智能電源的制作方法
【專利摘要】本文描述了具有導(dǎo)電體、磁轉(zhuǎn)向器和通信裝置的制品。磁轉(zhuǎn)向器定位在導(dǎo)電體的外表面上。磁轉(zhuǎn)向器覆蓋導(dǎo)電體的大部分的外表面。通信裝置定位在轉(zhuǎn)向器的外表面上或者可凹入其中。通信裝置能夠與閱讀器信號(hào)耦合。
【專利說明】智能電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及便攜式電源，更具體地涉及電池。
【背景技術(shù)】
[0002]電池用于各種各樣的消費(fèi)品。一些電池是可再充電的，而其它電池是一次性的。利用可再充電電池的一些裝置對(duì)使用者提供有關(guān)電池的剩余能量水平的指示，例如移動(dòng)電話、MP3播放器、電動(dòng)牙刷等。然而，有些利用可再充電電池的裝置不對(duì)消費(fèi)者提供有關(guān)剩余能量水平的指示。類似地，利用一次性電池的裝置通常不對(duì)消費(fèi)者提供有關(guān)一次性電池的剩余能量水平的指示。對(duì)于那些不對(duì)消費(fèi)者提供剩余能量水平指示的裝置來說，通常在電池(可再充電的或一次性的)中剩余能量水平低的唯一指示形式是裝置性能的劣化。雖然消費(fèi)者取出電池并在電池測(cè)試器中對(duì)其進(jìn)行測(cè)試是可行的，但這樣是不方便的，因?yàn)楸仨殢难b置中取出每個(gè)電池并進(jìn)行測(cè)試，然后在裝置內(nèi)進(jìn)行更換。
[0003]因此，需要這樣的裝置以及方法，其允許消費(fèi)者檢查一次性和/或可再充電電池的剩余電量水平，同時(shí)電池仍在運(yùn)行的裝置內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一種具有信號(hào)通信裝置的物體，所述物體具有外表面，所述物體還包括:定位在所述物體的外表面上的RFID標(biāo)簽，所述RFID標(biāo)簽具有諧振頻率和天線；和至少一個(gè)無源中繼器，其具有與所述RFID標(biāo)簽的諧振頻率相同的諧振頻率，所述至少一個(gè)無源中繼器定位在所述物體鄰近所述RFID標(biāo)簽的外表面上，使得所述RFID標(biāo)簽與閱讀器之間的信號(hào)耦合增加大于約10%。
[0005]一種包括第一物體和第二物體的系統(tǒng)，所述第一物體和所述第二物體中的每個(gè)具有外表面，所述系統(tǒng)還包括:定位在所述第一物體的外表面上的第一 RFID標(biāo)簽,所述第一RFID標(biāo)簽具有諧振頻率和天線；和定位在所述第一物體的外表面上的第二 RFID標(biāo)簽，所述第二 RFID標(biāo)簽具有與所述第一 RFID標(biāo)簽的諧振頻率類似的諧振頻率，其中所述第一 RFID標(biāo)簽和所述第二 RFID標(biāo)簽向閱讀器提供數(shù)據(jù)，并且其中所述第二 RFID標(biāo)簽鄰近所述第一RFID標(biāo)簽定位，使得所述第一 RFID標(biāo)簽與閱讀器之間的信號(hào)耦合增加大于約10%。
[0006]一種電子組件，包括:包括凹陷部的主體；至少一個(gè)設(shè)置在所述凹陷部內(nèi)的一次性電源或可再充電電源，所述至少一個(gè)一次性電源或可再充電電源包括設(shè)置在所述至少一個(gè)一次性電源或可再充電電源的外表面上的RFID標(biāo)簽，所述RFID標(biāo)簽具有第一諧振頻率；蓋，其能夠接合所述主體，使得當(dāng)所述蓋接合所述主體時(shí)，所述至少一個(gè)一次性電源或可再充電電源被覆蓋；和鄰近所述RFID標(biāo)簽設(shè)置的無源中繼器，所述無源中繼器具有第二諧振頻率，其中所述第一和所述第二諧振頻率是類似的。
[0007]—種制品,包括:導(dǎo)電體；定位在所述導(dǎo)電體的外表面上的磁轉(zhuǎn)向器，所述磁轉(zhuǎn)向器覆蓋所述導(dǎo)電體的大部分的外表面；和能夠與閱讀器信號(hào)耦合的通信裝置?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0008]要理解的是，前面的一般性描述和以下的【具體實(shí)施方式】描述各種實(shí)施例，并且旨在提供用于理解所要求保護(hù)的主題的實(shí)質(zhì)和特征的框架概述。包括附圖以提供對(duì)各實(shí)施例的進(jìn)一步理解，并且將附圖并入本說明書并使之構(gòu)成本說明書的一部分。這些圖示出了本文所述的各種實(shí)施例，并且連同本說明書一起來闡釋受權(quán)利要求書保護(hù)的主題的原理和操作。
[0009]圖1是顯示可以在轉(zhuǎn)向器中使用的各種材料的Q因子的圖形表示。
