屏蔽材料，以便减小涡流，从而减小在导电材料中感应的磁场(例如，参见TDK
Figure GPA00001158573700031
(日本东京中央区的TDK公司)的数据资料)。屏蔽材料的导磁率(μ)越高，在导电材料中涡流的减小量越大，因此，由读出器产生的、从标签传递通过天线的磁场越强。然而，已经发现，使用电磁屏蔽材料不能充分减小涡流来当读出被固定在车辆的加油端口附近的RFID时允许想要的能量节省程度。
采用不太受诸如金属物体那样的导电材料的影响的薄的RFID标签是特别有利的。例如，采用无源射频RFID标签，当它与车辆的金属体相关联时以相对较低的能量使用来提供合理的信号，是特别有利的。
发明内容
本发明的实施例通过提供用于RFID标签(加电的，但尤其是无源RFID标签)的天线组件、包括这样的天线组件的RFID标签、和制作这样的天线组件的方法，而成功地解决现有技术的至少某些缺点，天线组件包括具有高的比导磁率(specific magnetic permeability)(μ)的电磁屏蔽材料和被插入在天线与屏蔽层之间的、具有低介电常数(ε)的衬垫，它们被这样地布置以使得当天线组件紧密靠近导电材料(例如，金属物体)时，由在导电材料中感应的涡流所引起的、通过天线环的磁通量的衰减被大大地衰减。
因此，按照本发明的教导，提供了RFID标签，其包括：a)天线组件，其包括：i)屏蔽层，包括具有第一面和第二面的电磁屏蔽材料，屏蔽层被配置成大大地减小由传递通过屏蔽层的磁场在导电材料中感应的涡流的大小；ii)射频环状天线，其环路平面位于离屏蔽层的第一面一定距离处；和iii)衬垫，包括(基本上包含和甚至包含)被插入在天线与屏蔽层之间的衬垫材料，衬垫材料具有小于大约2的介电常数(ε)；以及b)在功能上与天线相关联的RFID电路。在实施例中，RFID标签是无源的。
在实施例中，在屏蔽材料的第一面与环路平面之间的距离是在约0.5mm与约5mm之间。在实施例中，该距离是在约1mm与约3mm之间，例如，约2mm。
通常，衬垫材料的介电常数尽可能低，在实施例中，小于约1.5，小于约1.3，小于约1.1，和甚至小于约1.05。
在实施例中，衬垫材料包括(基本上包含和甚至包含)泡沫，诸如聚甲基丙烯酰亚胺泡沫(polymethacrylimide foam)。
在实施例中，屏蔽层为至少约0.2mm厚。在实施例中，屏蔽层厚度不大于约5mm，不大于约4mm，甚至不大于约3mm。
在实施例中，电磁屏蔽材料包括铁氧体。
在实施例中，环路平面基本上平行于第一表面。
在实施例中，天线基本上包括环形线。在实施例中，天线基本上包括印刷电路板。在实施例中，天线基本上包括导电材料(诸如金属)，其被沉积在表面上，例如在衬垫材料的表面上。
在实施例中，天线被衬垫材料包围。在实施例中，天线被嵌入在衬垫中。在实施例中，天线被沉积在衬垫材料的表面上。
在实施例中，该电路至少部分地被包含在屏蔽层内。在实施例中，该电路至少部分地被包含在衬垫材料内。
在实施例中，RFID标签还包括在屏蔽层的第二面上的至少一个非导电的第二衬垫层。在这样的实施例中，当RFID标签被放置在诸如车辆的金属表面那样的导体附近时，一个或多个第二衬垫层被插入在屏蔽层的第二面与导体之间。这样，屏蔽层不接触导体，并与导体有一定距离。在实施例中，非导电的第二衬垫层全部厚度是在约0.1mm和约5mm之间。在实施例中，该厚度至少是0.5mm，和甚至至少是约0.9mm。在实施例中，该厚度不大于约3mm，和甚至不大于约2mm。在实施例中，至少一个和优选地所有的非导电的第二衬垫层是对于水和/或燃油非保持的(例如，既不吸收也不吸附)：所保持的水或燃油可以起到导体的作用。对于水和/或燃油为非保持的典型的适当的材料，包括但不限于，聚氨酯和聚乙烯。在实施例中，至少一个非导电的第二衬垫层(末端的这样的层)是粘接层。在这样的实施例中，粘接层允许把这样产生的RFID标签附着到导电表面供使用。
在实施例中，本发明的RFID标签还包括在功能上与屏蔽层的第二面相关联的粘接层，例如，允许RFID标签被固定在导电表面，其中天线通过屏蔽层和通过衬垫材料与导电表面分隔开。
在实施例中，天线、衬垫材料和屏蔽层都配备有穿过其中的通孔(例如，被成形为环状)，允许RFID套在物体上和几乎包围物体，诸如车辆的燃油进口。
在实施例中，RFID标签还包括外壳，其包含天线和衬垫材料。在实施例中，屏蔽层至少部分地被包含在外壳中。在实施例中，外壳由基本上抗汽油气雾的材料制成，例如，包括或基本上包含聚氨酯或聚碳酸酯。
按照本发明的教导，还提供了制作(例如，如上所述的)RFID标签的方法，该方法包括：a)提供一片具有第一面和第二面的电磁屏蔽材料作为屏蔽层，屏蔽层被配置成大大地减小由传递通过屏蔽层的磁场在导电材料中感应的涡流的大小；b)提供具有顶表面和底表面的、其介电常数(ε)小于约2的固体材料作为衬垫；c)把射频环状天线与衬垫的顶表面相关联；d)把衬垫与屏蔽层相关联，以使得衬垫的底表面面对屏蔽层的第一面，由此天线被保持在离屏蔽层一定距离处；以及e)把天线与RFID电路在功能上相关联。步骤a，b，c，d，和e可以以任何合理的次序执行。例如，在实施例中，c在d之前，而在其它实施例中，d在c之前。在实施例中，RFID标签是无源RFID标签。
在实施例中，RFID电路与天线在功能上相关联是使得通过感应而在天线上产生的电流可用于电路的运作。
在实施例中，天线保持与屏蔽层相距的距离基本上是在顶表面与底表面之间的衬垫的厚度。
在实施例中，该方法还包括e)把至少一个非导电的第二衬垫层加到屏蔽层的第二面。在这样的实施例中，当RFID标签被放置在诸如车辆的金属表面那样的导体附近时，一个或多个第二衬垫层被插入在屏蔽层的第二面与导体之间。这样，屏蔽层不接触导体，并距导体一定距离。在实施例中，非导电的第二衬垫层全部厚度是在约0.1mm和约5mm之间。在实施例中，该厚度至少是0.5mm，和甚至至少是约0.9mm。在实施例中，该厚度不大于约3mm，和甚至不大于约2mm。在实施例中，至少一个和优选地所有的非导电的第二衬垫层是对于水和/或燃油非保持的(例如，既不吸收也不吸附)：所保持的水或燃油可以起到导体的作用。对于水和/或燃油为非保持的典型的适当的材料，包括但不限于，聚氨酯和聚乙烯。在实施例中，至少一个非导电的第二衬垫层(末端的这样的层)是粘接层。在这样的实施例中，粘接层允许把这样产生的RFID标签附着到导电表面供使用。
