CN108171309A - 可变谐振电容装置及包括可变谐振电容装置的rfid天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变谐振电容装置，包括至少一个谐振电容单元，每个谐振电容单元能独立工作，所述谐振电容单元包括基板、绝缘层、基板侧电极和绝缘层侧电极，所述基板侧电极印刷在所述基板上，所述绝缘层覆盖在所述基板侧电极的上方，所述绝缘层侧电极印刷在所述绝缘层上，当谐振电容单元为两个及以上时，两个所述谐振电容单元的绝缘层侧电极是彼此连接的方式组成两个谐振电容单元之间相互并联。本发明可以保证RFID天线装置工作的基础下，通过改变谐振电容单元的多少来改变谐振频率，以符合当前RFID天线装置的设计需求，由于每个谐振电容单元是相对独立的，因此每个谐振电容单元可以单独使用。

Description

可变谐振电容装置及包括可变谐振电容装置的RFID天线装置

技术领域

本发明涉及电子元件，尤其涉及了一种可变谐振电容装置及包括可变谐振电容装置的RFID天线装置。

背景技术

目前，RFID是一种近距离无线通信技术，13.56MHzRFID标签天线采用电感耦合识别的方式，依靠电感线圈的磁耦合实现与标签读写器之间的通信，在13.56MHz的标签天线中主要由线圈天线和谐振电容以及芯片构成，其通讯距离可以达到20cm至30cm，能在有效距离内与兼容设备进行识别和数据交换。

RFID可以被应用与生产、物流、跟踪和无人超市上，不同频率的RFID各自拥有不同的特点，高频的RFID标签受金属的影响较大，成本低，易于生产，要求的天线精度不高。超高频的RFID标签受液体的影响较大，天线精度要求较高，不易于生产，但是感应距离较远。

当前高频RFID标签普遍的解决方案是在标签底部贴上一层吸波材料来削弱金属对标签电感值的影响，但是不同吸波材料和不同的金属本身都会对电感值的变化产生影响，当前急需解决的是谐振电容的设计问题。

现有的谐振电容的电容值都是固定不变的，在使用时，如果直接接入电路中，就不能改变电容值了，假若需要改变电容值时，需要将谐振电容换下再安装合适的谐振电容，操作复杂，线圈天线的电感增加会使得线圈天线与原有匹配的谐振电容装置的谐振点偏小，当放置在金属表面时金属产生的涡流又会减小部分电感使得谐振频率偏大，而且不同金属表面产生的涡流减小的电感值也不同，使得匹配电容的设计难度非常大，单一的电容设计无法满足多种多样的金属表面。

发明内容

本发明针对现有技术中的缺点，提供了一种可变谐振电容装置及包括可变谐振电容装置的RFID天线装置。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

本发明披露了：

一种可变谐振电容装置，包括至少一个谐振电容单元，每个谐振电容单元能独立工作，所述谐振电容单元包括基板、绝缘层、基板侧电极和绝缘层侧电极，所述基板侧电极印刷在所述基板上，所述绝缘层覆盖在所述基板侧电极的上方，所述绝缘层侧电极印刷在所述绝缘层上，当谐振电容单元为两个及以上时，两个所述谐振电容单元的绝缘层侧电极是彼此连接的方式组成两个谐振电容单元之间相互并联。

作为一种可实施方式，所述基板为PCB板，所述基板侧电极为PCB板侧电极，所述PCB板侧电极上设有导体电极。

作为一种可实施方式，相邻的所述基板之间的切面方向设有空隙，以将相邻的谐振电容单元的基板协同基板侧电极隔开或者完全断开。

作为一种可实施方式，两个相邻的所述谐振电容单元的基板以彼此连接的方式将每个基板组成整体基板，每个基板在固定的位置设有导体电极，所述导体电极和所述绝缘层侧电极的位置相互对应。

作为一种可实施方式，所述谐振电容单元为两个及以上时，两个相邻的所述谐振电容单元的绝缘层以彼此连接的方式组成整体绝缘层，整体绝缘层覆盖在每个基板的上方，两个相邻的所述谐振电容单元的绝缘层侧电极以彼此连接的方式组成整体绝缘层侧电极。

作为一种可实施方式，所述谐振电容单元为两个及以上时，两个相邻的所述谐振电容单元的绝缘层以彼此连接的方式组成整体绝缘层，整体绝缘层覆盖在整体基板的上方，两个相邻的所述谐振电容单元的绝缘层侧电极以彼此连接的方式组成整体绝缘层侧电极。