[0010]圖2A-2D是顯示有關(guān)物體和閱讀器的各種配置的示意圖，其中所述物體包括磁轉(zhuǎn)向器。
[0011]圖3A是顯示閱讀器與具有通信裝置的物體之間的布置的示意圖。
[0012]圖3B是顯示包括無源中繼器的圖3A的物體的示意圖。
[0013]圖3C是顯示包括多個(gè)無源中繼器的圖3A的物體的示意圖。
[0014]圖3D是顯示一實(shí)施例的示意圖，其中圖3A的物體包括無源中繼器，并且圖3A的閱讀器包括無源中繼器。
[0015]圖3E是顯示另一實(shí)施例的示意圖，其中圖3A的閱讀器包括無源中繼器。
[0016]圖4是顯示第一物體與第一閱讀器之間的信號(hào)耦合對(duì)比第二物體和第二閱讀器的信號(hào)耦合的計(jì)算機(jī)模擬模型的圖形表示，所述第二閱讀器包括第二物體與第二閱讀器之間的無源中繼器。
[0017]圖5是顯示第一物體與第一閱讀器之間的信號(hào)耦合對(duì)比第二物體和第二閱讀器的信號(hào)耦合的計(jì)算機(jī)模擬模型的圖形表示，所述第二閱讀器包括鄰近第二閱讀器的無源中繼器。
[0018]圖6是顯示一實(shí)施例的示意圖，其中相對(duì)于閱讀器布置多個(gè)物體。
[0019]圖7A和7B是物體與閱讀器之間不同的取向角的示意圖。
[0020]圖8是顯示一實(shí)施例的示意圖,其中物體包括多個(gè)天線。
[0021]圖9是顯示由圖8的多個(gè)天線產(chǎn)生的輻射圖的計(jì)算機(jī)模擬模型的圖形表示。
[0022]圖1OA和IOB是顯示本發(fā)明的通信裝置和/或天線的另一實(shí)施例的示意圖。
[0023]圖11是顯示本發(fā)明的通信裝置和/或天線的另一實(shí)施例的示意圖。
[0024]圖12A是顯示本發(fā)明的通信裝置和或天線的另一實(shí)施例的示意圖。
[0025]圖12B是顯示圖12A的通信裝置和/或天線的第一端視圖的示意圖。
[0026]圖12C是顯示圖12A的通信裝置和/或天線的第二端視圖的示意圖。
[0027]圖13A是顯示對(duì)圖8的天線的入射場(chǎng)的測(cè)量值的圖形表示。
[0028]圖13B是顯示圖13A的入射場(chǎng)的方向的示意圖。
[0029]圖14A是顯示對(duì)于圖8的天線的入射場(chǎng)的測(cè)量值的圖形表示。
[0030]圖14B是顯示圖14A的入射場(chǎng)的方向的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]定義:
[0032]下文闡述本發(fā)明眾多不同實(shí)施例的廣泛說明。本說明應(yīng)被視為僅是示例性說明，并且未述及每一個(gè)可能的實(shí)施例，因?yàn)槊枋雒恳粋€(gè)可能的實(shí)施例即便是可能的話，也是不切實(shí)際的，并且應(yīng)當(dāng)理解，本文所述的任何特征、特性、組件、組成、成分、產(chǎn)品、步驟或方法均可被刪掉、整個(gè)或部分地與本文所述的任何其它特征、特性、組件、組成、成分、產(chǎn)品、步驟或方法相組合或用后者取代?？墒褂卯?dāng)前技術(shù)或在本專利的提交日期之后開發(fā)的技術(shù)來實(shí)施眾多可供選擇的實(shí)施例，所述在本專利的提交日期之后開發(fā)的技術(shù)將仍然屬于本權(quán)利要求的范圍。
[0033]還應(yīng)當(dāng)理解的是，除非在本專利中用句子“如本文所用，術(shù)語‘_’特此被定義
為意指....”或類似的句子對(duì)術(shù)語進(jìn)行明確的定義，否則并不意圖以明確或暗示的方式將該術(shù)語的含義限制成超出其平?；蚱胀ǖ暮x，并且此類術(shù)語不應(yīng)被解釋成局限于基于本專利的任何部分中所作出的任何陳述(除權(quán)利要求的措辭外)的范圍。沒有任何術(shù)語對(duì)本發(fā)明而言是必不可少的，除非這樣規(guī)定。當(dāng)在本專利中以符合單一意義的方式來提及本專利最后的權(quán)利要求書中敘述的任一術(shù)語時(shí)，只是為了清晰起見以便不使讀者感到困惑，并非旨在隱含地或換句話講將這種權(quán)利要求術(shù)語限制為該單一的含義。最后，除非權(quán)利要求要素是通過描述措辭“裝置”和功能而沒有描述任何結(jié)構(gòu)來定義的，否則并不是意圖基于35U.S.C.§ 112第六款的運(yùn)用來解釋任一權(quán)利要求要素的范圍。
[0034]描述:
