TWM634544U - 天線、及包含該天線之電磁波傳遞單元與具有電磁波傳遞功能之線材 - Google Patents

Abstract

本新型係關於一種天線，該天線包含線芯及金屬層，且該金屬層沿該線芯之長度方向不相重疊地以螺旋纏繞之方式包覆該線芯之表面。該天線可應用於電磁波傳遞單元中，例如可作為無線射頻辨識(radio frequency identification，RFID)或近場通信單元(near field communication，NFC)之天線，該電磁波傳遞單元可進一步集成至線材中，形成具有電磁波傳遞功能之線材，如RFID紗線(yarn)、RFID帶(strip)等。

Description

天線、及包含該天線之電磁波傳遞單元與具有電磁 波傳遞功能之線材

本新型係關於一種天線，特別是關於一種使用金屬層以不相重疊且螺旋纏繞的方式包覆具有可撓性之線芯的天線。

近年來隨著無線通訊技術的進步，目前已發展出可以藉由無線電訊號識別特定目標並讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或者光學接觸的技術，例如無線射頻辨識(radio frequency identification，RFID)技術或近場通信(near-field communication，NFC)技術。無線通訊的應用領域十分廣泛，除了將射頻標籤附著於物品上，用於對庫存、資產、人員等的追蹤與管理外，亦可運用於電子收費系統、門禁管制等用途。例如，紡織業中已發展出將無線射頻標籤融合於紗線(RFID紗線)的技術，無論是應用在服裝履歷或是生產履歷上，都是極佳的識別工具。

RFID與NFC技術均係利用設置於晶片上之天線來發送及/或接收無線電波訊號。目前均係採用如圖1所示的金屬絞線作為天線，但金屬絞線的耐彎折性不佳，應用於紡織品時，亦無法耐受多次水洗。縱使增 加金屬絞線的線徑，對於耐彎折性或耐水洗性的提升仍屬有限，且將影響消費者穿戴時之舒適性。

有鑑於上述技術問題，本新型旨在提供一種天線，其具有可撓、耐彎折、耐洗滌、且發送及接收無線電波能力優異等優點。

因此，本新型之一目的在於提供一種天線，該天線包含：線芯，以及金屬層，沿該線芯之長度方向不相重疊地以螺旋纏繞之方式包覆該線芯之表面。

於本新型之部分實施態樣中，該金屬層係有間距地以螺旋纏繞之方式包覆該線芯之表面。

於本新型之部分實施態樣中，該金屬層係由複數條金屬帶所構成，各該金屬帶彼此不相重疊，並沿該線芯之長度方向以螺旋纏繞之方式包覆該線芯之表面。

於本新型之部分實施態樣中，該金屬層之材料係選自以下群組：銅、銅合金、具有金屬鍍層之銅、具有金屬鍍層之銅合金、鋼、具有金屬鍍層之鋼、鎳、鎳合金、具有金屬鍍層之鎳、具有金屬鍍層之鎳合金、及其組合。

於本新型之部分實施態樣中，該線芯係由天然纖維、人造纖維、金屬纖維、或前述之組合所構成。該人造纖維包含彈性纖維、液晶聚合物纖維、防彈纖維、或前述之任意組合。

本新型之另一目的在於提供一種電磁波傳遞單元，該電磁波傳遞單元包含如上所述之天線。

於本新型之部分實施態樣中，該電磁波傳遞單元係一無線通訊單元，具有無線電波發送功能或無線電波接收功能，或者具有無線電波傳輸及接收功能。

於本新型之部分實施態樣中，該無線通訊單元係無線射頻辨識(RFID)單元或近場通信單元(NFC)。

本新型之另一目的在於提供一種具電磁波傳遞功能之線材，紗線，包含集成至該線材之如上所述之電磁波傳遞單元。所述線材之實例包括但不限於紗線。

為使本新型之上述目的、技術特徵及優點能更明顯易懂，下文係以部分具體實施態樣進行詳細說明。

11、21、31、41、51:天線

211、311:線芯

213、313:金屬層

D:間距

43:RFID晶片

53:轉盤

55:夾具

圖1係先前技術之天線示意圖。

圖2係本新型天線之一實施態樣之示意圖。

圖3係本新型天線之另一實施態樣之示意圖。

圖4係本新型線材之一實施態樣示意圖。

圖5係用於進行耐彎折測試之設備之示意圖。

以下將具體地描述根據本新型之部分具體實施態樣；惟，在不背離本新型之精神下，本新型尚可以其他不同形式之態樣來實踐，不應將本新型保護範圍限於所述具體實施態樣。

在所附的圖式中，相似的元件係以相似的元件符號代表。為了清楚，可能誇大各元件及區域的尺寸，而未以實際比例繪製。

除非文中有另外說明，於本說明書中(尤其是在後附專利申請範圍中)所使用之「一」、「該」及類似用語應理解為包含單數及複數形式。

除非文中有另外說明，於本說明書及專利申請範圍中所使用之用語「A及/或B」旨在涵蓋包含A的情況、包含B的情況、以及包含A及B的情況。例如，「發送及/或接收無線電波訊號」旨在涵蓋「發送無線電波訊號」的情況、「接收無線電波訊號」的情況、以及「發送及接收無線電波訊號」的情況。