在实施例中，该方法还包括：e)把粘接层加到屏蔽层的第二面。在这样的实施例中，所施加的粘接层允许把这样产生的RFID标签附着到导电表面供使用。
在实施例中，天线是PCB(印刷电路板)天线。在实施例中，天线包括环状天线。在实施例中，天线被树脂和/或聚合物包围，正如在RFID技术中公知的。
在实施例中，把天线与衬垫相关联包括把衬垫放置在天线的附近，但不一定把一个固定到或附着到另一个上。在实施例中，把天线与衬垫相关联包括把天线与衬垫至少部分地放置在外壳中，以使得外壳用来把天线与衬垫保持在一起。
在实施例中，把天线与衬垫的顶表面相关联包括把天线附着到顶表面。
在实施例中，把天线附着到衬垫包括在天线与衬垫的顶表面之间施加粘接剂，以便实现所述附着。
在实施例中，把天线与衬垫的顶表面相关联包括把天线嵌入到衬垫中。
在实施例中，把天线与衬垫的顶表面相关联包括把适当的材料(例如作为蒸汽的金属)沉积在衬垫的顶表面上，以便构成天线。
在实施例中，把天线与衬垫的顶表面相关联包括把天线夹在衬垫与附加的材料覆盖层之间。
在实施例中，把衬垫与屏蔽层相关联包括把衬垫放置在屏蔽层的附近，但不一定把一个固定到或附着到另一个上。在实施例中，把屏蔽层与衬垫相关联包括把屏蔽层与衬垫至少部分地放置在外壳中，以使得外壳用来把屏蔽层与衬垫保持在一起。
在实施例中，把衬垫与屏蔽层相关联包括把衬垫附着到屏蔽层。
在实施例中，把衬垫附着到屏蔽层包括在衬垫的底表面与屏蔽层的第一面之间施加粘接剂，以便实现所述附着。
在实施例中，该方法还包括把所述电路嵌入到屏蔽层中。
在实施例中，该方法还包括把所述电路夹在屏蔽层与衬垫之间。
在实施例中，该方法还包括把所述电路嵌入到衬垫中。
在实施例中，该方法还包括把所述电路附着到衬垫的顶表面。
在实施例中，该方法还包括把所述电路夹在衬垫与附加的材料覆盖层之间。
按照本发明的教导，还提供了识别车辆的方法，包括：a)把如上所述的RFID标签固定在车辆上，其中屏蔽层处在天线与车辆之间；b)把识别标签读出器放置在RFID标签的天线的附近；c)启动识别标签读出器，以便通过天线给RFID电路供电(例如，通过产生变化的磁场，以便在天线中感应出电动势)，以使得RFID电路发送识别数据；以及d)接收所发送的识别数据。
在实施例中，天线位于车辆的加油端口的附近，并且识别标签读出器在功能上与燃油分送嘴相关联。在实施例中，RFID标签被固定在车辆上，以使得车辆的加油端口是可通过天线的环接入的。
在实施例中，识别标签读出器被安装在燃油分送嘴上。
在实施例中，e)根据所接收的识别数据，任选地把燃油分送到车辆。
除非另外规定的，这里使用的所有的技术术语和科学术语具有与由本发明所属领域的技术人员通常所理解的相同的意义。虽然类似于或等价于这里所描述的那些的方法和材料可以在本发明的实施例的实践或测试中被使用，但下面描述了适当的方法和材料。在冲突的情形下，本专利说明书，包括定义，将占支配地位。另外，材料、方法、和例子仅仅是说明性的，而并不打算进行限制。
正如这里使用的，术语“包括”或其语法变例是要视为规定所阐述的特征、整体、步骤或部件，但不排除一个或多个另外的特征、整体、步骤，部件，或它们的组的添加。这个术语涵盖术语“包含”和“基本上包含”。
词组“基本上包含”或它的语法变例当在这里被使用时是要视为规定所阐述的特征、整体、步骤或部件，但不排除一个或多个另外的特征、整体、步骤，部件，或它们的组的添加，但仅仅如果另外的特征、整体、步骤，部件，或它们的组在材料上不改变所要求保护的组成成分、装置或方法的基本的和新颖的特性。
附图说明
现在参照附图，仅借助例子，在这里描述本发明的实施例。在现在具体地详细参考附图的情况下，应当强调指出，所显示的具体内容是作为例子，目的仅仅在于说明性地讨论本发明的优选实施例，并且这些具体内容是为了提供被认为是本发明的原理和概念方面的最有用的和容易理解的说明而给出的。在这方面，不打算比起对于基本了解本发明所必须的内容更详细地显示发明结构细节，结合附图所作的说明使得本领域技术人员明白如何将本发明的几种形式付诸实施。
在附图中：
图1(现有技术)示出被固定在燃油分送嘴的无线标签读出器；
图2A和2B示出配备有本发明的天线组件的实施例的本发明的RFID标签的实施例；
图3示出按照本发明的教导的、图2A和2B的无源RFID标签的使用；
图4示出配备有本发明的天线组件的实施例的本发明的RFID标签的实施例；
图5A示出配备有本发明的天线组件的实施例的本发明的RFID标签的实施例；
图5B示出按照本发明的教导的、被固定在车辆的加油端口附近的、图5A的RFID标签；
图6示出配备有本发明的天线组件的实施例的本发明的RFID标签的实施例；
图7A和7B示出在模拟本发明的教导的实施例时所使用的模型电路；
图7C示出用于理解本发明的教导的实施例所研究的模拟的RFID标签和读出器；以及
图7D，7E，和7F是示出为了研究本发明的教导的实施例所进行的模拟的结果的曲线图。
具体实施方式
本发明的实施例涉及到对于提高RFID标签(特别是无源RFID)在紧密靠近诸如金属那样的导电材料时的效用有用的天线组件。在具体的实施方案中，本发明的教导被应用来提供可被固定在车辆加油端口的附近并可由被安装在燃油分送嘴上的车辆识别标签读出器读出的、薄的无源车辆识别标签。本发明的实施例允许通过考虑可以由车辆识别标签读出器以相对低的能量消耗读出的非常便宜的识别标签而达到显著的节省。
通过参考附图及伴随的说明，可以更好地理解配备有本发明的天线组件的本发明的RFID标签的原理和工作。
在详细说明本发明的至少一个实施例之前，应当理解，本发明不限于在以下的说明中阐述的、或附图中示出的部件的结构和布置的细节。本发明能够具有以多种不同的方式被实施或执行的其它实施例。另外，应当理解，这里所采用的用语和术语目的在于说明，而不应当看作是限制。
这里，术语“无源RFID”和它的变例是指存储数据(无论是只读还是可重写)的、不带有相关的电源的RFID标签。所述装置从适当地配置的读出器接收功率，并使用所接收的功率来发送数据。典型的这样的装置是无源RFID标签和电路。
