CN209860908U - 屏蔽rfid天线 - Google Patents

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Abstract

屏蔽天线(100)包括螺旋天线(110)和设置在螺旋天线上的屏蔽件(120)。螺旋天线包括多个基本上同心的环路。屏蔽件包括多个电隔离的导电区段，该多个电隔离的导电区段形成规则的图案，使得在顶部俯视图中，至少一个区段与至少两个环路的一部分重叠，并且至少一对相邻的导电区段在其间限定电绝缘间隙。

Description

屏蔽RFID天线
技术领域
本申请总体涉及天线结构以及与此类天线结构相关的装置、系统和方法。
背景技术
无线通信电路广泛用于各种应用中的本地通信。在一些应用中，可穿戴装置包括通信电路，该可穿戴装置放置在人体旁边或与人体接触。
发明内容
一些实施方案涉及包括螺旋天线和设置在螺旋天线上的屏蔽件的屏蔽天线。螺旋天线包括多个基本上同心的环路。屏蔽件包括形成规则图案的多个电隔离的导电区段。当在顶部平面图中观察时，至少一个区段与至少两个环路的一部分重叠，并且至少一对相邻的导电区段限定其间的电绝缘间隙。
根据一些实施方案，射频识别(RFID)标签具有谐振频率，并且适于与远程收发器在该谐振频率下进行无线通信。RFID标签包括天线，该天线包括多个基本上同心的环路和设置在天线上的屏蔽件。该屏蔽件包括多个电隔离的金属区段。该屏蔽件在谐振频率下将天线的自由空间质量因数降低了小于约40％。当RFID标签邻近物体放置时，该物体具有约30的相对介电常数的实部和约0.125欧姆/米的电阻率，其中屏蔽件设置在天线和物体之间，RFID标签的谐振频率偏移小于约5％。
根据一些实施方案，屏蔽天线包括天线和设置在天线上的第一屏蔽件和第二屏蔽件。第一屏蔽件包括多个间隔开的导电第一区段。第二屏蔽件包括多个间隔开的导电第二区段。在顶部平面图中，至少一个第一区段部分地与至少两个相邻的第二区段中的每个重叠，并且至少一个第二区段部分地与至少两个相邻的第一区段重叠。
一些实施方案涉及包括天线、第一屏蔽件和第二屏蔽件的屏蔽天线。第一屏蔽件设置在天线上，并且包括多个导电的第一区段，该第一区段被多个第一间隙隔开。第二屏蔽件设置在天线上，并且包括多个导电的第二区段，该第二区段被多个第二间隙隔开。在顶部平面图中，至少一个第一间隙与第二区段完全重叠，并且至少一个第二间隙与第一区段完全重叠。
根据一些实施方案，屏蔽天线包括天线和设置在天线上的屏蔽件。该天线包括导电迹线，该导电迹线沿天线的第一端和第二端之间的迹线的长度延伸。该屏蔽件包括形成规则图案的多个间隔开的电隔离的导电细长区段。每个区段沿区段的长度方向延伸，使得在顶部平面图中，每个区段沿着迹线的长度在至少两个不同位置处横穿导电迹线。区段的长度方向垂直于至少两个不同位置中的每个处的迹线。
一些实施方案涉及包括天线的屏蔽天线，该天线具有形成多个基本上同心的环路的导电细长迹线。屏蔽件设置于天线上。所述屏蔽增加所述套环之间的耦合电容至少2倍，并且增加细长迹线的有效电阻少于2倍。
根据一些实施方案，射频识别(RFID)标签具有谐振频率，并且适于与远程收发器在谐振频率下进行无线通信。RFID标签包括天线和设置在天线上的屏蔽件。屏蔽件包括多个电隔离的导电区段。每对相邻导电区段在其间限定电绝缘的非零宽度间隙。非零宽度间隙具有小于约1.3mm的宽度。每个区段为细长的并且具有长度和宽度。每个区段的宽度小于约0.2mm，使得当RFID标签邻近物体放置时，该物体具有约30的相对介电常数的实部和约0.125欧姆/米的电阻率，其中屏蔽件设置在天线和物体之间，RFID标签的谐振频率偏移小于约5％。
本申请的这些方面和其他方面从下面的详细描述将显而易见。然而，在任何情况下都不应将上面的总结理解为是对所要求保护的主题的限制，该主题仅仅由所附权利要求限定。
附图说明
图1示出了根据一些实施方案的屏蔽天线，该屏蔽天线包括螺旋天线以及设置在螺旋天线上的分段屏蔽件；
图2示出了图1的屏蔽天线的螺旋天线的顶部平面图；
图3A描绘了根据一些实施方案的屏蔽的分段屏蔽件的顶部平面图，该屏蔽件包括与天线的垫部分基本上共延的一个区段；
图3B描绘了根据一些实施方案的分段屏蔽件的顶部平面图，该分段屏蔽件包括两个或多个区段，该两个或多个区段组合起来与天线的垫部分基本上共延的；
图4A和图4B为图1的分段天线的剖视图；
图4C是示出根据一些实施方案的相邻区段之间的间隙的顶部平面图；
图4D和图4E示出了根据一些实施方案的相邻区段之间的间隙的宽度和相邻导电区段的侧向尺寸之间的关系；
图5示出了根据一些实施方案的具有两个分段屏蔽件的屏蔽天线；
图6A是图5的屏蔽天线的剖视图；
图6B是示出图5的屏蔽天线的第一屏蔽件和第二屏蔽件的区段的顶部平面图。
图7A是根据一些实施方案的屏蔽天线的透视图；
图7B是图7A的屏蔽天线的天线的顶部平面图；
图7C是图7A的屏蔽天线的屏蔽件的顶部平面图；
图7D和图7E是示出与图7A的屏蔽天线的天线迹线重叠的屏蔽件区段中的一些的顶部平面图；
图8A描绘了根据一些实施方案的分段屏蔽件，该分段屏蔽件具有由四个间隙隔开的四个L形区段；
图8B示出了图8A的天线的平面图；
图8C示出了图8A的平面图；
图8D描绘了根据一些实施方案的分段屏蔽件的平面图，该分段屏蔽件具有由两个间隙隔开的两个U形区段；
图9A描绘了根据一些实施方案的射频识别(RFID)标签,该RFID标签具有谐振频率并且适于与远程收发器在谐振频率下进行无线通信；