作为一种可实施方式，所述绝缘层为薄膜绝缘层，所述薄膜绝缘层为氧化铝材料或氮化硅材料制成的薄膜绝缘层。

作为一种可实施方式，所述谐振电容单元为3个时，称为第一谐振电容单元、第二谐振电容单元和第三谐振电容单元，第一谐振电容单元的基板的切面和第二谐振电容单元的基板的切面之间设有第一空隙，第二谐振电容单元的基板的切面和第三谐振电容单元的基板的切面之间设有第二空隙，第一谐振电容单元的绝缘层和第二谐振电容单元的绝缘层以及和第三谐振电容单元的绝缘层依次连接，第一谐振电容单元的绝缘层、第二谐振电容单元的绝缘层和第三谐振电容单元的绝缘层覆盖在每个基板以及第一空隙和第二空隙的上方，第一谐振电容单元的绝缘层侧电极、第二谐振电容单元的绝缘层侧电极和第三谐振电容单元的绝缘层侧电极分别印刷在所述第一谐振电容单元的绝缘层、第二谐振电容单元的绝缘层和第三谐振电容单元的绝缘层的上方，并且第一谐振电容单元的绝缘层侧电极、第二谐振电容单元的绝缘层侧电极和第三谐振电容单元的绝缘层侧电极依次连接，形成了第一谐振电容单元、第二谐振电容单元和第三谐振电容单元的并联。

作为一种可实施方式，所述谐振电容单元为3个时，称为第一谐振电容单元、第二谐振电容单元和第三谐振电容单元，第一谐振电容单元的基板和第二谐振电容单元的基板以及第三谐振电容单元的基板依次连接在一起，第一谐振电容单元的绝缘层和第二谐振电容单元的绝缘层以及和第三谐振电容单元的绝缘层彼此连接，第一谐振电容单元的绝缘层、第二谐振电容单元的绝缘层和第三谐振电容单元的绝缘层覆盖在第一谐振电容单元的基板和第二谐振电容单元的基板以及第三谐振电容单元的基板的上方，第一谐振电容单元的绝缘层侧电极、第二谐振电容单元的绝缘层侧电极和第三谐振电容单元的绝缘层侧电极分别印刷在所述第一谐振电容单元的绝缘层、第二谐振电容单元的绝缘层和第三谐振电容单元的绝缘层的上方，并且第一谐振电容单元的绝缘层侧电极、第二谐振电容单元的绝缘层侧电极和第三谐振电容单元的绝缘层侧电极依次连接，形成了第一谐振电容单元、第二谐振电容单元和第三谐振电容单元的并联。

本发明还披露了：

一种包括可变谐振电容装置的RFID天线装置，包括可变谐振电容装置、线圈天线和RFID芯片，所述RFID芯片串联所述线圈天线，所述可变谐振电容装置和所述线圈天线并联。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

本发明可以保证RFID天线装置工作的基础下，通过改变谐振电容单元的多少来改变谐振频率，以符合当前RFID天线装置的设计需求，由于每个谐振电容单元是相对独立的，因此每个谐振电容单元可以单独使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的谐振电容单元的剖面图；

图2是谐振电容单元的示意图；

图3是图2的正面示意图；

图4是图2的等效电路图；

图5是本发明含3个谐振电容单元的其中之一结构示意图；

图6是图5的正面示意图；

图7是图5的等效电路图；

图8是包括可变谐振电容装置的RFID天线装置的位置示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

本发明公开了：

一种可变谐振电容装置，如图1、2、3、4所示，包括至少一个谐振电容单元，每个谐振电容单元能独立工作，所述谐振电容单元包括基板1、绝缘层3、基板侧电极2和绝缘层侧电极4，所述基板侧电极2印刷在所述基板1上，所述绝缘层3覆盖在所述基板侧电极2的上方，所述绝缘层侧电极4印刷在所述绝缘层3上，两个所述谐振电容单元的绝缘层侧电极4是彼此连接的方式组成两个谐振电容单元之间相互并联。

假设，可变谐振电容装置包括两个以上的谐振电容单元，可以将其中一个或者几个谐振电容单元裁剪下来，分别形成一个或者若干个单独的谐振电容单元，由于每个谐振电容单元的结构是相对独立的，导致了每个谐振电容单元能独立工作，并且，切下来的谐振电容单元也可以重新连接使用。

可变谐振电容装置采用这种结构，可以随时减少谐振电容单元的数量，通过改变谐振电容单元的多少来改变谐振频率，以符合当前RFID天线装置的设计需求。在此，一个谐振电容单元可以等效为两个电容串联，如图4所示，电容C1和电容C2相互串联，每个谐振电容单元是一个相对独立的结构，可以单独使用。