这里，术语“有源RFID”是指存储数据(无论是只读还是可重写)的、包括与电源(诸如电池)相关联的射频发射机(包括收发器和转发器RFID标签)的RFID装置，其中该装置被配置成通过使用来自相关的电源的功率来发送数据。
这里，术语“燃油分送器”是指把燃油分送给例如车辆的装置，通常包括泵、至少一条软管和至少一个带有诸如触发器那样的燃油分送致动器的燃油分送嘴。
正如以上讨论的，和在本申请人的、公布为WO 2007/049273和WO 2007/049274的PCT专利申请中，在燃油购买授权过程期间实施无线通信是非常有用的。这种其中实施无线通信是有用的过程的一个步骤是在识别车辆期间决定是否应当分送燃油，以及如果是肯定的，则应当付费多少。在以上引用的PCT专利申请中，教导了被固定在车辆的加油端口的附近的、由被安装在燃油分送嘴上的识别标签读出器读出的无源射频车辆识别标签(如图1所示)，其中识别标签读出器被配置成与车辆识别标签和加油站控制器进行无线通信。识别标签读出器的实施例包括有限能量容量的专用电源单元，以便降低价格和简化安装。所以，必须通过尽可能多地减少服务和维护花费而减小识别标签读出器的能量使用。
正如以上讨论的，读出无源RFID标签包括生成磁场的步骤，该磁场在环状天线中感应电压，然后它被使用来给RFID标签电路供电。如果环状天线接近于导电材料(正如当被嵌入在树脂中的标准RFID环状天线被固定在车辆的金属表面上时发生的)，标签读出器必然花费大量能量来克服由磁场在导电材料中感应的涡流的影响以使得在天线中感应足够的能量，这样，RFID可以发送足够强大的将被读出的信号。
众所周知，把包括电磁屏蔽材料的屏蔽层插入在无源RFID标签的天线与导电材料之间，屏蔽层被配置成大大地减小由传递通过屏蔽层的磁场在导电材料中感应的涡流的大小。由于涡流的大小被减小，标签读出器花费相当少的能量就能允许RFID发送足够强大的将被读出的信号。
然而，在许多应用中，例如，借助于包括有限的电源的车辆识别标签读出器读出无源RFID车辆识别标签，能量的任何节省是重要的。
本发明的实施例提供用于无源RFID的天线组件，其包括环状天线(在实施例中，诸如在现有技术RFID标签中已知的)；屏蔽层，其包括电磁屏蔽材料，屏蔽层被配置成大大地减小由传递通过屏蔽层的磁场在导电材料中感应的涡流的大小(在实施例中是本领域中已知的屏蔽层)；和具有低的介电常数(在实施例中，ε小于约2)的衬垫材料，其以一种方式被布置来构成衬垫，使得当天线组件紧密接近于导电材料(例如，金属)时，穿过天线的环路的磁通量的衰减被大大地减小。通常，天线被放置在离屏蔽层一定距离处，以及衬垫被插入在它们之间，以便保持所述距离和物理地支撑天线。在实施例中，在屏蔽层与天线之间的距离是在约0.5mm与5mm之间，优选地在1mm与3mm之间，例如，约2mm。
已经发现，对于配备有按照本发明的教导被屏蔽的天线的无源RFID标签，当与如本领域中已知的、配备有仅仅用电磁屏蔽材料屏蔽的天线的无源RFID标签相比较时，所有的东西是相同的，但由车辆识别标签读出器(例如在本申请人的、公布为WO 2007/049273和WO2007/049274的PCT专利申请中所描述的)为使得无源RFID可以发送足够强大的将被读出的信号而耗费的能量值被大大地减小。
虽然并不希望对于任何一个理论都成立，但据信减小能量要求的至少一个原因在于，接触或紧密靠近具有现有技术屏蔽层的天线导致由读出器发送到屏蔽材料的功率的相当大的损耗。显然，使得天线离屏蔽层有一定距离的衬垫材料的插入大大地减小这样的损耗。
用于制作屏蔽层的适当屏蔽材料通常具有高的比导磁率(μ)，并且包括本领域中已知的屏蔽材料。用于实施本发明的教导的、特别适当的屏蔽材料类型是铁氧体。铁氧体是公知的磁性材料，包括具有高电阻率和高导磁率的金属氧化物，使得这些材料特别适合于作为用于实施本发明的教导的电磁屏蔽材料使用。再者，铁氧体以悬浮在结合材料(通常是弹性结合材料，诸如橡胶)中的铁氧体粉的形式可容易地得到，该结合材料可以以薄的、可弯曲的和容易加工的薄片形式获得，其带有或不带有粘接背衬，其在实施本发明的教导时是特别有用的。
所使用的屏蔽层的确切厚度取决于精确的实施方案和所使用的屏蔽材料的导磁率。也就是说，通常，屏蔽层至少是约0.2mm厚，优选地，至少约0.5mm厚，和甚至更优选地，至少约1mm厚。为了保证本发明的RFID标签不太笨重，屏蔽层厚度通常不大于约5mm，不大于约4mm，和甚至不大于约3mm。
用于实施本发明的教导的适当的屏蔽材料的选择，例如适当的铁氧体的选择，是在本领域技术人员的技能范围内的，以及部分地取决于精确的实施方案。例如，对于“低频”RFID实施方案(例如，125-134kHz)，通常优选使用Mn-Zn铁氧体。对于“高频”RFID实施方案(例如，13.56MHz)，通常优选使用Ni-Zn铁氧体。
适于实施本发明的教导的实施例的、可得到的电磁屏蔽材料的例子包括来自TDK公司(日本东京中央区的TDK公司)的屏蔽材料族，诸如IRJ01，IRB02，IVM06，IRL02，IRL03以及尤其是高导磁率的IRL04。适当的屏蔽材料也可以从以下的公司得到：例如，比利时Westerlo的Emerson&Cuming Microwave Products，N.V.(例如，)，美国曼彻斯特Amesbury的ARCTechnologies，Inc.(例如，Magram，Wave-
Figure GPA00001158573700122
诸如Wave-
Figure GPA00001158573700123
WX系列)，美国佛罗里达坦帕的Ferrishield，Inc.(例如，EA系列RFID吸收物屏蔽材料，诸如EA 100)，日本宫城仙台Taihaku-ku的NEC-Tokin(Flex-和Film
Figure GPA00001158573700125
)，台湾桃园的Crown FerriteEnterprise Co.(例如，FAM1，FAM2，FAM3)，美国纽约Wallkill的Fair-Rite Products Corp.，和美国伊利诺伊Cary的Coilcraft，Inc.。