图9B是图9A的RFID标签的屏蔽件的两个电隔离的导电区段的顶部平面图，每对相邻的导电区段在其间限定电绝缘的非零间隙；
图9C示出根据一些实施方案的邻近物体放置的图9A的RFID标签,其中屏蔽件位于天线和物体之间；
图10描绘了用于总体在图7A至图7C所示的一般屏蔽天线配置的屏蔽天线的Q因数与0.10mm导电区段之间的间隙的宽度的图示；
图11为示出当邻近皮肤放置时天线的百分比谐振屏蔽偏移与用于总体在图7A至图7C中所示的屏蔽天线配置的0.10mm导电区段的间隙的宽度的图示；
图12A示出根据一些实施方案的质量因数相对于以姆欧/米表示的区段的电导率的图示；
图12B示出根据一些实施方案的质量因数相对于以姆欧/平方表示的区段的电导率的图示；
图13A示出图示，所述图示示出当屏蔽件添加在自由空间时天线谐振频率下的偏移；和
图13B示出图示，所述图示示出当屏蔽件添加在相邻皮肤时天线谐振频率下的偏移的图示。
图未必按照比例绘制。图中使用的相似数字指代相似的部件。然而，应当理解，在给定图中使用数字指代部件不旨在限制另一图中用相同数字标记的部件。
具体实施方式
本文所公开的一些实施方案涉及适用于近场通信(NFC)应用的柔性的和可拉伸的屏蔽天线。屏蔽天线被设计为与人体或具有大于自由空间的介电常数的其它物体直接或几乎直接紧密接触地操作。
皮肤的含水量或电解质浓度的变化引起皮肤的介电常数或电导率的变化，这转而引起典型NFC标签在接近皮肤时的天线性能的变化。性能的此类变化可以导致附接到主体的NFC标签或其他电介质材料的读取范围的变化。本文所公开的屏蔽天线能够可靠地和可重复地邻近皮肤，而不考虑皮肤的状态，即干燥、潮湿或流汗程度。本公开的屏蔽天线是可伸展的和柔性的，使得其特别适用于可穿戴电子装置。
图1示出了包括螺旋天线110和设置在螺旋天线110上的分段屏蔽件120的屏蔽天线100。图2示出了屏蔽天线100的螺旋天线110的顶部平面图。螺旋天线110包括多个基本上同心的环路111。图3A描绘了屏蔽天线100的屏蔽件120的顶部平面图。屏蔽件120包括多个导电区段121，该多个导电区段121可以形成规则图案。
导电区段121中的至少一些彼此电隔离。例如，至少一对相邻导电区段121a、区段121b限定其间的电绝缘间隙160。间隙160电隔离区段121a、区段121b。至少一个区段121a可以相对于一个或多个其它区段121b电浮动。至少两个区段121a、121b可以处于不同的电位。在一些实施方案中，每对相邻导电区段121a、121b在其间限0定电绝缘间隙160。每个区段可以相对于其它区段电浮动和/或处于不同的电位。
多个电隔离导电区段中的每个导电区段121可以具有任何合适的几何形状。导电区段121中的每个可以具有相同的几何形状，或者导电区段中的一些可以具有第一形状，并且其它导电区段可以具有不同的第二形状。例如，导电区段中的至少一些或每个导电区段可以具有多边形或四边形形状。
螺旋天线110可以具有任何合适的形状，诸如图1所示的多边形形状。在一些实施方案中，在顶部平面图中，区段121覆盖螺旋天线110的投影区域的至少5％、至少10％、至少25％或甚至至少50％。
每个区段121至少在屏蔽件120的最内周边120a和最外120b周边之间延伸。在顶部平面图中，螺旋天线110的最内周边110a和屏蔽件120的最内周边120a可以基本上彼此重合。在顶部平面图中，天线110的最外周边110b和屏蔽件120的最外周边120b可以基本上彼此重合。在一些实施方案中，屏蔽件120的外周边120b可以向外延伸超过天线110的外周边110b，并且/或者屏蔽件的内周边120a可以向内延伸超过天线110的内周边110a。
在屏蔽天线100的顶部平面图中，至少一个区段121可与天线110的至少两个环路111的一部分、至少三个环路的一部分、至少四个环路的一部分或多于四个环路的一部分重叠。在一些配置中，每个区段121与天线110的至少两个环路111的一部分、至少三个环路的一部分、至少四个环路的一部分重叠。在一些实施方案中，在屏蔽天线的顶部平面图中，至少一个区段121或每个区段121与每个环路111的一部分重叠。
最佳地如图3A和图3B所示，屏蔽天线100可以包括垫部分，该垫部分包括用于安装集成电路150的垫131、垫132。屏蔽件120可包括区段121y，如图3A所示，该区段121y在顶部平面图中基本上与垫部分131、垫部分132共延。在一些实施方案中，屏蔽件120包括两个或更多个区段121z，该两个或多个区段121z组合起来并且在顶部平面图中基本上与垫部分131、垫部分132共延，如图3B所示。
根据一些实施方案，屏蔽件120可仅设置在螺旋天线110的一侧上，如图1所示。屏蔽件120可以定位在可穿戴电子装置中，例如，位于螺旋天线110和人体之间的RFID标签。
图4A描绘了沿线A-A′的屏蔽天线100的剖视图，并且图4B描绘了沿线B-B′的屏蔽天线100的剖视图，其中线A-A′和B-B′也在图1中标明。如图4A和图4B所示，屏蔽件120可为基本上平面的。该屏蔽件可以具有任何合适的形状，并且区段可以任何合适的布置方式进行定位。本文所公开的实施方案中，屏蔽件及其区段被描绘为基本上是平面的，尽管这是不需要的并且也设想非平面屏蔽件和/或区段。任选地，屏蔽件120的导电区段121可以在基底180上形成。最佳地如图4A和图4B所示，任选的电介质层170可设置在螺旋天线110和屏蔽件120之间。
图1至图4B示出了处于平放时的屏蔽天线100。在一些实施方案中，当平放时，电隔离的导电区段121位于由图4A和图4B中的短划线所指示的相同平面。在一些实施方案中，当屏蔽天线100平放时，多个电隔离和导电区段中的两个导电区段121彼此重叠。