[0035]本發(fā)明的 裝置可促進(jìn)物體與閱讀器之間的通信。例如，在使用RFID標(biāo)簽的情況下，RFID標(biāo)簽與閱讀器之間的視線可有益于幫助RFID標(biāo)簽與閱讀器之間進(jìn)行通信。對(duì)于可以是取向中立的那些物體來說，RFID標(biāo)簽的位置對(duì)于確?？梢栽跇?biāo)簽與閱讀器之間實(shí)現(xiàn)通信來說可能是關(guān)鍵性的。例如，對(duì)于AA電池來說，取向通常僅受限于正極和負(fù)極的位置。同樣地，在一些情況下可以這樣定位AA電池上的RFID標(biāo)簽，使得其在電池的與閱讀器相對(duì)的一側(cè)上。這種定位可減小閱讀器與RFID標(biāo)簽可彼此進(jìn)行通信的可能性。
[0036]本發(fā)明的通信系統(tǒng)可用在許多不同的產(chǎn)品上。例如，本發(fā)明的通信系統(tǒng)可用在一次性和/或可再充電電池上。另外，可設(shè)想用在其它的消費(fèi)品上。一些例子包括剃須凝膠罐、剃須泡沫罐等。另外，本發(fā)明的通信系統(tǒng)可用在諸如遙控玩具等的裝置上。對(duì)于一次性電池或可再充電電池的情況，本發(fā)明的通信系統(tǒng)可允許消費(fèi)者在不從電池工作的裝置中取出電池的情況下接收一次性和/或可再充電電池的剩余能量水平的指示。另外，本發(fā)明的通信系統(tǒng)可允許消費(fèi)者接收有關(guān)以下的附加信息，例如電池或電池組的任意長度的標(biāo)識(shí)號(hào)，關(guān)于電池的和/或電池組的狀態(tài)、歷史等情況的信息，關(guān)于環(huán)境(例如溫度、壓力、電壓、電流)的信息，關(guān)于電池正工作的裝置的信息，或關(guān)于裝置和/或電池或電池組的任何其它模擬信息。另外，本文描述的通信系統(tǒng)可用在任何圓柱形物體和/或其中期望全向傳輸?shù)娜魏挝矬w上。
[0037]在一些實(shí)施例中，通信系統(tǒng)可采用RFID (射頻識(shí)別)技術(shù)。RFID技術(shù)采用按已知的頻率傳輸RF(射頻)信號(hào)的射頻閱讀器裝置。RFID通信中使用的RFID標(biāo)簽通常包括天線和整流器。整流器將輸入的RF頻率轉(zhuǎn)換為給RFID標(biāo)簽及其它電子電路供電的DC。電子電路包括存儲(chǔ)器。當(dāng)供電接通時(shí)，包含在存儲(chǔ)器單元內(nèi)的標(biāo)識(shí)號(hào)被回轉(zhuǎn)成RF信號(hào)并通過天線傳輸至閱讀器。
[0038]RFID標(biāo)簽可定位在所關(guān)注的物品上和/或包含在所關(guān)注的物品內(nèi)。除了回傳標(biāo)識(shí)號(hào)之外，標(biāo)簽還可以發(fā)送存儲(chǔ)在電子電路的存儲(chǔ)器部分中的進(jìn)一步的信息。此類信息可以是相關(guān)的，以進(jìn)一步將物品分類、獲得更多關(guān)于物品的狀態(tài)、歷史情況等的信息。[0039]除了存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器部分中的信息之外，電子電路可具有將關(guān)于環(huán)境的模擬信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)回傳至閱讀器的能力。此類數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以是關(guān)于其內(nèi)貼附標(biāo)簽的物品的溫度、壓力、電壓、電流或任何其它模擬信息。
[0040]在一些實(shí)施例中，可采用轉(zhuǎn)發(fā)器傳輸關(guān)于一次性電池或可再充電電池中的剩余能量水平的信息。這在一次性電池或可再充電電池處于裝置內(nèi)和/或附接于其上時(shí)是可以做到的。
[0041]在轉(zhuǎn)發(fā)器提供一次性電池或可再充電電池的剩余能量水平的情況下，轉(zhuǎn)發(fā)器可包括能夠測(cè)量電池電壓的傳感器。轉(zhuǎn)發(fā)器可以還包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器以將所測(cè)量的電池電壓轉(zhuǎn)換成具有足夠位長的二進(jìn)制數(shù)，以在電壓測(cè)量中達(dá)到足夠的分辨率。典型的分辨率可以為4位；然而，可以采用附加的位。例如，在要求或期望精確感測(cè)的情況下，可以使用16位長。相反，可以采用較低的分辨率。例如，在期望是/否操作或感測(cè)的情況下可采用I位。