用于制作用于实施本发明的教导的衬垫的适当衬垫材料通常是固体材料，其具有尽可能低的介电常数(ε)，该介电常数通常小于约2，小于约1.5，小于约1.3，小于约1.1，和甚至小于约1.05。优选地，适当的衬垫材料是构成衬垫层的固体材料。在实施例中，衬垫层基本上平行于屏蔽层的第一面。在实施例中，衬垫限定在天线与屏蔽天线之间的距离。因此，在实施例中，衬垫厚度是在0.5mm与5mm之间，优选地在1mm与3mm之间。
特别适合于作为衬垫材料在制作本发明的衬垫时使用的材料是例如通过甲基丙烯酸(methacrylic acid)和甲基丙烯腈(methacrylonitrile)的共聚物薄片的热膨胀而产生的聚甲基丙烯酰亚胺(polymethacrylimide)泡沫，在发泡过程期间，共聚物薄片被转变成聚甲基丙烯酰亚胺。适当的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫是在市面上可得到的，如可从德国Darmstadt的
Figure GPA00001158573700126
GmbH&Co.KG得到的
Figure GPA00001158573700127
HF(例如，类型(types)31(ε＝1.07)，51(ε＝1.07)，71(ε＝1.09))。
也适合于作为用于实施本发明的教导的衬垫材料是PP闭孔(closed cell)聚乙烯泡沫(ε＝1.03-1.06)、SH聚氨脂泡沫(polyurethane foam)(ε＝1.04-1.25)、FPH聚氨脂泡沫(ε＝1.04-1.25)、FFP环氧树脂(ε＝1.25)、和LoK热固性塑料(ε＝1.7)，所有这些都可从比利时Westerlo的Emerson&Cuming Microwave Products，N.V.得到。也适合于作为用于制作本发明的衬垫的衬垫材料是在美国专利No.4,965,290中描述的泡沫(ε＝1.31-1.76)。
适合于实施本发明的教导的天线和对应的RFID标签电路是例如本领域中已知的，例如，如在RFID标签领域中已知的。具体的RFID标签和对应的天线的选择基于有关本领域技术人员在细读这里的说明后能够作出的具体的实施方案的考虑。
通常，天线的任何物理结构可以是适合的，例如，导线环、PCB(印刷电路板)和导电材料，诸如被沉积在诸如衬垫的表面那样的表面上的金属。通常，环状天线的任何适当的几何形状适合于实施本发明的教导，包括正方形环、矩形环、螺旋线环、平面环、堆叠环、多层环、和圆形环。
本发明的RFID标签的天线通常被配置成用于接收和发送具有小于约100MHz，小于约50MHz，和甚至小于约20MHz的频率的辐射。在实施例中，本发明的RFID标签的天线被配置成用于接收和发送具有13.56MHz的标准RFID频率的辐射。在实施例中，本发明的RFID标签的天线被配置成用于接收和发送具有在约125与134kHz之间的标准RFID频率的辐射。
虽然天线可以取向成起作用的任何方向，但在实施例中，天线的取向是使得环路平面平行于屏蔽层。
在实施例中，(带有或不带有相关联的RFID标签电路的)天线(以现有技术RFID电路的方式)被装入例如树脂或聚合物的天线外壳中，该天线外壳与衬垫相关联。例如，在实施例中，天线被装入例如通过使用粘接剂被附着到衬垫的表面的天线外壳中。
在实施例中，(带有或不带有相关联的RFID标签电路的)天线被衬垫材料包围。例如，在实施例中，天线被夹在衬垫(包括衬垫材料)与包括衬垫材料的附加层之间。
在实施例中，(带有或不带有相关联的RFID标签电路的)天线被嵌入在衬垫的表面中。
在实施例中，天线被直接沉积在衬垫的表面上。
在实施例中，RFID电路至少部分地被包含在衬垫内。
在实施例中，RFID电路至少部分地被包含在屏蔽层内。
在实施例中，RFID标签厚度不大于约6mm，优选地不大于约5mm，和甚至不大于约4mm。在这样的实施例中，屏蔽层厚度通常不大于约2mm，优选地不大于约1mm。在这样的实施例中，衬垫厚度优选地至少为约1mm，甚至至少为约2mm，但优选地不大于约5mm。
本发明的实施例在车辆加油方面是非常有用的，例如，如在本申请人的、公布为WO 2007/049273和WO 2007/049274的PCT专利申请中教导的，因为本发明的RFID标签适于例如使用粘接剂被固定在车辆的加油端口的附近。
正如本领域技术人员明白的，在车辆的加油端口附近的表面由于审美和技术原因被弯曲。因此，被配置成借助于粘接剂附着到车辆加油端口附近的本发明的实施例，优选地，是多少灵活的。因此，对于这样的实施例，外壳、天线、屏蔽层、和衬垫材料被选择成具有足够的柔性，以便当它与车辆加油端口附近的弯曲表面接触时，允许RFID标签弯曲而不断裂，或造成其它有害的影响。
本发明的第一实施例，适合于作为车辆识别标签使用的“钱币形的”RFID标签14被示于图2A和2B中。在图2A中，以截面图示出被固定在车辆加油端口的喷漆金属表面16(靠近汽车的加油端口)的RFID标签14。在图2B中，以透视图示出RFID标签14。
RFID标签14包括四个部件：屏蔽层18、衬垫20、环状天线22和无源RFID标签电路24。
RFID标签14的屏蔽层18具有第一面26和第二面28，并且基本上是用1mm厚的电磁铁氧体屏蔽材料(日本东京中央区TDK公司的IRL04
Figure GPA00001158573700141
)制成的2cm直径圆盘。屏蔽层18由强粘接剂(例如，美国明尼苏达州St.Paul的3MTM公司的VHBTM)通过屏蔽层18的第二面28被固定在喷漆金属表面16。
RFID标签14的衬垫20具有顶表面30和底表面32，并且基本上是用1mm厚的衬垫材料--具有1.07的介电常数的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫(德国Darmstadt的GmbH&Co.KG的Rohacel HF)--制成的1.5cm直径圆盘。衬垫20的底表面32借助于氰基丙烯酸酯(cyanoacrylate)粘接剂被附着到屏蔽层18的第一面26。