图4C示出了相邻的区段121a、区段121b之间的间隙160。相邻的区段121a、区段121b之间的间隙160的宽度Wg可小于、等于或大于相邻的导电区段121a、导电区段121b的横向尺寸LatD。
如图4C所描绘的，至少一个区段121a、区段121b可与天线的环路111中的一些或全部的一部分重叠。图4C在顶部平面图中示出了两个区段121a、121b，每个区段与10个天线环路111重叠。至少一个导电区段121a可在重叠区域123中与环路111中的全部或一些的一部分重叠。至少一个导电区段121a的第一边缘123a可基本上垂直于重叠区域123处的环路111。区段121a的不同的第二边缘123b还可基本上垂直于重叠区域123处的环路111。
图4D在顶部平面图中示出在相邻的区段421a、区段421b之间具有间隙460a的两个相邻的导电区段421a、421b。由图4D所示，在一些实施方案中，间隙460a的最大宽度Wg1可比每个相邻导电区段421a、421b的最小横向尺寸LatD1小至少10倍。也如图4D所示，对于至少一个区段421、区段421b，内接在至少一个区段421a中的最大圆499的直径d可比至少一个区段421a的最大横向尺寸LatD1小5倍。图4E在顶部平面图中示出了在相邻的区段421c、区段421d之间具有间隙460b的两个相邻的区段421c、区段421d。如图4E所示，在一些实施方案中，间隙460b的最小宽度Wg2可比每个相邻导电区段421c、421d的最大横向尺寸LatD2大至少10倍。
如图5的透视图所描绘的，根据一些实施方案，屏蔽天线200可包括多个屏蔽件。图5示出了屏蔽天线200，该屏蔽天线200包括天线210、第一屏蔽件220和第二屏蔽件520。第一屏蔽件220设置在天线210上，并且包括多个间隔开的导电第一区段221。第一区段221被间隙260隔开。第二屏蔽件设置在天线210上，并且包括多个间隔开的导电第二区段521。第二区段521被间隙560隔开。如图5所示，第一屏蔽件220和第二屏蔽件520设置在天线210的同侧上。第一屏蔽件220设置在天线210和第二屏蔽件520之间。
图6A是示出通过线A-A′截取的图5的屏蔽天线200的剖视图，该线A-A还在图5中标明。图6B是示出第一屏蔽件220、第二屏蔽件520的区段221、区段521中的一些的顶部平面图。在图6B中描绘的顶部平面图中，至少一个第一区段221与至少两个相邻的第二区段521中的每个至少部分地重叠，并且至少一个第二区段521与至少两个相邻的第一区段221中的每个至少部分地重叠。在一些实施方案中，每个第一区段221与至少两个相邻的第二区段521中的每个部分地重叠，并且每个第二区段521与至少两个相邻的第一区段221中的每个部分地重叠。在一些实施方案中，当在顶部平面图中观察时，至少一个第一间隙260被第二区段521完全重叠，并且至少一个第二间隙560被第一区段221完全重叠。在一些实施方案中，根据一些实施方案，每个第一间隙260被第二区段521完全重叠，并且每个第二间隙560被第一区段221完全重叠。
图7A为根据一些实施方案的屏蔽天线700的透视图。图7B和图7C分别为屏蔽天线700的天线710和屏蔽件720的顶部透视图。图7D和图7E是描绘与天线迹线713重叠的屏蔽区段的顶部平面图。图7A至图7E示出了具有天线710的屏蔽天线700，该天线710包括导电迹线713，该导电迹线713在天线710的第一端713a和第二端713b之间沿迹线713的长度延伸。迹线713可被布置成螺旋，该螺旋形成多个同心环路711。屏蔽件720设置在天线710上。屏蔽件720包括形成规则图案的多个间隔开的电隔离的细长导电区段721。在一些实施方案中，如图7C的顶部平面图和图7D中的屏蔽天线的一部分的特写顶部平面图所示，由间隙760隔开的至少一些区段721a、区段721b具有沿长度方向伸长的部分LenD。在顶部平面图中，每个区段721a、区段721b在沿迹线713的长度的至少两个不同的位置723a、723b处横穿导电迹线713。在一些实施方案中，如图7C的顶部平面图和图7E中的屏蔽天线的一部分的特写顶部平面图所示，至少一个导电区段721c与相同环路711的两个间隔开的部分724a、724b重叠。图7C示出了屏蔽件720，其中细长区段721h中的至少一些基本上为L形。图7C示出了屏蔽件720，其中细长区段721d、721e中的至少一些基本上垂直于至少一些其它细长区段721f、721g。
图8A是根据一些实施方案的屏蔽天线800的透视图，该屏蔽天线800包括天线810和分段屏蔽件820。图8B示出了天线810的顶部平面图，该天线810包括导电迹线813，该导电迹线813在天线810的迹线813的第一端813a和第二端813b之间沿迹线813的长度延伸。迹线813可被布置成形成多个同心环路811的螺旋。图8C示出了屏蔽件820的顶部平面图，该屏蔽件820包括间隔开的导电区段821a、821b、821c、821d，这些导电区段被间隙860隔开。在该实施方案中，屏蔽件820的每个区段821a、821b、821c、821d基本上为L形。图8D示出了屏蔽件840，该屏蔽件840具有由间隙870隔开的导电区段841a、842b，其中区段841a、区段842b基本上为U形。图8C的L形和图8D的U形分别与天线810的相同环路811的两个间隔开的部分重叠，如先前结合图7E的L形区段721c所讨论。