[0042]轉(zhuǎn)發(fā)器可以還包括數(shù)字存儲(chǔ)器裝置以存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換的模擬測(cè)量值以及標(biāo)簽標(biāo)識(shí)號(hào)及任何其它的相關(guān)數(shù)據(jù)。此外，轉(zhuǎn)發(fā)器可以還包括調(diào)諧到閱讀器的輸入射頻的天線以有效地接收輸入的RF信號(hào)并將具有所需數(shù)據(jù)的輸出RF信號(hào)傳送至閱讀器。
[0043]減少金屬主體衰減
[0044]當(dāng)將通信裝置用在導(dǎo)電體上時(shí)意識(shí)到與為各種產(chǎn)品制作通信裝置相關(guān)聯(lián)的問題之一。自由空間無線電傳播原理在高導(dǎo)電體附近不適用。另外，當(dāng)在金屬附近放置天線時(shí)，天線性能嚴(yán)重劣化。因此，簡單地將RFID標(biāo)簽放置在電池上或者放置在帶有導(dǎo)電體的物體上可能不會(huì)實(shí)現(xiàn)所需的效果，例如數(shù)據(jù)傳送。值得注意的是，這一問題并不限于可再充電的/ 一次性的電池。例如，剃須凝膠、泡沫等的罐可能會(huì)因容器的導(dǎo)電性而遇到同樣的問題。一般來說，挨著金屬主體的RFID標(biāo)簽將閱讀器與標(biāo)簽之間的信號(hào)耦合減小10x。
[0045]發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，防止因金屬鄰近天線而產(chǎn)生的效果的一種方法是防止電磁場(chǎng)進(jìn)入金屬。例如，通過將具有合適的電磁特性和尺寸的材料放置在天線與金屬表面之間，可以使電磁場(chǎng)圍繞產(chǎn)品的金屬/導(dǎo)電體轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向器材料的特性取決于所用的確切金屬及RFID頻率。磁轉(zhuǎn)向器有效地將標(biāo)簽與罐隔離。
[0046]圖1顯示估計(jì)的品質(zhì)因子(適于表征RFID標(biāo)簽的性能的數(shù)值)與頻率的函數(shù)關(guān)系，對(duì)于磁性材料的不同電磁參數(shù)，頻率在IOOkHz與20MHz之間，并且金屬為軟鋼。高品質(zhì)因子通常對(duì)應(yīng)于較好的讀數(shù)范圍以及RFID標(biāo)簽的天線中較高的感應(yīng)電壓。
[0047]如圖所示，最佳估計(jì)的轉(zhuǎn)向材料是自由空間(由曲線110表示)，其在所有的材料中達(dá)到了最高的品質(zhì)因子。然而，這一命題是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)橐话愣钥臻g限制是存在的。對(duì)于曲線120、130和140，變量μ是磁導(dǎo)率，且變量δ (西格瑪)是以西門子/米為單位表示的電導(dǎo)率。圖1的總趨勢(shì)表明，對(duì)于給定的μ，具有較低電導(dǎo)率的轉(zhuǎn)向器材料對(duì)通信裝置與閱讀器之間的信號(hào)耦合干擾較少。
[0048]如果磁性材料的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)高于金屬的磁導(dǎo)率，則其將使電磁場(chǎng)遠(yuǎn)離金屬物體轉(zhuǎn)向。并且因此，金屬中的渦流和損失將會(huì)大大減少，并且天線中的感應(yīng)電壓將會(huì)增加。由于這種功能的原因，所述磁性材料被稱為“磁轉(zhuǎn)向器”。磁轉(zhuǎn)向器的高磁導(dǎo)率增加天線的電感并減少標(biāo)簽前端的諧振頻率。但是，通過考慮轉(zhuǎn)向器的磁特性來設(shè)計(jì)天線或者通過減小前端LC電路中的并聯(lián)電容值可以很容易地對(duì)此予以補(bǔ)償。已經(jīng)確定的是，μ >100的值可確保良好的性能。[0049]磁轉(zhuǎn)向器材料的電導(dǎo)率必須要比金屬的電導(dǎo)率低得多。這通常是通過使用基于鐵氧體的材料實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于普通的軟鋼，轉(zhuǎn)向器的相對(duì)磁導(dǎo)率應(yīng)在100以上。磁轉(zhuǎn)向器的厚度將取決于磁導(dǎo)率，并且100 μ m以下的厚度是可能的。在一次性電池或可再充電電池的情況下，可限制轉(zhuǎn)向器的厚度，使得包括轉(zhuǎn)向器在內(nèi)的電池的總體尺寸與目前采用的標(biāo)準(zhǔn)尺寸相同。