RFID标签14的环状天线22是被配置成在13.56MHz使用的0.3mm厚的多层圆形线圈天线，并且包括多个150微米铜的绕组。
无源RFID标签电路24在功能上与环状天线22相关联，并且基本上是本领域技术人员熟知的现有技术无源RFID电路。适当的这样的电路例如是可以从Microchip Technology Inc.(美国亚利桑那州的Chandler)得到的。
环状天线22和RFID电路24一起被嵌入在标准树脂外壳中(在RFID领域中已知的那种型号)，并借助于氰基丙烯酸酯粘接剂被附着到衬垫20的顶表面30。
现在参照图3在对于燃油购买授权的车辆识别的方法的背景中，讨论RFID标签14的使用，例如，如在本申请人的、公布为WO2007/049273和WO 2007/049274的PCT专利申请中所讨论的。
RFID标签14的RFID电路24被配置成持有与燃油销售组织的客户相关联的唯一识别码。RFID标签14借助于粘接剂(例如，美国明尼苏达州St.Paul的3MTM公司的VHBTM，正如在本申请人的、公布为WO 2007/049273和WO 2007/049274的PCT专利申请中所讨论的)被固定成直接靠近车辆36的加油端口34，以使得天线22面向外面，且屏蔽层18处在天线22与车辆36之间。
当希望购买燃油时，车辆36来到加油站的适当配置的燃油分送位置38，它包括其上安装有识别标签读出器10(诸如图1中所示出的)的燃油分送嘴12(诸如图1中所示出的)。燃油分送嘴12被放置在车辆36的加油端口34内，使得标签读出器10的标签读出天线处在与用作车辆识别标签的RFID标签14的无线通信范围内。识别标签读出器10以通常的方式被启动，产生变化的磁场，该磁场在天线22中感应出电动势，由此给RFID电路24供电，以发送被存储在RFID电路24中的识别码。标签读出器10的标签读出收发器接收所发送的识别码，并把识别码连同燃油分送嘴12的识别号一起转发到加油站控制器。根据可应用的规则，加油站控制器任选地传送授权信号，包括是否，在什么条件下，和分送多少燃油到车辆36。加油站控制器把授权信号转发到与燃油分送嘴12相关联的燃油分送位置38。然后燃油被分送到车辆36。
在图4中，(以截面图)示出RFID标签40--本发明的一个实施例--其中天线22由具有小于约2的介电常数(ε)的衬垫材料包围。具体地，RFID 40的天线被嵌入在由2mm厚的衬垫材料层制成的衬垫20的顶表面30，并由0.5mm厚的衬垫材料的覆盖层42保持在适当的位置，该覆盖层通过焊接被附着到衬垫20。这样，天线22被夹在衬垫20与覆盖层42之间。RFID标签40的电路24被嵌入在衬垫20内，并且也被夹在衬垫20与覆盖层42之间。另外，压力敏感的粘接剂层44覆盖RFID标签40的0.5mm厚的屏蔽层18的第二面28，该粘接剂层用剥落片46保护。在使用时，剥落片46通过剥落而被去除，暴露出粘接剂44。然后通过向喷漆的金属表面按压粘接剂44把RFID标签40适当地固定在诸如车辆的喷漆的金属表面那样的表面上。
在图5A中，(以截面图)示出无源射频RFID标签48。在图5B中示出被固定在车辆的加油端口34附近的RFID标签48。在RFID标签48中，天线22是通过在衬垫20的顶表面30上直接沉积(例如，通过气相沉积)适当的材料(例如，铜)而被形成为具有8mm的宽度和足够大以适配于围绕加油端口34的孔的
Figure GPA00001158573700161
HF型号31的2mm厚的环。
屏蔽层18是
Figure GPA00001158573700162
IRL04的1mm厚的环，通过将屏蔽层18的第一面26取向为面对衬垫20的底表面32而与衬垫20相关联。衬垫20的底表面32和屏蔽层的第一面26是接触的，但没有被固定或用另外的方式附着。更确切地说，衬垫20连同天线22一起整个被包含在环形的柔性的聚氨酯外壳49内，该外壳具有1mm厚的壁和矩形的截面，其中由壁限定的内腔是8mm宽(环的径向方向且基本上平行于天线22)和3mm高(垂直于天线22)，以便完全包含和把屏蔽层18与衬垫20一起整齐地保持在内腔中。用于制作外壳49的聚氨酯是非导电的和对于燃油与水是非保持的。屏蔽层18和衬垫20由外壳49保持在一起而不是用另外的方式被附着或固定在一起的事实，使得RFID标签48的制造与组装更简单和便宜。另外，衬垫20与屏蔽层18没有互相固定的事实，给RFID标签48提供非常大的灵活性：当被折弯时，例如当被固定到汽车的表面时，只生成很小的应力或张力，因为衬垫20和屏蔽层18可互相滑动。而且，在衬垫20与屏蔽层18之间的粘接层的存在会对于穿过它们的电场或磁场具有不可预见的影响，这影响RFID标签48的性能。
RFID标签48的RFID电路24被部分地包含在外壳49内，并且事实上被嵌入在其中。引线50从电路24伸出，穿过屏蔽层18和衬垫20，使得与天线22进行功能性接触。
在与屏蔽层18的第二面28相对的、外壳49的大部分外表面上，粘接了用剥落片46保护的、相对较弱的粘接剂带44b(例如，来自美国明尼苏达州St.Paul的3M的0.4mm厚的VHB 4926丙烯酸泡沫带)。对面的电路24是在弱粘接剂44b中的小缝隙，其允许放置更强的粘接剂44a，用于将RFID标签48固定到表面上。在用于更强的粘接剂44a的缝隙的附近，在外壳49中还有刻痕51。
外壳49的1mm厚的底面和0.4mm厚的弱粘接层44b构成两个非导电的第二衬垫层。
在使用时，剥落片46被剥落，暴露出弱粘接层44b。更强的粘接剂滴44a被放置在从RFID电路24经过的、粘接剂44b的缝隙中。强粘接剂44a被选择为形成比起外壳49的材料强度更强的、与喷漆的金属表面的粘接(例如，美国罗得岛州Warwick的RBC Industries，Inc.的具有固化剂A-122的环氧树脂RBC 4503)。
然后通过向喷漆的金属表面按压，把RFID标签48固定在诸如车辆的喷漆的金属表面那样的表面，见图5B。天线22、衬垫20、和屏蔽材料18都被做成环状和包括孔的事实，允许RFID标签48被放置在诸如加油端口34那样的物体的上方，以使得加油端口34是通过所述孔可接入的。这样的配置允许由被固定在燃油分送嘴(诸如12)上的识别标签读出器(诸如10)在与加油端口34啮合时读出RFID标签48，而无论燃油分送嘴如何取向，见图3。