图1至图8中示出的导电区段可以由任何合适的导电材料制备。例如，导电区段可包含金属或金属合金。该导电区段可包含铜、银、金、镍、锡、碳、炭黑、铝、铟、锌、硅、铁、钨、铂、钛和/或铅中的一种或多种。在一些实施方案中，导电区段包含至少两种不同的材料。导电区段可包括例如分散在树脂中的导电颗粒。屏蔽件的每个区段可具有小于约10欧姆/平方、小于约1欧姆/平方、小于约0.3欧姆/平方、小于约0.1欧姆/平方、小于约0.05欧姆/平方或甚至小于约0.01欧姆/平方的片电阻。
根据一些实施方案，至少一个导电区段的电导率可以大于约1.0×107姆欧/米或大于约2.0×107姆欧/米。根据一些实施方案，每个导电区段的电导率大于约1.0×107姆欧/米或大于约2.0×107姆欧/米。
根据一些实施方案，在室温下并且在约10MHz的频率下，至少一个导电区段的相对磁导率的实部可以在约1至约10的范围内。根据一些实施方案，在室温下并且在约10MHz的频率下，每个导电区段的相对磁导率的实部可以在约1至约10的范围内。在一些实施方案中，屏蔽件增加天线的环路之间的耦合电容至少约2倍，并且增加细长迹线的有效电阻小于2倍。
本文所述的屏蔽天线适用于电子系统，该电子系统暂时(例如，1至7天)粘附至人体以实现认证和感测应用，而以其它方式实现该认证和感测应用不太可行。在不受任何特定理论的约束的情况下，靠近人体放置的天线的近场耦合的变化可以是由于接近天线的变化的介电常数，从而导致天线的绕组间寄生电容发生变化。自由空间的相对介电常数为1，而皮肤的相对介电常数是可变的并且可在约20至60的范围内。由于谐振频率的显著偏移以及在某些情况下谐振质量因数的降低，所以邻近天线的皮肤的较高相对介电常数降低了天线的读取范围。屏蔽降低皮肤的较高的相对介电常数的效果，然而，屏蔽可以导致由于屏蔽件中感应的涡流而导致天线的能量耗散的损耗。
本文所公开的屏蔽天线被配置为在不考虑皮肤可以以其它方式引入的可变性的情况下由于其在各种水合条件下宽范围的介电常数而表现良好。屏蔽件被配置为将多匝天线与主体的可变电介质屏蔽，而不会对近场耦合所需的磁场产生显著的不利影响。所公开的屏蔽天线配置降低了天线对皮肤的存在的灵敏度，并且区段允许屏蔽天线挠曲并与皮肤拉伸。
本文所公开的屏蔽天线可用作电子装置的天线，该电子装置被配置为通过近场通信(NFC)诸如射频识别(RFID)标签或其它电子系统通信。图9A描绘了RFID标签9000，该RFID标签具有谐振频率，并且适于在该谐振频率下与远程收发器901(如图9C所示)进行无线通信。RFID标签900包括天线910，该天线910包括多个基本上同心的环路911。屏蔽件920设置在天线910上，并且包括多个电隔离区段921，在一些实施方案中该多个电隔离区段921可为金属区段。在RFID标签的谐振频率下，屏蔽件920可以减少天线910的自由空间品质因数小于约40％。例如，屏蔽件920可以减少天线的自由空间品质因数小于约30％、小于大约20％，或甚至小于约15％。
屏蔽件920包括多个电隔离的导电区段921a、921b，每对相邻的导电区段在其间限定电绝缘的非零间隙，如图9B所示。在一些实施方案中，非零间隙960可具有小于约1.3mm的宽度Wg。例如，区段921a、区段921b的宽度可大于约0.5mm或大于约0.7mm。屏蔽件920的区段921a、区段921b中的至少一些可为细长的，其具有长度LenD和横向尺寸或宽度LatD。横向尺寸LatD可小于约0.2mm，并且可大于约0.02mm，或大于约0.05mm，或大于0.07mm。在一些实施方案中，LatD在约0.07mm至约0.13mm的范围内。
图9C示出了邻近物体999放置的RFID标签900，其中屏蔽件920在天线910和物体之间。物体999可以是具有大于自由空间介电常数的相对介电常数的人体或其它物体。例如，物体999可具有为约30的相对介电常数的实部和约0.125欧姆/米的电阻率。在一些实施方案中，物体999可沿至少两个相互正交的方向具有约0.125欧姆/米的电阻率。物体999可沿三个相互正交的方向具有约0.125欧姆/米的电阻率。在一些实施方案中，物体沿第一方向具有约0.125欧姆/米的电阻率，并且沿正交的第二方向具有不同的电阻率。
在一些实施方案中，物体999具有约30的相对介电常数的实部和约0.125欧姆/米的电阻率。天线910和屏蔽件920可被配置为使得将RFID标签900邻近物体999放置(其中屏蔽件920在天线910与物体999之间)使RFID标签900的谐振频率偏移小于约5％。在一些实施方案中，RFID标签900的谐振频率可偏移超过约0.5％。在一些实施方案中，RFID标签的谐振频率可偏移在约0.5％至约4％之间。
在一些实施方案中，天线910和屏蔽件920被配置为使得将RFID标签900邻近物体999放置(其中屏蔽件920在天线910与物体999之间)使天线910的电抗在约10MHz的频率下偏移小于约10％，或在约10MHz的频率下偏移小于约8％，或在约10MHz下偏移小于约6％，或在10MHz下偏移小于约4％，或甚至在10MHz下偏移小于约2％。在一些实施方案中，当RFID标签900邻近物体999放置时，RFID标签900的谐振频率偏移小于约4％，或小于约3％，或小于约2.5％，或甚至小于约2％。
实施例
对分段屏蔽天线的各个方面进行了建模。图10描绘了用于总体在图7A至图7C所示的屏蔽天线配置的屏蔽天线的Q因数与0.10mm导电区段之间的间隙的宽度的图示。图示1001示出了用于自由空间中屏蔽天线的Q因数与间隙宽度。图示1002示出了用于与皮肤相邻的屏蔽天线的Q因数与间隙宽度。应当理解，在该实施例中，图示1002示出用于约2mm至约3mm的范围内的间隙宽度的最高Q因子。