本新型對照於現有技術的功效尤其在於，所提供之天線具有可撓、耐洗滌、耐彎折的優點，並且具有改良的無線電波發送及接收功能。以下就本新型天線、及包含該天線之電磁波傳遞單元與具有電磁波傳遞功能之線材提供詳細說明。

1.天線

圖2係本新型天線之一實施態樣之示意圖。如圖所示，天線21包含線芯211以及金屬層213，其中金屬層213沿該線芯之長度方向不相重疊地以螺旋纏繞之方式包覆該線芯之表面。

本新型天線之尺寸可視實際應用調整。以應用於無線射頻辨識(RFID)單元、近場通信單元(NFC)等無線通訊領域為例，本新型天線之直徑較佳小於0.5毫米，更佳小於0.4毫米，例如直徑可為0.4毫米、0.39毫米、0.38毫米、0.37毫米、0.36毫米、0.35毫米、0.34毫米、0.34毫米、0.33毫米、0.32毫米、0.31毫米、0.30毫米、0.29毫米、0.28毫米、0.27毫米、0.26毫米、0.25毫米、0.2毫米、0.15毫米、或0.1毫米，或介於由上述任二數值所構成之範圍。

1.1.金屬層

於圖2所示之實施態樣中，金屬層213係以間距D螺旋纏繞包覆線芯211之表面，其中間距D之大小並無限制，且可為0，亦即金屬層213亦可無間距地以螺旋纏繞之方式包覆該線芯之表面。於不受理論限制下，咸信透過有間距地螺旋纏繞之方式有助於進一步提升本新型天線之可撓性、耐彎折性、耐洗滌性等性質。

於本新型天線中，金屬層可由單一金屬帶螺旋纏繞而成(如圖2所示意)，亦可由複數條金屬帶所構成。圖3所示為本新型天線之另一實施態樣之示意圖，其中天線31之金屬層313由複數條金屬帶所構成，各該金屬帶彼此不相重疊，並沿線芯311之長度方向以螺旋纏繞之方式包覆該線芯之表面，所述纏繞可以有間距或無間距的方式進行。金屬帶之數目並無限制，可依所欲包覆之線芯之尺寸或所使用之金屬帶之尺寸調整。於本新型之部分實施態樣中，金屬層313可由2至12條金屬帶所構成，如由2條、3 條、4條、5條、6條、7條、8條、9條、10條、11條、或12條金屬帶所構成，但本新型並不限於此。

本新型天線之金屬層之材料並無特殊限制，可為採用任何習知可提供天線功能之材料。習知可提供天線功能之材料的實例包括但不限於選自以下群組者：銅、銅合金、具有金屬鍍層之銅、具有金屬鍍層之銅合金、鋼、具有金屬鍍層之鋼、鎳、鎳合金、具有金屬鍍層之鎳、具有金屬鍍層之鎳合金、及其組合。所述鋼的實例包括但不限於不鏽鋼。所述具有金屬鍍層之鋼的實例包括但不限於銅包鋼，例如黃銅包鋼。所述銅合金的實例包括但不限於銀銅合金、錫銅合金、黃銅、青銅、及前述之複合物。於本新型之後附實施例中，金屬層之材料係銀銅合金銅箔。

1.2.線芯

於本新型天線中，線芯可由單條或多條線所構成，且於線芯由多條線所構成之態樣中，所述線之數目並無限制，可依所需線芯尺寸或所使用之線的線徑調整。

線芯之材料並無特殊限制，且可為金屬或非金屬材料。於本新型之部分實施態樣中，線芯係由天然纖維、人造纖維、金屬纖維、或前述之組合所構成。所述人造纖維之實例包括但不限於彈性纖維、液晶聚合物纖維、防彈纖維、及前述之複合纖維。於本新型後附實施例中，線芯係由Technora高強力纖維所構成。

1.3.視需要之保護層

於本新型之部分實施態樣中，天線可進一步包含保護層，沿該線芯之長度方向包覆該金屬層，以保護天線不受外在因素損壞。保護層之材料可使用本新型所屬技術領域中習知之材料，例如聚對酞酸乙二酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、矽氧橡膠(silicone rubber)、熱塑性彈性體(TPE)等。

2.電磁波傳遞單元

本新型天線具有優異之耐洗滌性、耐彎折性及電磁波傳遞能力，可應用於各種涉及電磁波傳遞之技術領域。因此，本新型亦提供一種電磁波傳遞單元，其包含本新型天線。

於本新型之部分實施態樣中，該電磁波傳遞單元係無線通訊單元，所述無線通訊單元可為具有無線電波發送功能之無線通訊單元，或具有無線電波接收功能之無線通訊單元，或者是兼具有無線電波發送及接收功能之無線通訊單元。所述無線通訊單元之實例包括但不限於無線射頻辨識(RFID)單元與近場通信單元(NFC)，所述RFID單元係包含RFID晶片以及電性連接至RFID晶片之本新型天線，所述NFC單元係包含NFC晶片以及電性連接至NFC晶片之本新型天線。有關電磁波傳遞單元除天線外之其他元件，乃相關技術領域技術人員所熟知者，且非本新型之技術重點所在，於此不加贅述。