另外，RFID标签48是防盗的。如果有人试图例如用诸如小刀、改锥、或凿子那样的工具从车辆上去除RFID标签48，当所使用的工具向上拉外壳49时，由弱粘接剂44b形成的粘接破裂，但由强粘接剂44a形成的粘接保持在原位。由于由强粘接剂44a形成的粘接比起外壳49的材料更强，且由于由刻痕51造成的结构弱点，外壳49被向上拉拽而破裂，留下电路24仍附着在车辆上，使得RFID标签48变成无用的。
在图6中，(以截面图)示出RFID标签52--本发明的一个实施例--其中电路24被嵌入在衬垫20的底表面32和屏蔽层18的第一面26中，以便于用粘接剂(例如，氰基丙烯酸酯)被夹在衬垫20与屏蔽层18之间，并且该电路被配置成借助于相对较强的粘接剂被固定在表面。覆盖层42用相对较硬的保护材料(硬树脂)制成，所述硬树脂被附着到衬垫20的顶表面30。像图5所示出的RFID标签48那样，RFID标签52也被配置成防盗的。由于RFID标签52是薄的这样的事实，RFID标签52不受正常使用影响。然而，当例如使用诸如改锥那样的工具来尝试从所附着到的车辆撬开RFID标签52时，改锥遇到衬垫20的凸出部分，破坏了在衬垫20的底表面32与屏蔽层18的第一面26之间的交界面处、在衬垫20与屏蔽层18之间的粘接，这造成引线50断开连接，使得RFID 52成为无用的。
在类似于图6所示出的RFID标签52的未描述的实施例中，RFOD电路24仅仅被嵌入在衬垫20中，或仅仅被嵌入在屏蔽层18中。
本发明还提供制作如上所述的RFID标签的方法。以任何逻辑和使用的次序，该方法包括：
a)提供具有第一面和第二面的电磁屏蔽材料片作为屏蔽层，屏蔽层被配置成大大地减小由传递通过屏蔽层的磁场在导电材料中感应的涡流的大小。这样的屏蔽层的示例性材料和尺寸是如上所描述的。
b)提供具有顶表面和底表面的、具有小于约2的介电常数(ε)的固体材料作为衬垫。这样的衬垫的示例性材料和尺寸是如上所描述的。
c)将射频环状天线与衬垫的顶表面相关联。在细读这里的说明后，本领域技术人员能够选择适当的环状天线的适当的材料、尺寸、和参数。在实施例中，天线用树脂和/或聚合物以本领域技术人员熟悉的方式被包围(例如，被封闭)，以及天线与衬垫的顶表面连同包围的材料一起相关联。在实施例中，通过附着天线，例如通过在天线与衬垫的顶表面之间施加粘接剂来实施所述附着，把天线与衬垫的顶表面相关联。在实施例中，将天线与衬垫的顶表面相关联包括将天线嵌入在衬垫中。在实施例中，将天线与衬垫的顶表面相关联包括将适当的材料沉积在衬垫的顶表面上，以便构成天线，例如，汽相沉积铜。在实施例中，将天线与衬垫的顶表面相关联包括将天线夹在衬垫与附加的材料覆盖层之间，所述材料例如是低介电常数材料(例如，与制作衬垫的材料相同的材料)或硬的和/或弹性的保护材料。也就是说，在实施例中，将天线与衬垫相关联包括使得衬垫与天线靠近，而不一定必须把一个固定在或附着到另一个上。在实施例中，将天线与衬垫相关联包括把天线与衬垫至少部分地放置在外壳中，以使得外壳用来把天线与衬垫保持在一起。
d)将衬垫与屏蔽层相关联，以使得衬垫的底表面面对屏蔽层的第一面，由此天线被保持为离屏蔽层一定距离，其中优选的这样的距离是如上所描述的。在实施例中，天线被保持距离屏蔽层的距离基本上是如在顶表面与底表面之间测量的衬垫的厚度。在实施例中，将衬垫与屏蔽层相关联包括把衬垫附着到屏蔽层。在实施例中，把衬垫附着到屏蔽层包括在衬垫的底表面与屏蔽层的第一面之间施加粘接剂，以便实施所述附着。也就是说，在实施例中，将屏蔽层与衬垫相关联包括使得衬垫与屏蔽层靠近，而不一定必须把一个固定在或附着到另一个上。在实施例中，将屏蔽层与衬垫相关联包括把屏蔽层与衬垫至少部分地放置在外壳中，以使得外壳用来把屏蔽层与衬垫保持在一起。
e)将无源射频电路在功能上与天线相关联，优选地，以使得通过感应在天线中产生的电流可用于电路的运作。
在实施例中，电路至少部分地被嵌入在屏蔽层中。在实施例中，电路被夹在屏蔽层与衬垫之间。在实施例中，电路被嵌入在衬垫中。在实施例中，电路被附着到衬垫的顶表面上。在实施例中，电路被夹在衬垫与附加的材料覆盖层之间。
在实施例中，该方法还包括把粘接剂层施加到屏蔽层的第二面。在实施例中，这样的粘接在将RFID标签附着到表面供使用时是有用的。
实验
本发明的实施例的效能可通过在类似于在车辆加油的领域遇到的那样的条件下模拟本发明的RFID标签与标签读出器的耦合而进行研究。
计算
标签等效电路被示于图7A中，其中La是标签天线电感，Ra是标签天线损耗，Cc是芯片内部电容，Rc是芯片功耗等效电阻器，以及jwM*Ir是由读出器天线中的电流在标签天线中感应的电压，其中w是电感，M是标签天线/标签读出器天线互感。
芯片功耗(Rc)和内部电容(Cc)由芯片架构确定，这样天线几何关系仅仅影响La，M和Ra。图7B中示出用来研究在忽略芯片损耗时的天线损耗的标签等效电路。
La被改变，这样芯片将处在谐振，以便在Cc，标签终端上生成最大电压。因为这是简单的谐振电路，在谐振时在标签上的电压将是感应电压的Q倍，公式1：
V C = jωM · i r R a · 1 jω C C = jωM · i r · Q - - - ( 1 )
为了在特定的频率ω0上产生谐振，电感必须是，公式2：
L a = 1 ω 0 2 C C - - - ( 2 )
从公式1可以看到，为了增加在芯片端子两端的电压，必须增加标签Q和增加标签与读出器天线之间的互感M。
从公式2可以看到，La(标签电感)不能被改变，它对于给定的芯片是恒定的。因为Q和M是依赖于La的值，因此公式1可被重写，以使得允许研究在保持La为常数时变量的影响。
众所周知，互耦涉及到耦合因子k，公式3：
M = k · L a · L r - - - ( 3 )
其中La是标签天线电感，以及Lr是读出器天线电感。二者都被取为常数。
标签(作为任何串联谐振电路)的品质因数被定义为，公式4：
Figure GPA00001158573700204