更进一步地，在本发明中，所述基板为PCB板，所述基板侧电极为PCB板侧电极，所述PCB板侧电极上设有导体电极。

实施例1：

当谐振电容单元为两个及以上时，每两个谐振电容单元的基板的切面方向设有空隙，此空隙将相邻的谐振电容单元的基板协同基板侧电极隔开或者完全断开，此实施例是讲每个谐振电容单元的基板是相对独立的，每个独立的基板上印刷基板侧电极，这样，每个基板侧电极也就是独立的，这样，可以很容易的将每个谐振电容单元隔断或者分开，并且不影响每个谐振电容单元的工作。

于其他实施例中，两个相邻的所述谐振电容单元的基板以彼此连接的方式将每个基板组成整体基板，每个基板在固定的位置设有导体电极，所述导体电极和所述绝缘层侧电极的位置相互对应，此实施例是讲，所有谐振电容单元的基板是个整体，这样，在基板上印刷若干个基板侧电极，在基板侧电极上覆盖绝缘层，绝缘层上印刷绝缘层侧电极，要注意，绝缘层侧电极的位置须和基板侧电极的位置相互对应，这样的设计，便于后期的切割，比如电容值需要改变，只需将其中一个或者几个谐振电容单元切割下来即可，并且切下来的谐振电容单元也可以重新连接使用。

针对以上两个实施例中的一个，可以对绝缘层的结构进行选择，比如：当所述谐振电容单元为两个及以上时，两个相邻的所述谐振电容单元的绝缘层以彼此连接的方式组成整体绝缘层，整体绝缘层覆盖在每个基板的上方，两个相邻的所述谐振电容单元的绝缘层侧电极以彼此连接的方式组成整体绝缘层侧电极，也就是说，所有的谐振电容单元的绝缘层做成一个整体，覆盖在每个基板的上方，当然，也覆盖在了空隙的上方，在绝缘层上印刷和基板个数相同的绝缘层侧电极，绝缘层侧电极的位置是与每个基板侧电极的位置相对应的，这样，后期在使用时，如果谐振电容单元的数量太多，可以直接沿基板空隙将多余的谐振电容单元与工作通路切断即可，并且切断的谐振电容单元也可以重新连接使用。

亦或者，所述谐振电容单元为两个及以上时，两个相邻的所述谐振电容单元的绝缘层以彼此连接的方式组成整体绝缘层，整体绝缘层覆盖在整体基板的上方，两个相邻的所述谐振电容单元的绝缘层侧电极以彼此连接的方式组成整体绝缘层侧电极，也就是说，所有的谐振电容单元的绝缘层做成一个整体，覆盖在整个基板的上方，在绝缘层上印刷了绝缘层侧电极，绝缘层侧电极的位置是与每个基板侧电极的位置相对应的，这样，后期在使用时，如果谐振电容单元的数量太多，可以将多余的谐振电容单元与工作通路切断即可，并且切断的谐振电容单元也可以重新连接使用。

参照以上两个实施例，相邻的谐振电容单元的绝缘层不连接，每个绝缘层上印刷好绝缘层侧电极，每个绝缘层侧电极通过导线依次连接，绝缘层侧电极连接之后协同绝缘层一起覆盖在每个基板或者整体基板之上，形成可变谐振电容装置，后期在使用时，可以将多余的谐振电容单元切除，并且切除的谐振电容单元也可重新连接使用。