图11的图示示出了用于总体在图7A至图7C所示的屏蔽天线配置的屏蔽天线在邻近皮肤放置时作为0.10mm导电区段之间的间隙的宽度的函数的谐振频率偏移百分比。频率偏移通常随着间隙宽度増加，并且在约3.5mm的间隙宽度处趋平。
图12A示出屏蔽天线的质量因数相对于自由空间1201和相邻皮肤1202的以姆欧/米表示的区段的电导率的图示。图12B示出屏蔽天线的质量因数相对于自由空间1203和相邻皮肤1204的以姆欧/平方表示的区段的电导率的图示。
图13A示出示出当屏蔽件添加在自由空间时天线的谐振频率下的偏移的图示。图13B示出示出当屏蔽件添加在相邻皮肤时天线在谐振频率下的偏移的图示。
模拟结果NFC标签提供于表1中。对所得的质量因数(天线Q)及谐振频率偏移(频率偏移％)进行了评估。质量因数Q是将功率从NFC读取器传输到标签的能力的指示，其中较高Q通常能够更好地传输功率。在许多实施方式中，当标签的谐振频率为13.56MHz时，通常优化到NFC标签的功率传递。只要将足够的功率传输到NFC标签，通常就可以读取NFC标签，因此传输功率至标签的能力指示该标签的潜在读取范围。
模拟结果提供接近100kHz的谐振频率，限制模拟的谐振频率精度约0.5％。在模拟编号3的情况下，没有在模拟的精度内检测到谐振频率偏移。模拟1和模拟2用于如图1和图2中总体描绘的不具有屏蔽件的14匝天线。模拟1和模拟2的结果表明这种类型的NFC标签在Q减小并且谐振频率减小6％的情况下对接近皮肤敏感。
模拟3用于具有带有一个狭槽的屏蔽件的具有包括如图2中总体描绘的14匝天线的屏蔽天线的NFC标签。模拟4建模了具有屏蔽天线的NFC标签，该屏蔽天线包括如图2中总体描绘的14匝天线和如图8A中总体描绘的具有四个狭槽的屏蔽件。模拟5和6将NFC标签的Q因数和谐振频率偏移与屏蔽天线进行比较，其中屏蔽天线相对于放置在皮肤附近的相同NFC标签在自由空间中具有如图1中总体所示的分段屏蔽件。模拟3至模拟6表明，屏蔽件中的附加区段有助于将Q恢复至模拟2的Q，同时在同一时刻还在接近皮肤时提供比模拟2的NFC标签更好的频率稳定性。
表1：模拟结果
模拟编号 屏蔽配置 环境 天线Q 频率偏移％ 标签电压
1 无 自由空间 66 REF值 6.5伏
2 无 皮肤上 47 -6％ -
3 单个间隙 皮肤上 11 <0.5％ -
4 4个间隙 皮肤上 31 - -
5 分段 自由空间 58 REF值 -
6 分段 皮肤上 48 -0.7％ 6.4伏
基于各种标签配置的建模和模拟，具有分段屏蔽件(例如，如图1中总体所示)的NFC标签在接近皮肤时可胜过不具有屏蔽件的标签。该频率偏移可以是由于皮肤的高介电常数，该高介电常数导致多匝天线的绕组间电容的增加，而多匝天线的绕组间电容的增加又导致谐振频率下降。然而，在屏蔽标签中引入了更小的频率偏移，因为绕组间电容大部分与外部电介质(即，皮肤)屏蔽，从而最小化外部电介质影响匝到匝寄生电容的可能性。还注意到，较高的分段屏蔽件提供更大的Q，但显然代价是谐振频率对外部电介质的灵敏度略微增加。还注意到，在该模拟中，屏蔽配置的Q因数当被放置在皮肤上时下降28％，而在分段配置的情况下当被放置在皮肤上时Q因数下降18％，并且分段配置的自由空间Q因数仅比未屏蔽标签的自由空间配置低11％。模拟6显示，皮肤上的分段配置向NFC集成电路递送与自由空间中的未屏蔽配置几乎相同的电压。
本发明的实施方案包括以下列举项。
项目1.一种屏蔽天线，所述屏蔽天线包括：
螺旋天线，所述螺旋天线包括多个基本上同心的环路；以及
屏蔽件，所述屏蔽件设置在螺旋天线上，并且包括多个电隔离的
导电区段，所述多个电隔离的导电区段形成规则的图案，使得在顶部平面图中，至少一个区段与至少两个环路的一部分重叠，并且至少一对相邻的导电区段在其间限定电绝缘间隙。
项目2.根据项目1所述的屏蔽天线，其中所述屏蔽件仅设置在所述螺旋天线的一侧上。
项目3.根据项目1至项目2中任一项所述的屏蔽天线，其中每个区段与至少两个环路的一部分重叠。
项目4.根据项目1至项目3中任一项所述的屏蔽天线，其中每个区段与至少三个环路的一部分重叠。
项目5.根据项目1至项目3中任一项所述的屏蔽天线，其中每个区段与至少四个环路的一部分重叠。
项目6.根据项目1至项目5中任一项所述的屏蔽天线，其中每个区段至少在所述屏蔽件的最内周边和最外周边之间延伸。
项目7.根据项目1至项目6中任一项所述的屏蔽天线，其中在室温下并且在约10MHz的频率下，至少一个区段的相对磁导率的实部在约1至约10的范围内。
项目8.根据项目1至项目6中任一项所述的屏蔽天线，其中在室温下并且在约10MHz的频率下，每个区段的相对磁导率的实部在约1至约10的范围内。
项目9.根据项目1至项目8中任一项所述的屏蔽天线，其中在顶部平面图中，所述屏蔽件和所述天线的相应的最内周边和最外周边基本上彼此重合。
项目10.根据项目1至项目9中任一项所述的屏蔽天线，其中所述多个电隔离的导电区段中的每个导电区段为多边形。
项目11.根据项目1至项目9中任一项所述的屏蔽天线，其中所述多个电隔离的导电区段中的每个导电区段为四边形。
项目12.根据项目1至项目11中任一项所述的屏蔽天线，其中在俯视平面图中每对相邻的导电区段在其间限定电绝缘间隙。
项目13.根据项目12所述的屏蔽天线，其中所述间隙的最大宽度比所述相邻的导电区段中的每个导电区段的最小横向尺寸小至少10倍。
项目14.根据项目12所述的屏蔽天线，其中在顶部平面图中，所述间隙的最小宽度比所述相邻的导电区段中的每个导电区段的最大横向尺寸大至少10倍。