3.具電磁波傳遞功能之線材

本新型之電磁波傳遞單元所使用之天線具有可撓、耐洗滌、耐彎折等特性，特別適合集成至線材中，提供具有電磁波傳遞功能之線材。 因此，本新型亦提供一種具電磁波傳遞功能之線材，包含集成至該線材之本新型電磁波傳遞單元，所述將電磁波傳遞單元集成至線材旨在涵蓋各種將電磁波傳遞單元穩固附於線材之手段，包括將電磁波傳遞單元包覆於線材之中，以及將電磁波傳遞單元固著於線材之表面等。

圖4係本新型具電磁波傳遞功能之線材之一實施態樣，其係一紗線，其中包含利用紡紗製程併入紗線之中的RFID單元，該RFID單元包含RFID晶片43以及電性連接至RFID晶片之本新型天線41。該紗線可用於製備具RFID功能之紡織品。

4.實施例

以下，為了具體說明實施態樣，提供實施例進行說明，但本新型並不限定於以下實施例。

4.1 測量方式說明

[耐彎折測試]

以圖5所示意之設備進行耐彎折測試，其中將天線51一端固定於一可旋轉之轉盤53上的夾具55(R角：2.0)，另一端懸垂200公克重的砝碼，使天線垂直於地面且承受200公克重的力。使轉盤53來回旋轉以模擬彎折(旋轉幅度：280°；轉速：100rpm)，每280°旋轉代表一次彎折，記錄天線斷裂前可承受之彎折次數。

[耐洗滌測試]

根據ISO 6330標準方法進行測試。

[訊號強度測試]

利用電子標籤量測系統(型號：Tagformance® Pro，購自Voyantic)測量天線訊號強度，量測頻率為850MHz至1100MHz。

4.2 天線性質之測量

以Technora高強力纖維作為線芯，並以銀銅合金銅箔作為金屬層，形成外徑為0.15毫米之實施例1之天線。比較例1係沒有線芯且僅以漆包銅絞線(規格：0.04毫米/7條)構成之天線。依照前文所載方法，對實施例1及比較例1之天線進行耐彎折測試、耐洗滌測試及訊號強度測試，並將結果紀錄於表1至表3中。

如表1至表3所示，本新型天線在耐彎折測試及耐洗滌測試中均獲得優異的結果。相較於比較例1，本新型天線可耐受超過20倍的彎折次數，且即使經過2倍的洗滌次數，訊號強度仍可維持在100%，比較例1之天線則已不具備訊號傳輸能力。此外，本新型天線之訊號讀取距離相較於比較例1之態樣可提高1.33倍，亦即訊號讀取距離提高33%。

上述實施例僅為例示性說明本新型之功效，並闡述本新型之技術特徵，而非用於限制本新型之保護範疇。任何熟悉本技術者可輕易完成之改變或安排，均屬本新型所主張之範圍。因此，本新型之權利保護範圍係如後附申請專利範圍所列。

21:天線

211:線芯

213:金屬層

D:間距

Claims (10)

1. 一種天線，包含： 線芯，以及 金屬層，沿該線芯之長度方向不相重疊地以螺旋纏繞之方式包覆該線芯之表面。
2. 如請求項1所述之天線，其中該金屬層係有間距地以螺旋纏繞之方式包覆該線芯之表面。
3. 如請求項1所述之天線，其中該金屬層由複數條金屬帶所構成，各該金屬帶彼此不相重疊，並沿該線芯之長度方向以螺旋纏繞之方式包覆該線芯之表面。
4. 如請求項1所述之天線，其中該金屬層之材料係選自以下群組：銅、銅合金、具有金屬鍍層之銅、具有金屬鍍層之銅合金、鋼、具有金屬鍍層之鋼、鎳、鎳合金、具有金屬鍍層之鎳、具有金屬鍍層之鎳合金、及其組合。
5. 如請求項1至4中任一項所述之天線，其中該線芯係由天然纖維、人造纖維、金屬纖維、或前述之組合所構成。
6. 如請求項5所述之天線，其中該人造纖維包含彈性纖維、液晶聚合物纖維、防彈纖維、或前述之任意組合。
7. 一種電磁波傳遞單元，包含如請求項1至6中任一項所述之天線。
8. 如請求項7所述之電磁波傳遞單元，其係一無線通訊單元，具有無線電波發送功能或無線電波接收功能，或者具有無線電波發送及接收功能。
9. 如請求項8所述之電磁波傳遞單元，其中該無線通訊單元係無線射頻辨識（radio frequency identification，RFID）單元或近場通信單元（near field communication，NFC）。
10. 一種具電磁波傳遞功能之線材，包含集成至該線材之如請求項7至9中任一項所述之電磁波傳遞單元。

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