[0050]如圖2A-2D所示，顯示的制品210包括導(dǎo)電體240、磁轉(zhuǎn)向器250和通信裝置220，如RFID標(biāo)簽。有關(guān)設(shè)置在制品210上的通信裝置220和磁轉(zhuǎn)向器250，可能有若干不同的布置。在一些實(shí)施例中，可以將轉(zhuǎn)向器250放置在通信裝置220下面，其覆蓋的面積等于或大于通信裝置220的面積。在一些實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向器250可完全包圍導(dǎo)電體240。如圖2A中所示，可以將制品210取向成使得通信裝置220鄰近閱讀器230定位。
[0051]如圖2B中所示，據(jù)信可以將制品210定位成使得通信裝置220相對(duì)著閱讀器230設(shè)置并且仍可提供足夠的信號(hào)耦合-當(dāng)然前提條件是利用磁轉(zhuǎn)向器250。
[0052]如圖2C中所示，據(jù)信可以布置一系列制品210A和210B，使得在閱讀器230與第一通信裝置220A和/或第二通信裝置220B之間可發(fā)生足夠的信號(hào)耦合。如圖所示，可如此前針對(duì)制品210的描述來構(gòu)造制品210A和210B。即，第一制品210A可包括導(dǎo)電體240A、磁轉(zhuǎn)向器250A和第一通信裝置220A。類似地，第二制品210B可包括導(dǎo)電體240B、磁轉(zhuǎn)向器250B和第二通信裝置220B。如圖所示，可將第二制品210B取向成使得第二通信裝置220B緊鄰弟一制品210A定位。
[0053]如圖2D中所示，據(jù)信即使當(dāng)將第二制品210B取向成使得第二通信裝置220B遠(yuǎn)離第一制品210A定位時(shí)，在第二通信裝置220B與閱讀器230之間也可實(shí)現(xiàn)足夠的信號(hào)耦合。類似地，可設(shè)想其中第一通信裝置220A鄰近閱讀器230定位的實(shí)施例和其中第一通信裝置220A遠(yuǎn)離閱讀器230定位的實(shí)施例。
[0054]由于磁轉(zhuǎn)向器250、250A、250B的原因，通信裝置220、220A、220B中的磁通量和感應(yīng)電壓可足以使通信裝置220、220A、220B正常操作，即使將天線定位成遠(yuǎn)離閱讀器230并且在制品210、210A、210B的相對(duì)側(cè)上。
[0055]如圖2A-2D中所示，轉(zhuǎn)向器250、250A、250B可覆蓋制品的大部分的外表面。在一些實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向器250、250A、250B可覆蓋超過約50%、超過約60%、超過約70%、超過約80%、超過約90%、小于約100%、小于約90%、小于約80%、小于約70%、小于約60%、小于約50%的外表面,或其內(nèi)的任何數(shù)值或任何范圍或包括這些值。
[0056]如前所述，制品或產(chǎn)品的總體尺寸可以是關(guān)鍵性的。如本文所建議的那樣，在一些實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向器可具有最小的厚度。然而，包括通信裝置(例如RFID標(biāo)簽)，對(duì)于此類應(yīng)用可能是很難的。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以使RFID標(biāo)簽在轉(zhuǎn)向器中凹陷。在一些實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向器可包括凹陷部。可以將通信裝置(例如RFID標(biāo)簽)設(shè)置在凹陷部中?？梢詫⑼ㄐ叛b置的天線設(shè)置在轉(zhuǎn)向器的外表面上。
[0057]可設(shè)想這樣的實(shí)施例，其中對(duì)消費(fèi)者提供與制品分開的轉(zhuǎn)向器。例如，消費(fèi)者可獲得轉(zhuǎn)向器，并且將轉(zhuǎn)向器固定到期望獲得數(shù)據(jù)的制品上。轉(zhuǎn)向器可包括已經(jīng)預(yù)先附接的通信裝置，或者消費(fèi)者也可以獲得與轉(zhuǎn)向器分開的通信裝置并使之附接于其上。在一些實(shí)施例中，可以將轉(zhuǎn)向器從制品中取出并重新用在后面的制品上。對(duì)于此類實(shí)施例，由通信裝置對(duì)閱讀器提供的信息可能會(huì)受到限制。例如，如果制品是一次性電池或可再充電電池，則將必須對(duì)通信裝置和/或電池進(jìn)行改裝，使得通信裝置可提供有關(guān)電池剩余電量水平的信
肩、O
[0058]增加信號(hào)耦合
[0059]如上所述，當(dāng)將通信裝置用在導(dǎo)電體上時(shí)意識(shí)到與為各種產(chǎn)品制作通信裝置相關(guān)聯(lián)的問題之一。另外，當(dāng)在金屬附近放置天線時(shí)，天線性能嚴(yán)重劣化。一般來說，挨著金屬主體的RFID標(biāo)簽將閱讀器與標(biāo)簽之間的信號(hào)耦合減小10x。
