CN103229352A

CN103229352A - Rfid应答器

Info

Publication number: CN103229352A
Application number: CN2011800560031A
Authority: CN
Inventors: J·黑尔甘斯
Original assignee: Harting Electronics GmbH and Co KG
Current assignee: Harting Electronics GmbH and Co KG
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2031-11-17
Also published as: CN103229352B; WO2012092922A1; DE202010013072U1; US8789763B2; US20130240633A1; EP2649677B1; EP2649677A1

Abstract

本发明所基于的任务是保护安装在缝隙天线上的RFID应答器的壳体免受机械应力或者至少这样强地减少作用于该壳体的机械应力，使得防止壳体和设置在壳体中的元件被损坏。该任务以下述方式得以解决，天线包括第一天线部分和第二天线部分，第一天线部分和第二天线部分至少在天线的一个区域中通过缝隙彼此分开，并且壳体包括第一壳体部分和第二壳体部分，第二壳体部分至少局部地设置在第二天线部分上方，并且壳体仅借助第一壳体部分固定在第一天线部分上，壳体在朝向天线定向的外侧上具有至少一个台阶，由此第二壳体部分的高度比第一壳体部分的高度小至少0.5毫米。

Description

RFID应答器

技术领域

本发明涉及一种RFID应答器，包括：壳体；设置在壳体中的耦合回路，该耦合回路与设置在壳体中的RFID芯片电连接；和天线，该天线由平面金属件制成并且具有缝隙并且设置在壳体的外侧上，其中壳体至少局部地设置在缝隙上方。在此，特征“壳体至少局部地设置在缝隙上方”的意思是：壳体的至少一个区域设置在缝隙的至少一个区域上方。

背景技术

无线射频识别（RFID）应答器用于各种应用，尤其是用于电子识别物体。在RFID应答器中例如可存储用于相应物体的识别号码。借助阅读器可读取识别号码。在此的问题是，无源RFID应答器必须非常接近阅读器以能够读取。

因此，文献DE 20 2008 001 549 U1提出一种RFID应答器，它一方面可在远距离、尤其是在超过1米的距离上被读取（在860至950MHz的UHF频率范围内）并且另一方面相对于环境影响非常不敏感。

对此在该文献中公开了一种具有下述特征的装置：RFID应答器，包括壳体、耦合回路和天线，耦合回路与设置在壳体中的RFID芯片电连接，天线具有缝隙并且设置在壳体的外侧上。设置在外部的天线增大了可借助阅读器读取RFID应答器的距离。对于缝隙可使用不同的几何造型。另外还公开了：通常这样设置壳体，使得壳体从缝隙的一侧向另一侧延伸。在实践中也已证明该方案对于RFID应答器的作用范围尤为有利，这是因为由此可使耦合回路非常接近缝隙、即直接设置在缝隙上方。

可惜已发现，该现有技术并不总是足以保护壳体免受机械应力。这种应力可以这样产生，即当由平面金属件制成的天线自身经受机械应力时，该天线在缝隙的区域中特别强地变形。尤其是在垂直于缝隙延伸的机械应力的作用下，第一天线部分相对于第二天线部分的定向改变，在此这样区分第一天线部分和第二天线部分，即该第一天线部分和第二天线部分至少在天线的一个区域中通过缝隙分开。

发明内容

因此，本发明所基于的任务是保护开头所提类型的RFID应答器的壳体免受机械应力或者至少这样强地减少作用于该壳体的机械应力，使得防止壳体和设置在壳体中的元件被损坏。

该任务以下述方式得以解决，天线包括第一天线部分和第二天线部分，该第一天线部分和第二天线部分至少在天线的一个区域中通过缝隙彼此分开，并且壳体包括第一壳体部分和第二壳体部分，第二壳体部分至少局部地设置在第二天线部分上方，并且壳体仅借助第一壳体部分固定在第一天线部分上，并且壳体在朝向天线定向的外侧上具有至少一个台阶，由此第二壳体部分的高度比第一壳体部分的高度小至少0.5毫米。

在此，特征“第二壳体部分至少局部地设置在第二天线部分上方”的意思是，第二壳体部分的至少一个区域设置在第二天线部分的至少一个区域上方。

尤其是，第二壳体部分的高度比第一壳体部分的高度小优选至少0.8mm、优选至少1mm、特别优选至少1.5mm、并且极为优选至少2mm。

权利要求2－13给出本发明有利的方案。

本发明涉及一种装置，其适合于通过天线的可能的变形确保设置在平面天线的缝隙上方的壳体不经受机械应力或仅经受少量的机械应力。

当天线例如在垂直于缝隙延伸的机械应力的作用下变形时，由于壳体仅以其第一壳体部分固定在第一天线部分上，所以在壳体上不产生机械应力。这尤其适用于天线向壳体弯曲的情况，这是因为由于台阶而在第二天线部分和第二壳体部分之间形成空隙，从而第二天线部分在该情况下也不接触第二壳体部分。