项目15.根据项目1至项目14中任一项所述的屏蔽天线，其中当所述屏蔽天线被平放时，所述多个电隔离的导电区段中的所述导电区段位于同一平面中。
项目16.根据项目1至项目15中任一项所述的屏蔽天线，其中当所述屏蔽天线被平放时，所述多个电隔离的导电区段中的没有两个导电区段彼此重叠。
项目17.根据项目1至项目16中任一项所述的屏蔽天线，其中在顶部平面图中，至少一个区段与每个环路的一部分重叠。
项目18.根据项目1至项目16中任一项所述的屏蔽天线，其中在顶部平面图中，每个区段与每个环路的一部分重叠。
项目19.根据项目1至项目15中任一项所述的屏蔽天线，包括电介质层，所述电介质层设置在所述螺旋天线和所述屏蔽件之间。
项目20.根据项目1至项目19中任一项所述的屏蔽天线，其中所述螺旋天线具有多边形形状。
项目21.根据项目1至项目20中任一项所述的屏蔽天线，其中在顶部平面图中，至少一个导电区段与同一环路的两个间隔开的部分重叠。
项目22.根据项目1至项目20中任一项所述的屏蔽天线，其中在顶部平面图中，每个导电区段与同一环路的两个间隔开的部分重叠。
项目23.根据项目1至项目22中任一项所述的屏蔽天线，其中在顶部平面图中，至少一个导电区段在重叠区域中与所述至少两个环路中的每个环路的一部分重叠，所述至少一个导电区段的第一边缘基本上在所述重叠区域处垂直于所述环路。
项目24.根据项目1至项目22中任一项所述的屏蔽天线，其中在顶部平面图中，每个导电区段在重叠区域中与所述至少两个环路中的每个环路的一部分重叠，所述导电区段的第一边缘基本上在所述重叠区域处垂直于所述环路。
项目25.根据项目24所述的屏蔽天线，其中所述区段的不同的第二边缘在所述重叠区域处基本上垂直于所述环路。
项目26.根据项目1至项目25中任一项所述的屏蔽天线，其中所述天线包括用于安装集成电路的垫部分，所述屏蔽件包括在顶部平面图中基本上与所述垫部分共延的区段。
项目27.根据项目1至项目26中任一项所述的屏蔽天线，其中所述天线包括用于安装集成电路的焊盘部分，所述屏蔽件包括组合起来且在顶部平面图中基本上与所述垫部分共延的两个或多个区段。
项目28.根据项目1至项目27中任一项所述的屏蔽天线，其中至少一个区段为电浮动的。
项目29.根据项目1至项目28中任一项所述的屏蔽天线，其中每个区段为电浮动的。
项目30.根据项目1至项目29中任一项所述的屏蔽天线，其中至少两个区段处于不同的电位。
项目31.根据项目1至项目30中任一项所述的屏蔽天线，其中所述屏蔽件基本上为平面的。
项目32.根据项目1至项目31中任一项所述的屏蔽天线，其中所述导电区段基本上整体形成于基底上。
项目33.根据权利要求1所述的屏蔽天线，其中每个区段具有小于约10欧姆/平方的片电阻。
项目34.根据项目1至项目33中任一项所述的屏蔽天线，其中每个区段具有小于约1欧姆/平方的片电阻。
项目35.根据项目1至项目33中任一项所述的屏蔽天线，其中每个区段具有小于约0.3欧姆/平方的片电阻。
项目36.根据项目1至项目33中任一项所述的屏蔽天线，其中每个区段具有小于约0.05欧姆/平方的片电阻。
项目37.根据项目1至项目36中任一项所述的屏蔽天线，其中在顶部平面图中，所述区段覆盖所述天线的投影区域的至少5％。
项目38.根据项目1至项目37中任一项所述的屏蔽天线，其中对于至少一个区段，内接在所述至少一个区段中的最大圆的直径比所述至少一个区段的最大横向尺寸小至少5倍。
项目39.根据项目1至项目38中任一项所述的屏蔽天线，其中所述导电区段包含铜、银、金、镍、锡、碳、炭黑、铝、铟、锌、硅、铁、钨、铂、钛和铅中的一种或多种。
项目40.根据项目1至项目39中任一项所述的屏蔽天线，其中所述导电区段包含金属合金。
项目41.根据项目1至项目39中任一项所述的屏蔽天线，其中所述导电区段包含至少两种不同的材料。
项目42.根据项目1至项目39中任一项所述的屏蔽天线，其中所述导电区段包含分散在树脂中的导电颗粒。
项目43.一种射频识别(RFID)标签，所述RFID标签具有谐振频率，并且适于在所述谐振频率下与远程收发器进行无线通信，所述RFID标签包括：
天线，所述天线包括多个基本上同心的环路；以及
屏蔽件，所述屏蔽件设置在所述天线上，并且包括多个电隔离的金属区段，所述屏蔽件在谐振频率下降低了所述天线的自由空间质量因数小于约40％，使得当所述RFID标签邻近具有约30的相对介电常数的实部和约0.125欧姆/米的电阻率的物体放置时(所述屏蔽件设置在所述天线和所述物体之间)，所述RFID标签的所述屏蔽频率偏移小于约5％。
项目44.根据项目43所述的RFID标签，使得当所述RFID标签邻近具有约30的相对电介电常数的实部和约0.125欧姆/米的电阻率的物体放置时(所述屏蔽件设置在所述天线和所述表面之间)，所述天线的电抗在约10MHz的频率下偏移小于约10％。
项目45.根据项目43至项目44中任一项所述的RFID标签，其中所述物体沿至少两个相互正交的方向具有约0.125欧姆/米的电阻率。
项目46.根据项目43至项目44中任一项所述的RFID标签，其中所述物体沿三个相互正交的方向具有约0.125欧姆/米的电阻率。
项目47.根据项目43中任一项所述的RFID标签，其中所述物体沿第一方向具有约0.125欧姆/米的电阻率，并且沿正交的第二方向具有不同的电阻率。
项目48.根据项目43至项目47中任一项所述的RFID标签，其中所述天线的所述电抗在约10MHz的频率下偏移小于约8％。
项目49.根据项目43至项目47中任一项所述的RFID标签，其中所述天线的所述电抗在约10MHz的频率下偏移小于约6％。