品质因数是谐振器存储能量的能力与谐振器中的功率损耗之间的比值。具有存储高能量值的能力的谐振器将具有低损耗，将产生大电压，并且信号不容易衰减。
因为对于给定的芯片，La是常数，所以是可存储在其中的最大能量。因此，增加标签Q的唯一的方法是尽可能减小天线损耗。
通过组合公式1，3和4，有可能看到设计参数k和Ra如何影响在标签芯片中所感应的电压，公式5：
V C = jωk · i r R a jω L a L a · L r = k R a · Const - - - ( 5 )
因为所有的其它参数不依赖于标签天线设计，因此由天线几何关系影响的唯一设计参数是k和Ra。在耦合因子与天线损耗之间的关系被定义为标签“耦合品质”，公式6：
Figure GPA00001158573700206
耦合品质Cq类似于谐振器中品质因数的定义，但因为具有相同的芯片的标签的能量贮存能力是恒定的，当比较具有相同的芯片和不同的天线的标签时它是不重要的。
诸如屏蔽层16那样的磁性材料在非常靠近标签天线时会以几种方式影响天线性能：
(1)增加标签存储磁能的能力。磁能被存储在磁性材料中，这增加标签Q、标签天线电感、和标签芯片两端的电压；
(2)把由读出器天线产生的磁场通量引导到标签天线的方向，因此增加标签和读出器耦合因子k；
(3)减小在靠近标签天线的金属(诸如导体16)上的寄生感应电流，这样，增加在读出器与标签天线之间的耦合；
(4)磁性材料在高频也具有大的损耗，所以靠近标签天线的磁性材料会增加它的损耗，减小Q和从而降低性能。
如上所定义的标签耦合品质因数指示磁性材料对于(2)，(3)，和(4)有多好的作用，以及忽略磁性材料对于能量贮存能力(1)的影响。
实验设计
类似于图5A和5B所示出的标签48的、工作在13.56MHz的频率的、具有73mm×73mm方形的单个绕组的电感耦合的RFID标签，按图7C所示出的那样被模拟。在模拟中，平面环状RFID标签天线54在具有1的介电常数(ε)的真空中被悬浮距离无限大导体164mm，并平行于该无限大导体16。包括具有9mm宽和77mm×77mm的外径和20的导磁率(μ)(类似于日本宫城Taihaku-ku的NEC-Tokin生产的材料K4E的导磁率)的、1mm厚的铁氧体方形环的屏蔽层18，被插入在导体16与天线54之间。
具有与RFID标签天线54相同的物理尺寸的标签读出器天线56被放置成距离RFID标签天线5460mm，这是在被安装标签读出器天线(例如在图1的标签读出器10中发现的)的燃油分送嘴与被安装在车辆加油端口附近的RFID标签天线之间的典型的距离。
在标签读出器天线56与RFID标签天线54之间的耦合，作为在屏蔽层18与RFID标签天线54之间的变化的距离的函数被计算，并用术语“标签耦合品质”来表达(见下面)。
具体地，屏蔽层18离导体16的距离d从不存在(被表示为d＝-1)和从d＝0(其中屏蔽层18的第二面28接触导体16(因此第一面26距离天线54为3mm的距离))变化到d＝3mm，在此屏蔽层18的第一面26接触RFID标签天线54。
结果
距离d(单位为mm)对于k，耦合因子的影响被示于图7D。可以看到，与没有屏蔽层(在d＝-1处的点)相比较，当存在屏蔽层18时，k有急剧的增加(点d＝0到d＝3)。随着屏蔽层18接近天线54，k逐渐增加，直至在d＝2mm时达到k的最大值(第一面26离天线54为1mm)。随着屏蔽层18甚至更靠近，k减小。
距离d(单位为mm)对于Ra，标签损耗的影响被示于图7E。可以看到，标签损耗随磁性材料的存在和随磁性材料达到与天线接触而增加。
距离d(单位为mm)对于Cq，耦合品质的影响被示于图7F。可以看到，与没有屏蔽层(在d＝-1处的点)相比较，当存在屏蔽层18接近于导体16和远离天线54时，k有急剧的增加(点d＝0到d＝2，峰值在d＝0.5)。随着屏蔽层18甚至更靠近，k急剧减小(d＝2.5和3)。
结论
从图7D，7E，7F，可以看到，在RFID天线与导体之间插入磁性屏蔽材料是重要的，但屏蔽材料不应当太靠近天线。按照本发明的教导，插入低介电常数衬垫材料可大大地改进天线性能。这样的改进的性能允许由标签读出器使用较少的能量，以便在标签天线中感应足够的电势，允许标签被读出，以发送足够强的信号。
应当意识到，为了清晰起见，在分开的实施例的情况下被描述的本发明的某些特征在单个实施例中也可以被组合地提供。相反，为了概括起见，在单个实施例的情况下被描述的本发明的各种特征也可以分开地或以任何适当的子组合方式被提供。
虽然本发明是结合本发明的具体实施例被描述的，但显然，本领域技术人员将会看到许多替换例、修改方案和变例。因此，打算包括属于所附权利要求的精神和广义范围的所有的这样的替换例、修改方案和变例。在本说明书中提到的所有的公开物、专利和专利申请在这里通过引用被整体并入本说明书中，与每个单独公开物、专利和专利申请被具体地和各个地表示为通过引用被并入这里相同。另外，在本说明书中任何参考文献的引述或标识并不应当被解释为承认这样的参考文献可以作为现有技术用于本发明。

Claims (50)

1.一种RFID标签，包括：
a)天线组件，包括：
i)屏蔽层，包括具有第一面和第二面的电磁屏蔽材料，所述屏蔽层被配置成大大地减小由传递通过所述屏蔽层的磁场在导电材料中感应的涡流的大小；
ii)射频环状天线，其环路平面位于离所述屏蔽层的所述第一面一定距离处；和
iii)衬垫，包括被插入在所述天线与所述屏蔽层之间的衬垫材料，所述衬垫材料具有小于约2的介电常数(ε)；以及
b)在功能上与所述天线相关联的RFID电路。
2.权利要求1的RFID标签，其中所述距离是在约0.5mm与约5mm之间。
3.权利要求1和2中的任一项的RFID标签，其中所述衬垫材料的所述介电常数小于约1.5。
4.权利要求1-3中的任一项的RFID标签，其中所述衬垫材料的所述介电常数小于约1.3。
5.权利要求1-4中的任一项的RFID标签，其中所述衬垫材料的所述介电常数小于约1.1。
6.权利要求1-5中的任一项的RFID标签，其中所述衬垫材料包括聚甲基丙烯酰亚胺泡沫。
7.权利要求1-6中的任一项的RFID标签，其中所述屏蔽层的厚度至少是约0.2mm。