[0060]發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過將類似經(jīng)調(diào)諧的RFID標(biāo)簽和/或無源調(diào)諧的環(huán)放置在期望被讀取的RFID標(biāo)簽附近，所期望的RFID標(biāo)簽的讀出范圍發(fā)生增加。這種解決方案可在期望與閱讀器信號(hào)通信的多種產(chǎn)品中實(shí)施。
[0061]如圖3A和3B所示，系統(tǒng)300可包括物體310 (例如電池)、通信裝置320和閱讀器330。在操作中，閱讀器330 (例如RFID閱讀器)或啟用NFC (近場(chǎng)通信)的智能電話、啟用NFC的手持式裝置可從通信裝置320中讀取數(shù)據(jù)?？蓪⑼ㄐ叛b置320 (例如RFID標(biāo)簽或其它諧振RF電路、智能傳感器等)設(shè)置在物體310的外表面350上或其中。為了增加通信裝置320可以廣播的距離，系統(tǒng)300可包括經(jīng)調(diào)諧的中繼器340。可將中繼器340定位在物體310上，或者可將其鄰近物體310定位。
[0062]在一些實(shí)施例中，通信裝置320可包括RFID標(biāo)簽。在此類實(shí)施例中，RFID標(biāo)簽可具有諧振頻率和天線。對(duì)于其中包括中繼器340這樣的實(shí)施例，可類似于RFID標(biāo)簽?zāi)菢诱{(diào)諧中繼器340。例如，中繼器340可具有與第一諧振頻率類似的第二諧振頻率。
[0063]即使當(dāng)通信裝置320背對(duì)閱讀器330時(shí)，經(jīng)調(diào)諧的中繼器340也能促進(jìn)由通信裝置320耦合到閱讀器330里的能量的增加量。一般來說，耦合到閱讀器里的能量的量隨著與通信裝置320的距離的增加而減少。然而，隨著調(diào)諧到與通信裝置320 (例如RFID標(biāo)簽)和閱讀器330相同頻率的中繼器的加入，通信裝置320與閱讀器330之間耦合的能量的量增加。下文針對(duì)圖4和5討論在利用無源中繼器340的情況下通信裝置320與閱讀器330之間信號(hào)耦合的增加。
[0064]現(xiàn)在參考圖3C，在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)300C可包括物體310(例如電池)、通信裝置320和閱讀器330。在操作中，閱讀器330可自通信裝置320讀取數(shù)據(jù)?？梢詫⑼ㄐ叛b置320定位在物體310的外表面350上或定位在其中。與系統(tǒng)300形成對(duì)比的是，系統(tǒng)300C為了增加通信裝置320可廣播的距離，系統(tǒng)300C可包括多個(gè)中繼器340，342?？梢詫⒅欣^器340，342定位在物體310上，或者可以將它們鄰近物體310定位。雖然僅顯示了兩個(gè)中繼器340和342，但可設(shè)想其中可采用兩個(gè)以上中繼器的實(shí)施例。
[0065]對(duì)于采用多個(gè)中繼器的那些實(shí)施例，例如圖3D中所示的系統(tǒng)300D，可以將中繼器中的至少一個(gè)(例如342D)鄰近所述物體定位。系統(tǒng)300D可包括物體310 (例如電池)、通信裝置320和閱讀器330。在操作中，閱讀器330可以從通信裝置320讀取數(shù)據(jù)?？梢詫⑼ㄐ叛b置320定位在物體310的外表面350上或定位在其中。系統(tǒng)300D可以還包括第一中繼器340D和第二中繼器342D。可以將第一中繼器340D定位在物體310的外表面350上，類似于通信裝置320?？梢詫⒌诙欣^器342D鄰近物體310定位。例如，如圖所示，可以將第二中繼器342D定位在閱讀器330上，例如在第一中繼器340D與閱讀器330之間。作為另外的選擇，據(jù)信可以將第二中繼器342D鄰近閱讀器330放置以提供增加通信裝置320與閱讀器330之間的信號(hào)耦合的類似效果。[0066]參考圖3E，可設(shè)想其中系統(tǒng)300E包括物體310 (例如電池)、通信裝置320和閱讀器330的實(shí)施例。在操作中，閱讀器330可以自通信裝置320讀取數(shù)據(jù)?？梢詫⑼ㄐ叛b置320定位在物體310的外表面350上或定位在其中。系統(tǒng)300E可以還包括中繼器340E?？梢詫⒅欣^器340E鄰近物體310定位，例如在通信裝置320與閱讀器330之間。作為另外的選擇，據(jù)信可以將中繼器340D鄰近閱讀器330放置以提供增加通信裝置320與閱讀器330之間的信號(hào)耦合的類似效果。