项目50.根据项目43至项目47中任一项所述的RFID标签，其中所述天线的所述电抗在约10MHz的频率下偏移小于约4％。
项目51.根据项目43至项目47中任一项所述的RFID标签，其中所述天线的所述电抗在约10MHz的频率下偏移小于约2％。
项目52.根据项目43至项目51中任一项所述的RFID标签，其中所述屏蔽件降低所述天线的所述自由空间质量因数小于约30％。
项目53.根据项目43至项目51中任一项所述的RFID标签，其中所述屏蔽件降低所述天线的所述自由空间质量因数小于约20％。
项目54.根据项目43至项目51中任一项所述的RFID标签，其中所述屏蔽件降低所述天线的所述自由空间质量因数小于约15％。
项目55.根据项目43至项目54中任一项所述的RFID标签，其中所述RFID标签的所述谐振频率偏移小于约4％。
项目56.根据项目43至项目54中任一项所述的RFID标签，其中所述RFID标签的所述谐振频率偏移小于约3％。
项目57.根据项目43至项目54中任一项所述的RFID标签，其中所述RFID标签的所述谐振频率偏移小于约2.5％。
项目58.根据项目43至项目54中任一项所述的RFID标签，其中所述RFID标签的所述谐振频率偏移小于约2％。
项目59.一种屏蔽天线，所述屏蔽天线包括：
天线；
第一屏蔽件，所述第一屏蔽件设置在所述天线上，并且包括多个间隔开的导电的第一区段；以及
第二屏蔽件，所述第二屏蔽件设置在所述天线上，并且包括多个间隔开的导电的第二区段，使得在顶部平面图中，至少一个第一区段与至少两个相邻的第二区段中的每个部分地重叠，并且至少一个第二区段与至少两个相邻的第一区段中的每个部分地重叠。
项目60.根据项目59所述的屏蔽天线，其中每个第一区段与至少两个相邻的第二区段中的每个部分地重叠，并且每个第二区段与至少两个相邻的第一区段中的每个部分地重叠。
项目61.根据项目59至项目60中任一项所述的屏蔽天线，其中所述第一屏蔽件和所述第二屏蔽件设置在所述天线的同一侧上。
项目62.一种屏蔽天线，所述屏蔽天线包括：
天线；
第一屏蔽件，所述第一屏蔽件设置在所述天线上，并且包括由多个第一间隙隔开的多个导电第一区段；以及
第二屏蔽件，所述第二屏蔽件设置在所述天线上，并且包括由多个第二间隙隔开的多个导电第二区段，使得在顶部平面图中，至少一个第一间隙被第二区段完全重叠，并且至少一个第二间隙被第一区段完全重叠。
项目63.根据项目62所述的屏蔽天线，其中每个第一间隙被第二区段完全重叠，并且每个第二间隙被第一区段完全重叠。
项目64.根据项目62至项目63中任一项所述的屏蔽天线，其中所述第一屏蔽件和所述第二屏蔽件设置在所述天线的同一侧上。
项目65.一种屏蔽天线，所述屏蔽天线包括：
天线，所述天线包括导电迹线，所述导电迹线在所述天线的第一端和第二端之间沿所述迹线的长度延伸；以及
屏蔽件，所述屏蔽件设置在所述天线上，并且包括形成规则图案的多个间隔开的电隔离的导电细长区段，每个区段沿所述区段的长度方向伸长，使得在顶部平面图中，每个区段沿所述迹线的所述长度在至少两个不同的位置处横穿所述导电迹线，所述区段的所述长度方向在所述至少两个不同的位置中的每个处垂直于所述迹线。
项目66.根据项目65所述屏蔽天线，其中所述屏蔽件是平面的。
项目67.根据项目65至项目66中任一项所述的屏蔽天线，其中所述细长区段中的至少一些基本上为L形。
项目68.根据项目65至项目66中任一项所述的屏蔽天线，其中所述细长区段中的至少一些基本上为U形。
项目69.根据项目65至项目68中任一项所述的屏蔽天线，其中所述细长区段中的至少一些基本上垂直于至少一些其它细长区段。
项目70.根据项目65至项目69中任一项所述的屏蔽天线，其中至少一个细长区段的电导率大于约1.0×107姆欧/米。
项目71.根据项目65至项目69中任一项所述的屏蔽天线，其中每个细长区段的电导率大于约1.0×107姆欧/米。
项目72.根据项目65至项目69中任一项所述的屏蔽天线，其中至少一个细长区段的电导率大于约2.0×107姆欧/米。
项目73.根据项目65至项目69中任一项所述的屏蔽天线，其中每个细长区段的电导率大于约2.0×107姆欧/米。
项目74.根据项目65至项目69中任一项所述的屏蔽天线，其中每个细长区段的电阻小于约1欧姆/平方。
项目75.根据项目65至项目69中任一项所述的屏蔽天线，其中每个细长区段的电阻小于约0.1欧姆/平方。
项目76.根据项目65至项目69中任一项所述的屏蔽天线，其中每个细长区段的电阻小于约0.01欧姆/平方。
项目77.一种屏蔽天线，所述屏蔽天线包括：
天线，所述天线包括形成多个基本上同心的环路的导电细长迹线；以及
屏蔽件，所述屏蔽件设置在所述天线上，所述屏蔽件增加所述环路之间的耦合电容至少2倍，并且增加所述细长迹线的有效电阻小于2倍。
项目78.根据项目77所述的屏蔽天线，其中所述屏蔽件包括多个间隔开的电隔离的导电区段。
项目79.一种射频识别(RFID)标签，所述RFID标签具有谐振频率，并且适于在所述谐振频率下与远程收发器进行无线通信，所述RFID标签包括：
天线；以及
屏蔽件，所述屏蔽件设置在所述天线上，并且包括多个电隔离的导电区段，每对相邻的导电区段在其间限定电绝缘的非零间隙，所述非零间隙小于约1.3mm，每个区段为细长的并且具有长度和宽度，所述宽度小于约0.2mm，使得当所述RFID标签邻近物体(所述物体具有约30的相对介电常数的实部和约00125欧姆/米的电阻率)放置时(所述屏蔽件设置在所述天线和所述表面之间)，所述RFID标签的所述谐振频率偏移小于约5％。