另外，天线增大了可借助阅读器读取RFID应答器的距离。天线也无须与壳体中的RFID芯片电连接而是由耦合回路激励。通过这种方式产生高的鲁棒性。尤其是这样构造壳体，使得设置在其中的RFID芯片既不会因环境影响而损害，也不会因例如各种工业净化过程中出现或使用的高温和化学试剂而损坏。这允许例如将RFID应答器安装到啤酒桶上，以便能够无接触地且远距离地识别啤酒桶。在净化啤酒桶时RFID应答器也不会被损坏。当RFID应答器安装在小于为RFID应答器设置的啤酒桶上时，即该啤酒桶具有较小的曲率半径时，尽管天线受到机械应力，但壳体和设置在其中的构件、尤其是RFID芯片和耦合回路被保护免受该机械应力。

在一种优选的实施方式中，第一壳体部分具有至少一个、优选两个固定接片，各固定接片增进第一壳体部分的高度。因此，第二壳体部分的高度比第一壳体部分的高度小至少0.5mm、优选至少0.8mm、优选至少1mm、特别优选至少1.5mm、极为优选至少2mm。由此壳体在朝向天线定向的外侧上具有至少一个、优选两个位于固定接片的边缘上的、至少0.5mm、优选至少0.8mm、优选至少1mm、特别优选至少1.5mm、并且极为优选至少2mm高的台阶，并且在第二天线部分和第二壳体部分之间留有相应的空隙。

在另一种优选的实施方式中，固定接片具有固定耳柄。

例如，第一壳体部分可与天线通过固定耳柄借助固定装置如螺钉、固定销、铆钉或心轴固定。另外也可想到壳体和天线的这种设计，即在第一壳体部分和第一天线部分之间设置卡锁连接装置。

天线优选由平面金属件制成并且可由金属板制成。

有利的是，缝隙以其长度这样匹配RFID芯片所用的波长λ，使得缝隙长度优选为波长λ的一半、即λ/2，或者为λ/2的其它整数倍，即例如2/2λ、3/2λ、4/2λ、5/2λ……等。

RFID应答器尤其是在860至960MHz的频率范围内发送和接收。波长λ与此相应处于31cm和35cm之间。

在此包含RFID芯片的壳体的中心可设置在缝隙上方。这允许特别高的作用范围。壳体的位置也可略用不同，例如进行一定调整以适应天线。

对于缝隙可使用不同的几何造型、例如线形、弯曲或分叉的。这些造型由所谓的缝隙发射极（Schlitzstrahler）已知。根据具体应用情况和由此产生的要求可选择适合的缝隙形状。

根据一种优选的实施方式，天线设有固定装置，借助所述固定装置RFID应答器可被固定在物体上。尤其可规定，固定装置构造为折弯的固定区段。该实施方式有利于构成天线的金属件的强度。

因此天线可直接安装在例如啤酒桶、玻璃瓶或待加工的工件上。这可通过压紧、拧紧、卡上等来进行。

壳体可由在技术上耐机械、耐化学、耐热及耐气候性的材料如Vectra LCP840i LDS制成。

RFID芯片可被浇注在壳体中。

RFID芯片可与耦合回路一起在电路板上作为单元组成在一起。

壳体可借助盖封闭，所述盖通过超声波焊接与壳体连接。

附图说明

下面详细说明附图中示出的本发明的实施例。附图如下：

图1a为壳体的斜视俯视图；

图1b为壳体的俯视图；

图2为壳体的侧视图；

图3为壳体的后视图；

图4a为具有壳体和天线的RFID应答器的俯视图；

图4b为具有壳体和天线的RFID应答器的侧视图；

图5为天线的不同实施方式。

具体实施方式

图1a示出壳体1的斜视俯视图，图1b示出该壳体的俯视图。壳体1包括第一壳体部分11和第二壳体部分12。在第一壳体部分11上模制有两个固定接片14、14′，各固定接片具有相配设的固定耳柄15、15′。这两个固定接片14、14′属于第一壳体部分11。

图2示出壳体1的侧视图。由该图可见，第一壳体部分11的高度13大于第二壳体部分12的高度13′。在此两个固定接片14、14′增进第一壳体部分11的高度13。

图3示出壳体的后视图。由该图可见，壳体1在外侧上具有两个台阶17、17′，这两个台阶17、17′设置在相配设的固定接片14、14′的边缘上。

图4a示出具有相配设的壳体1和天线3的RFID应答器的俯视图。天线3由冲压的金属板制成，包括第一天线部分31和第二天线部分32并且还包括一个缝隙33。

两个天线部分31、32通过缝隙33的对称轴线34彼此分开。由该图可见，壳体1仅以其第一壳体部分11通过其固定接片14、14′固定在第一天线部分31上。同时壳体1局部地设置在缝隙33上方，这意味着，壳体1的至少一个区域设置在缝隙33的至少一个区域上方。壳体1从缝隙33的一侧延伸到另一侧。