基于以上的实施例，所述绝缘层为薄膜绝缘层，所述薄膜绝缘层为氧化铝材料或氮化硅材料制成的薄膜绝缘层。

具体实施例：

所述谐振电容单元为3个时，参照附图5、6、7，称为第一谐振电容单元10、第二谐振电容单元20和第三谐振电容单元30，第一谐振电容单元10的基板的切面和第二谐振电容单元20的基板的切面之间设有第一空隙101，第二谐振电容单元20的基板21的切面和第三谐振电容单元30的基板的切面之间设有第二空隙201，第一谐振电容单元10的绝缘层和第二谐振电容单元20的绝缘层以及和第三谐振电容单元30的绝缘层依次连接，第一谐振电容单元10的绝缘层、第二谐振电容单元20的绝缘层和第三谐振电容单元30的绝缘层覆盖在每个基板以及第一空隙101和第二空隙102的上方，第一谐振电容单元10的绝缘层侧电极14、第二谐振电容单元20的绝缘层侧电极24和第三谐振电容单元30的绝缘层侧电极34分别印刷在所述第一谐振电容单元10的绝缘层、第二谐振电容单元20的绝缘层和第三谐振电容单元30的绝缘层的上方，并且，第一谐振电容单元10的绝缘层侧电极14、第二谐振电容单元20的绝缘层侧电极24和第三谐振电容单元30的绝缘层侧电极34依次相互连接，每个谐振电容单元可以等效为两个电容串联，由于第一谐振电容单元10的绝缘层侧电极14、第二谐振电容单元20的绝缘层侧电极24和第三谐振电容单元30的绝缘层侧电极34依次相互连接，这样的连接方式其实就等效成了以两个串联的电容为单位，与下一组两个串联的电容并联，就这样的组合方式，形成了第一谐振电容单元10、第二谐振电容单元20和第三谐振电容单元30的并联。

再一具体实施例：

此实施例无附图说明，所述谐振电容单元为3个时，称为第一谐振电容单元10、第二谐振电容单元20和第三谐振电容单元30，第一谐振电容单元10的基板和第二谐振电容单元20的基板以及第三谐振电容单元30的基板依次连接在一起，第一谐振电容单元10的绝缘层和第二谐振电容单元20的绝缘层以及和第三谐振电容单元30的绝缘层彼此连接，第一谐振电容单元10的绝缘层、第二谐振电容单元20的绝缘层和第三谐振电容单元30的绝缘层覆盖在第一谐振电容单元10的基板11和第二谐振电容单元20的基板以及第三谐振电容单元30的基板的上方，第一谐振电容单元10的绝缘层侧电极14、第二谐振电容单元20的绝缘层侧电极24和第三谐振电容单元30的绝缘层侧电极34分别印刷在所述第一谐振电容单元10的绝缘层、第二谐振电容单元20的绝缘层和第三谐振电容单元30的绝缘层的上方，并且第一谐振电容单元10的绝缘层侧电极14、第二谐振电容单元20的绝缘层侧电极24和第三谐振电容单元30的绝缘层侧电极34依次连接，形成了第一谐振电容单元10、第二谐振电容单元20和第三谐振电容单元30的并联每个谐振电容单元可以等效为两个电容串联，由于第一谐振电容单元10的绝缘层侧电极14、第二谐振电容单元20的绝缘层侧电极24和第三谐振电容单元30的绝缘层侧电极34依次相互连接，这样的连接方式其实就等效成了以两个串联的电容为单位，与下一组两个串联的电容并联，就这样的组合方式，形成了第一谐振电容单元10、第二谐振电容单元20和第三谐振电容单元30的并联。

另外，在以上所有实施例中，绝缘层选用的是易切割的薄膜绝缘层额，而绝缘层侧电极也是易切割的材料并且此种材料还必须导电性强，这样，后期才便于切割。

本发明还披露了：

一种包括可变谐振电容装置的RFID天线装置，如图8所示，包括可变谐振电容装置100、线圈天线300和RFID芯片200，所述RFID芯片200串联所述线圈天线300，所述可变谐振电容装置100和所述线圈天线300并联。

根据以上电路，将线圈天线300贴在吸波材料500表面后，吸波材料500的磁性会使线圈的电感增加，将贴上吸波材料500的线圈天线300放置于金属400表面时，金属400表面形成的逆向涡流场会抵消部分线圈天线300的磁通量，使得线圈天线300的电感减小。

线圈天线300的电感增加会使得线圈天线300与原有匹配的谐振电容装置的谐振点偏小，而当放置在金属500表面时金属500产生的涡流又会减小部分电感使得谐振频率偏大，而且不同金属500表面产生的涡流减小的电感值也不同，本发明的可变谐振电容装置可以根据电感的变化量来改变所需的电容值，如果电容的电容值偏大时，可以将可变谐振电容装置沿着谐振电容单元切割断开来改变电容的大小，从而达到频率匹配，并且使得该标签天线用于更加广泛的应用，并且，切下来的谐振电容单元不影响后期的使用。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可变谐振电容装置，其特征在于，包括至少一个谐振电容单元，每个谐振电容单元能独立工作，所述谐振电容单元包括基板、绝缘层、基板侧电极和绝缘层侧电极，所述基板侧电极印刷在所述基板上，所述绝缘层覆盖在所述基板侧电极的上方，所述绝缘层侧电极印刷在所述绝缘层上，当谐振电容单元为两个及以上时，两个所述谐振电容单元的绝缘层侧电极是彼此连接的方式组成两个谐振电容单元之间相互并联。