项目80.根据项目79所述的RFID标签，其中所述RFID标签的所述谐振频率偏移超过约0.5％。
项目81.根据项目79所述的RFID标签，其中所述RFID标签的所述谐振频率偏移约0.5％至约4％之间。
项目82.根据项目79至项目81中任一项所述的RFID标签，其中非所述零间隙大于约0.5mm。
项目83.根据项目79至项目81中任一项所述的RFID标签，其中所述非零间隙大于约0.7mm。
项目84.根据项目79至项目83中任一项所述的RFID标签，其中所述宽度大于约0.02mm。
项目85.根据项目79至项目83中任一项所述的RFID标签，其中所述宽度大于约0.05mm。
项目86.根据项目79至项目83中任一项所述的RFID标签，其中所述该宽度大于约0.07mm。
项目87.根据项目79至项目83中任一项所述的RFID标签，其中所述宽度在约0.07mm至约0.13mm的范围内。
除非另外指明，否则本说明书和权利要求书中所使用的表达特征尺寸、量和物理特性的所有数在所有情况下均应理解成由术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容来寻求获得的期望特性而变化。由端点表述的数值范围的使用包括该范围内的所有数字(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)以及该范围内的任何范围。
该发明的各种修改和更改对于本领域中的技术人员将是显而易见的，并且应当理解，该公开的范围不限于本文所阐述的例示性实施方案。例如，读者应当认为一个公开的实施方案中的特征部也可应用于所有其他公开的实施方案，除非另外指明。

Claims (10)

1.一种屏蔽天线，其特征在于包括：
螺旋天线，所述螺旋天线包括多个基本上同心的环路；和
屏蔽件，所述屏蔽件设置在所述螺旋天线上，并且包括多个电隔离的导电区段，所述多个电隔离的导电区段形成规则的图案，使得在顶部俯视图中，至少一个区段与至少两个环路的一部分重叠，并且至少一对相邻的导电区段在其间限定电绝缘间隙。
2.根据权利要求1所述的屏蔽天线，其中所述屏蔽件仅设置在所述螺旋天线的一侧上。
3.根据权利要求1所述的屏蔽天线，其中当所述屏蔽天线被平放时，所述多个电隔离的导电区段中没有两个导电区段彼此重叠。
4.根据权利要求1所述的屏蔽天线，其中在顶部俯视图中，每个导电区段在重叠区域中与所述至少两个环路中的每个环路的一部分重叠，所述导电区段的第一边缘在所述重叠区域处基本上垂直于所述环路。
5.一种射频识别RFID标签，所述RFID标签具有谐振频率，并且适于在所述谐振频率下与远程收发器进行无线通信，其特征在于所述RFID标签包括：
天线，所述天线包括多个基本上同心的环路；以及
屏蔽件，所述屏蔽件设置在所述天线上，并且包括多个电隔离的金属区段，所述屏蔽件在谐振频率处降低了所述天线的自由空间质量因数小于约40％，使得当所述RFID标签邻近物体放置时，所述RFID标签的所述谐振频率偏移小于约5％，其中所述物体具有约30的相对介电常数的实部和约0.125欧姆/米的电阻率，以及所述屏蔽件设置在所述天线和所述物体之间。
6.一种屏蔽天线，其特征在于包括：
天线；
第一屏蔽件，所述第一屏蔽件设置在所述天线上，并且包括多个间隔开的导电的第一区段；以及
第二屏蔽件，所述第二屏蔽件设置在所述天线上，并且包括多个间隔开的导电的第二区段，使得在顶部俯视图中，至少一个第一区段与至少两个相邻的第二区段中的每个均部分地重叠，并且至少一个第二区段与至少两个相邻的第一区段中的每个均部分地重叠。
7.一种屏蔽天线，其特征在于包括：
天线；
第一屏蔽件，所述第一屏蔽件设置在所述天线上，并且包括由多个第一间隙隔开的多个导电的第一区段；以及
第二屏蔽件，所述第二屏蔽件设置在所述天线上，并且包括由多个第二间隙隔开的多个导电的第二区段，使得在顶部俯视图中，至少一个第一间隙被第二区段完全重叠，并且至少一个第二间隙被第一区段完全重叠。
8.一种屏蔽天线，其特征在于包括：
天线，所述天线包括导电迹线，所述导电迹线在所述天线的第一端和第二端之间沿所述迹线的长度延伸；以及
屏蔽件，所述屏蔽件设置在所述天线上，并且包括形成规则图案的多个间隔开的电隔离的导电细长区段，每个区段沿所述区段的长度方向延伸，使得在顶部俯视图中，每个区段沿所述迹线的长度在至少两个不同的位置处横穿所述导电迹线，所述区段的长度方向在所述至少两个不同的位置中的每个位置处垂直于所述迹线。
9.一种屏蔽天线，其特征在于包括：
天线，所述天线包括形成多个基本上同心的环路的导电细长迹线；以及
屏蔽件，所述屏蔽件设置在所述天线上，所述屏蔽件增加所述环路之间的耦合电容至少2倍，并且增加所述细长迹线的有效电阻小于2倍。
10.一种射频识别RFID标签，所述RFID标签具有谐振频率，并且适于在所述谐振频率下与远程收发器进行无线通信，其特征在于所述RFID标签包括：
天线；以及
屏蔽件，所述屏蔽件设置在所述天线上，并且包括多个电隔离的导电区段，每对相邻的导电区段在其间限定电绝缘的非零间隙，所述非零间隙小于约1.3mm，每个区段为细长的并且具有长度和宽度，所述宽度小于约0.2mm，使得当所述RFID标签邻近物体放置时，所述RFID标签的所述谐振频率偏移小于约5％，其中所述物体具有约30的相对介电常数的实部和约0.125欧姆/米的电阻率，以及所述屏蔽件设置在所述天线和表面之间。
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