8.权利要求1-7中的任一项的RFID标签，其中所述屏蔽层的厚度不大于约5mm。
9.权利要求1-8中的任一项的RFID标签，其中所述电磁屏蔽材料包括铁氧体。
10.权利要求1-9中的任一项的RFID标签，其中所述天线被装入与所述衬垫材料相关联的天线外壳中。
11.权利要求1-9中的任一项的RFID标签，其中所述天线被所述衬垫材料包围。
12.权利要求1-9中的任一项的RFID标签，其中所述天线被嵌入在所述衬垫中。
13.权利要求1-9中的任一项的RFID标签，其中所述天线被沉积在所述衬垫材料的表面上。
14.权利要求1-9中的任一项的RFID标签，其中所述电路被至少部分地包含在所述屏蔽层内。
15.权利要求1-9中的任一项的RFID标签，其中所述电路被至少部分地包含在所述衬垫材料内。
16.权利要求1-15中的任一项的RFID标签，还包括在所述屏蔽层的所述第二面上的至少一个非导电第二衬垫层。
17.权利要求16的RFID标签，其中至少一个所述非导电第二衬垫层是不透水和燃油的。
18.权利要求16的RFID标签，其中所述第二衬垫层的厚度是在0.1mm与5mm之间。
19.权利要求16的RFID标签，其中至少一个所述非导电第二衬垫层是粘接层。
20.权利要求1-19中的任一项的RFID标签，还包括基本上包含所述天线和所述衬垫的外壳。
21.权利要求20的RFID标签，其中所述屏蔽层被至少部分地包含在所述外壳内。
22.权利要求1-21中的任一项的RFID标签，其中所述天线、所述衬垫材料和所述屏蔽层被配备有穿过其中的孔，允许RFID标签套在物体上。
23.一种制作无源射频RFID标签的方法，包括：
a)提供具有第一面和第二面的电磁屏蔽材料片作为屏蔽层，所述屏蔽层被配置成大大地减小由传递通过所述屏蔽层的磁场在导电材料中感应的涡流的大小；
b)提供具有顶表面和底表面的、介电常数(ε)小于约2的固体材料作为衬垫；
c)把射频环状天线与所述衬垫的所述顶表面相关联；
d)把所述衬垫与所述屏蔽层相关联，以使得所述衬垫的所述底表面面对所述屏蔽层的所述第一面，由此所述天线被保持在离所述屏蔽层一定距离处；以及
e)把所述天线与RFID电路在功能上相关联。
24.权利要求23的方法，其中所述把所述天线与所述衬垫的所述顶表面相关联，包括把所述天线与所述衬垫至少部分地装入外壳中，以使得所述天线处在所述顶表面的附近，其中所述外壳用来把所述天线与所述衬垫至少部分地保持在一起。
25.权利要求23-24中的任一项的方法，其中所述天线与所述衬垫没有直接附着。
26.权利要求23-25中的任一项的方法，还包括把所述屏蔽层至少部分地装入所述外壳中，以使得所述衬垫的所述底表面面对所述层的所述第一面，其中所述外壳用来把所述屏蔽层与所述衬垫至少部分地保持在一起。
27.权利要求26的方法，其中所述屏蔽层与所述衬垫没有直接附着。
28.权利要求23-27中的任一项的方法，其中所述RFID电路与所述天线在功能上相关联使得通过感应在所述天线中产生的电流能够用于所述RFID电路的运作。
29.权利要求23-28中的任一项的方法，其中所述天线保持离所述屏蔽层的距离基本上是在所述顶表面与所述底表面之间的所述衬垫的厚度。
30.权利要求23-29中的任一项的方法，还包括：
e)将至少一个非导电第二衬垫层添加到所述屏蔽层的所述第二面。
31.权利要求30的方法，其中所述第二衬垫层的厚度是在0.1mm与5mm之间。
32.权利要求30的方法，其中至少一个所述非导电第二衬垫层是粘接层。
33.权利要求23-29中的任一项的方法，还包括：
e)将粘接层施加到所述屏蔽层的所述第二面。
34.权利要求23-33中的任一项的方法，其中所述将所述天线与所述衬垫的所述顶表面相关联包括把所述天线附着到所述顶表面。
35.权利要求34的方法，其中所述将所述天线附着到所述衬垫包括在所述天线与所述衬垫的所述顶表面之间施加粘接剂，以实施所述附着。
36.权利要求23-35中的任一项的方法，其中所述将所述天线与所述衬垫的所述顶表面相关联包括把所述天线嵌入在所述衬垫中。
37.权利要求23-36中的任一项的方法，其中所述将所述天线与所述衬垫的所述顶表面相关联包括把适当的材料沉积在所述衬垫的所述顶表面上，以便构成所述天线。
38.权利要求23-37中的任一项的方法，其中所述将所述天线与所述衬垫的所述顶表面相关联包括把所述天线夹在所述衬垫与附加的材料覆盖层之间。
39.权利要求23-38中的任一项的方法，其中所述将所述衬垫与所述屏蔽层相关联包括把所述衬垫附着到所述屏蔽层。
40.权利要求39的方法，其中所述将所述衬垫附着到所述屏蔽层包括在所述衬垫的所述底表面与所述屏蔽层的所述第一面之间施加粘接剂，以实施所述附着。
41.权利要求23-40中的任一项的方法，还包括将所述RFID电路嵌入在所述屏蔽层中。
42.权利要求23-40中的任一项的方法，还包括将所述RFID电路夹在所述屏蔽层与所述衬垫之间。
43.权利要求23-40中的任一项的方法，还包括将所述RFID电路嵌入在所述衬垫中。
44.权利要求23的方法，还包括将所述RFID电路附着到所述衬垫的所述顶表面。
45.权利要求23的方法，还包括将所述RFID电路夹在所述衬垫与附加的材料覆盖层之间。
46.一种识别车辆的方法，包括：
a)把权利要求1的RFID标签固定在所述车辆上，以使得所述屏蔽层处在所述天线与所述车辆之间；
b)把识别标签读出器放置在所述天线的附近；
c)启动所述识别标签读出器，以便通过所述天线给所述RFID电路供电，以使得所述RFID电路发送识别数据；以及
d)接收所述发送的识别数据。
47.权利要求46的方法，其中所述天线位于所述车辆的加油端口的附近，以及所述识别标签读出器在功能上与燃油分送嘴相关联。
48.权利要求47的方法，其中所述RFID标签被固定在所述车辆上，以使得所述加油端口能够通过所述天线的环接入。
49.权利要求46的方法，其中所述识别标签读出器被安装在所述燃油分送嘴上。
50.权利要求46的方法，还包括：
e)根据所述接收的识别数据，任选地分送燃油到所述车辆。
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