2.根据权利要求1所述的可变谐振电容装置，其特征在于：所述基板为PCB板，所述基板侧电极为PCB板侧电极，所述PCB板侧电极上设有导体电极。

3.根据权利要求2所述的可变谐振电容装置，其特征在于：相邻的所述基板之间的切面方向设有空隙，以将相邻的谐振电容单元的基板协同基板侧电极隔开或者完全断开。

4.根据权利要求2所述的可变谐振电容装置，其特征在于：两个相邻的所述谐振电容单元的基板以彼此连接的方式将每个基板组成整体基板，每个基板在固定的位置设有导体电极，所述导体电极和所述绝缘层侧电极的位置相互对应。

5.根据权利要求3所述的可变谐振电容装置，其特征在于：所述谐振电容单元为两个及以上时，两个相邻的所述谐振电容单元的绝缘层以彼此连接的方式组成整体绝缘层，整体绝缘层覆盖在每个基板的上方，两个相邻的所述谐振电容单元的绝缘层侧电极以彼此连接的方式组成整体绝缘层侧电极。

6.根据权利要求4所述的可变谐振电容装置，其特征在于：所述谐振电容单元为两个及以上时，两个相邻的所述谐振电容单元的绝缘层以彼此连接的方式组成整体绝缘层，整体绝缘层覆盖在整体基板的上方，两个相邻的所述谐振电容单元的绝缘层侧电极以彼此连接的方式组成整体绝缘层侧电极。

7.根据权利要求1所述的可变谐振电容装置，其特征在于：所述绝缘层为薄膜绝缘层，所述薄膜绝缘层为氧化铝材料或氮化硅材料制成的薄膜绝缘层。

8.根据权利要求5所述的可变谐振电容装置，其特征在于：所述谐振电容单元为3个时，称为第一谐振电容单元、第二谐振电容单元和第三谐振电容单元，第一谐振电容单元的基板的切面和第二谐振电容单元的基板的切面之间设有第一空隙，第二谐振电容单元的基板的切面和第三谐振电容单元的基板的切面之间设有第二空隙，第一谐振电容单元的绝缘层和第二谐振电容单元的绝缘层以及和第三谐振电容单元的绝缘层依次连接，第一谐振电容单元的绝缘层、第二谐振电容单元的绝缘层和第三谐振电容单元的绝缘层覆盖在每个基板以及第一空隙和第二空隙的上方，第一谐振电容单元的绝缘层侧电极、第二谐振电容单元的绝缘层侧电极和第三谐振电容单元的绝缘层侧电极分别印刷在所述第一谐振电容单元的绝缘层、第二谐振电容单元的绝缘层和第三谐振电容单元的绝缘层的上方，，并且第一谐振电容单元的绝缘层侧电极、第二谐振电容单元的绝缘层侧电极和第三谐振电容单元的绝缘层侧电极依次连接，形成了第一谐振电容单元、第二谐振电容单元和第三谐振电容单元的并联。

9.根据权利要求6所述的可变谐振电容装置，其特征在于：所述谐振电容单元为3个时，称为第一谐振电容单元、第二谐振电容单元和第三谐振电容单元，第一谐振电容单元的基板和第二谐振电容单元的基板以及第三谐振电容单元的基板依次连接在一起，第一谐振电容单元的绝缘层和第二谐振电容单元的绝缘层以及和第三谐振电容单元的绝缘层彼此连接，第一谐振电容单元的绝缘层、第二谐振电容单元的绝缘层和第三谐振电容单元的绝缘层覆盖在第一谐振电容单元的基板和第二谐振电容单元的基板以及第三谐振电容单元的基板的上方，第一谐振电容单元的绝缘层侧电极、第二谐振电容单元的绝缘层侧电极和第三谐振电容单元的绝缘层侧电极分别印刷在所述第一谐振电容单元的绝缘层、第二谐振电容单元的绝缘层和第三谐振电容单元的绝缘层的上方，并且第一谐振电容单元的绝缘层侧电极、第二谐振电容单元的绝缘层侧电极和第三谐振电容单元的绝缘层侧电极依次连接，形成了第一谐振电容单元、第二谐振电容单元和第三谐振电容单元的并联。

10.一种包括可变谐振电容装置的RFID天线装置，其特征在于：包括权利要求1-9任意一条权利要求所述的可变谐振电容装置、线圈天线和RFID芯片，所述RFID芯片串联所述线圈天线，所述可变谐振电容装置和所述线圈天线并联。