[0067]可設(shè)想另外的實(shí)施例，其中將多個(gè)中繼器設(shè)置在所述物體上以及與其鄰近設(shè)置，例如設(shè)置在閱讀器上?？稍O(shè)想其它實(shí)施例，其中閱讀器包括多個(gè)中繼器，而所述物體包括通信裝置320。
[0068]再參考圖3B，對(duì)于利用定位在物體310的外表面350上的單個(gè)中繼器或多個(gè)中繼器的那些實(shí)施例，可以將中繼器與通信裝置320和/或其天線間隔開，使得中繼器不與通信裝置320和/或天線物理接觸。間隙375可以在中繼器與通信裝置320之間。在一些實(shí)施例中，間隙375可大于約1mm、大于約5mm、大于約10mm、大于約20mm、大于約30mm、大于約40mm、大于約50mm、大于約60mm、大于約70mm、小于約75mm、小于約70mm、小于約60mm、小于約50mm、小于約40mm、小于約30mm、小于約20mm、小于約IOmm,或?yàn)榘ㄋ峁┑闹祷蛟谒峁┑闹捣秶鷥?nèi)的任何值和/或任何范圍。
[0069]如圖3A-3E所示，中繼器340，340D, 342和/或通信裝置320可適形于物體310的外表面350。中繼器可覆蓋物體310的大部分的外表面350和/或物體的大部分的周邊。中繼器總共可覆蓋至少約20%、至少約30%、至少約40%、至少約50%、至少約60%、至少約70 %、至少約80 %、至少約90 %和/或小于約90 %、小于約80 %、小于約70 %、小于約60 %、小于約50%、小于約40%,或包括上述值或在上述值范圍內(nèi)的任何值和/或任何范圍。類似地，通信裝置320可覆蓋圓柱形物體310的大部分的外表面350和/或物體的大部分的周邊，如上文針對(duì)中繼器所進(jìn)行的描述。
[0070]據(jù)信通過使通信裝置320和/或中繼器適形于物體的外表面350，可以按各種角度提供通信裝置320與閱讀器330之間的信號(hào)通信。例如，在通信裝置其表面在遠(yuǎn)離閱讀器的方向上取向的情況下，包括中繼器或者通過使通信裝置適形于物體的周邊，仍然能夠建立起閱讀器與通信裝置之間的信號(hào)通信。
[0071]關(guān)于物體的周邊，上述的覆蓋范圍是大致垂直于物體的長尺寸截取的截面的周邊。
[0072]如前面所提到的那樣，據(jù)信包括中繼器可增加通信裝置320與閱讀器330之間的信號(hào)耦合。圖4以圖形的方式示出在通信裝置與閱讀器之間不利用中繼器的系統(tǒng)同利用無源中繼器的系統(tǒng)之間的信號(hào)耦合的差異。
[0073]如圖4中所示，曲線470顯示彼此隔開64_定位的通信裝置與閱讀器之間的信號(hào)耦合的計(jì)算機(jī)模擬模型。在曲線470的峰處，信號(hào)耦合為大約2.0%。曲線480表示利用至少一個(gè)定位在通信裝置與閱讀器之間的中繼器的那些實(shí)施例的信號(hào)耦合。與曲線470形成對(duì)比的是，在曲線480的峰處，信號(hào)耦合為約3.7%。如此，據(jù)信在通信裝置與閱讀器之間包括中繼器可使信號(hào)耦合增加約85%。無源中繼器的存在可改變附近的諧振器的諧振頻率，并且需要精細(xì)的系統(tǒng)級(jí)調(diào)諧以保持所有的電路處于諧振。如此，曲線480的峰可以與曲線470的峰偏離。[0074]可以實(shí)現(xiàn)任意合適百分比的信號(hào)耦合的增加。例如，在一些實(shí)施例中，信號(hào)耦合的增加可大于約I %、大于約5%、10%、大于約20 %、大于約30 %、大于約40 %、大于約50%、大于約60%、大于約70%、大于約80%、大于約85%、大于約90%、大于約100%、小于約90%、小于約85%、小于約80%、小于約70%、小于約60%、小于約50%、小于約40%、小于約30%、小于約20%，或?yàn)榘ㄉ衔乃峁┑闹祷蛟谏衔乃峁┑闹捣秶鷥?nèi)的任何數(shù)或任何范圍。
[0075]圖5以圖形的方式示出不利用中繼器的系統(tǒng)與利用鄰近閱讀器的無源中繼器的那些系統(tǒng)之間的信號(hào)耦合的計(jì)算機(jī)模擬模型的差異。
[0076]如圖5中所示，曲線570顯示彼此隔開定位的通信裝置與閱讀器之間的信號(hào)耦合。在曲線570的峰處，信號(hào)耦合為大約4.00%。曲線580表示利用至少一個(gè)鄰近閱讀器定位的中繼器的那些實(shí)施例的信號(hào)耦合。與曲線570形成對(duì)比的是，在曲線580的峰處，信號(hào)耦合為約4.40%。如此，據(jù)信在通信裝置與閱讀器之間包括中繼器可使信號(hào)耦合增加約10%。在一些實(shí)施例中，這種配置可產(chǎn)生較低的信號(hào)耦合增加或較高的，例如大于1%、大于2%、大于3%、大于5%、大于約7%、大于10%、大于約12%、大于15%、小于約12%、小于約10 %、小于約9 %、小于約8 %、小于約7 %、小于約5 %、小于約3 %、小于約2 %，或包括這些值或在這些值范圍內(nèi)的任何數(shù)或任何范圍。與圖4中所示的曲線類似的是，包括無源中繼器可使曲線580的峰相對(duì)于曲線570的峰偏移。