图4b示出具有相配设的壳体1和天线3的RFID应答器的侧视图。在第二天线部分32和第二壳体部分12之间留有空隙35。

空隙35的宽度对应于两个壳体部分11、12的高度差并且因此为至少0.5mm、优选为至少0.8mm、优选为至少1mm、特别优选为至少1.5mm、并且极为优选为至少2mm。

此外由该图还可轻易看出，即使当第二天线部分32朝向第二壳体部分12弯曲时，该第二天线部分依然由于空隙35而不接触第二壳体部分12。

借助两个螺钉进行固定。在其它实施方式中，固定装置也可以是固定销、铆钉、心轴或卡锁连接装置以及其组合。

壳体1在内部包括RFID芯片，该RFID芯片被保护免受环境影响地容纳在壳体中。RFID芯片可被浇注在壳体1内部或以其它方式被包含在壳体中。例如壳体1可包括两个部件，其通过超声波焊接彼此固定连接。壳体10由在技术上耐机械、耐化学、耐热及耐气候性的材料、如Vectra LCP 840i LDS制成。在壳体1的中心设置耦合回路。该耦合回路与壳体1内部的RFID芯片电连接。RFID芯片和耦合回路可设置在一个共用的电路板上。在此耦合回路可由导体电路构成。

图5a-e原则上示出天线3的不同结构形状。在每个所示的天线3上分别设置两个孔36、36′。在此两个孔36、36′仅设置在缝隙33的一侧、即设置在第一天线部分31上。第二天线部分32相反不具有相应的孔。

图5a示出一种天线结构方式，在其中缝隙33直线形延伸并且其长度为λ/2。

图5b描绘一种结构方式，在其中所有可能路径的长度（波沿这些路径与壳体1相交）为λ/2。

在图5c中为缝隙33设置经典的沙漏形式，又被称为计时沙漏（英文为hourglas）形式。

在图5d中缝隙长度为双倍的λ/2、即λ。

在图5e中除长度为λ/2的缝隙33外，增加第二缝隙33′，其长度也为λ/2。第二缝隙33′实现谐振器的功能。

在图5a至5c中以虚线示出缝隙33的对称轴线34。在图5d和5e中以虚线延续弧形缝隙33、33′。虚线在此将第一天线部分31与第二天线部分32分开。

附图标记列表

Claims

1.一种RFID应答器，包括：壳体（1）；设置在壳体中的耦合回路，该耦合回路与设置在壳体（1）中的RFID芯片电连接；和天线（3），该天线由平面金属件制成并且具有缝隙（33）并且设置在壳体（1）的外侧上，其中壳体（1）至少局部地设置在缝隙（33）上方，

其特征在于，天线（3）包括第一天线部分（31）和第二天线部分（32），该第一天线部分和第二天线部分至少在天线（3）的一个区域中通过缝隙（33）彼此分开，并且壳体（1）包括第一壳体部分（11）和第二壳体部分（12），第二壳体部分（12）至少局部地设置在第二天线部分（32）上方，并且壳体（1）仅借助第一壳体部分（11）固定在第一天线部分（31）上，并且壳体（1）在朝向天线（3）定向的外侧上具有至少一个台阶（17），由此第二壳体部分（12）的高度（13′）比第一壳体部分（11）的高度（13）小至少0.5毫米。

2.根据权利要求1所述的RFID应答器，其特征在于，所述第一壳体部分（11）具有至少一个、优选两个固定接片（14、14′），所述固定接片增进第一壳体部分的高度（13）。

3.根据权利要求2所述的RFID应答器，其特征在于，所述壳体具有两个台阶（17、17′），每个台阶位于相应的一个固定接片（14、14′）的边缘上。

4.根据权利要求2至3之一所述的RFID应答器，其特征在于，每个固定接片（14、14′）具有一个固定耳柄（15、15′）。

5.根据上述权利要求之一所述的RFID应答器，其特征在于，所述第一壳体部分（11）与天线（3）通过至少一个、优选两个固定装置连接。

6.根据上述权利要求之一所述的RFID应答器，其特征在于，所述固定装置是螺钉、固定销、铆钉、心轴或卡锁连接装置。

7.根据上述权利要求之一所述的RFID应答器，其特征在于，所述天线（3）由金属板制成。

8.根据上述权利要求之一所述的RFID应答器，其特征在于，所述天线（3）的缝隙（33）的长度为λ/2，其中λ的值在31cm和35cm之间。

9.根据上述权利要求之一所述的RFID应答器，其特征在于，所述缝隙（33）构造成弯曲的或分叉的。

10.根据上述权利要求之一所述的RFID应答器，其特征在于，所述壳体（1）由在技术上耐机械、耐化学、耐热及耐气候性的材料、如Vectra LCP840i LDS制成。

11.根据上述权利要求之一所述的RFID应答器，其特征在于，所述RFID芯片被浇注在壳体（1）中。

12.根据上述权利要求之一所述的RFID应答器，其特征在于，所述RFID芯片与耦合回路共同在电路板上作为单元组合在一起。

13.根据上述权利要求之一所述的RFID应答器，其特征在于，所述壳体（1）借助盖封闭，所述盖通过超声波焊接与壳体（1）连接。