[0077]參考圖6，已發(fā)現(xiàn)使用彼此鄰近的多個(gè)通信裝置(例如RFID標(biāo)簽)可類似地增加所需通信裝置與閱讀器之間的信號(hào)耦合。例如，系統(tǒng)600可包括多個(gè)物體(例如610A、610B、610C、610D、610E和610F)和閱讀器630。在一些實(shí)施例中，所述物體(例如610A、610B、610C、610D、610E和610F)中的每個(gè)可分別包括通信裝置，例如620A、620B、620C、620D、620E和620F?？梢詫⑼ㄐ叛b置中的每個(gè)定位在其相應(yīng)物體的外表面上。在操作中，閱讀器630將把信號(hào)傳輸?shù)酵ㄐ叛b置(例如620A、620B、620C、620D、620E和620F)中的至少一個(gè)或者傳輸來自所述通信裝置中的至少一個(gè)的信號(hào)。
[0078]通信裝置(例如620A、620B、620C、620D、620E和620F)中的每個(gè)可具有彼此類似
的諧振頻率。
[0079]因?yàn)榭赏ㄟ^采用通信裝置來實(shí)現(xiàn)信號(hào)耦合的增加，所以在前面包括中繼器的實(shí)施例中可采用通信裝置。由于成本原因，為通信裝置更換每個(gè)中繼器實(shí)現(xiàn)起來可能是昂貴的。然而，可設(shè)想其中系統(tǒng)包括多個(gè)通信裝置和至少一個(gè)中繼器的實(shí)施例?？梢允苟鄠€(gè)通信裝置單獨(dú)地適形于相應(yīng)物體的外表面，其中各物體彼此相鄰定位。另外，可以將至少一個(gè)通信裝置定位在多個(gè)物體中的物體的至少一個(gè)與閱讀器之間。
[0080]可設(shè)想其中物體為一次性電池或可再充電電池的實(shí)施例。對(duì)于此類實(shí)施例及本文描述的所有實(shí)施例，所建議的通信裝置可包括能夠測(cè)量電池電壓的電子傳感器、可將所測(cè)量的電池電壓轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器裝置、前端電路和天線。
[0081]模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器應(yīng)具有足夠的位長以將所測(cè)量的電池電壓轉(zhuǎn)換成具有相同位長的二進(jìn)制數(shù)，以在電壓測(cè)量中實(shí)現(xiàn)足夠的分辨率?？衫么鎯?chǔ)器裝置來存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換的模擬測(cè)量值以及標(biāo)簽標(biāo)識(shí)號(hào)及任何其它的相關(guān)數(shù)據(jù)，例如物體的歷史情況、使用物體的歷史情況等。
[0082]可利用前端電路將來自閱讀器的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成DC電流以對(duì)通信裝置供電。對(duì)于此類實(shí)施例，通信裝置可以是無源的。具體來說，在通信裝置從來自閱讀器的RF信號(hào)或者從另外的來源間接地獲得功率的情況下，通信裝置是無源的。相反，在通信裝置與電源電連通的情況下，電源不是數(shù)據(jù)信號(hào)，通信裝置是有源的。在本文描述的任何實(shí)施例中的通信裝置可以是無源的或有源的或混雜的(被輔助的電池，以連續(xù)地“聽”而不為了操作范圍的改進(jìn)而由閱讀器供電)。在一次性電池或可再充電電池的情況下，無源通信裝置是弓I人注目的，因?yàn)樗鼈儾恍枰獊碜砸淮涡噪姵鼗蚩稍俪潆婋姵氐墓β省Ｇ岸穗娐房蛇M(jìn)一步地按預(yù)先確定的協(xié)議將存儲(chǔ)器的內(nèi)容回傳到閱讀器。
[0083]可以將天線調(diào)諧到輸入射頻，以有效地將輸入信號(hào)(例如射頻)傳送到前端電路當(dāng)中，并且重新發(fā)射用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的內(nèi)容調(diào)制的相同信號(hào)返回到閱讀器。
[0084]對(duì)于其中物體是一次性電池或可再充電電池的那些實(shí)施例，確定電池的剩余電量水平對(duì)于消費(fèi)者來說變得更為容易。例如，通過采用此前描述的中繼器和/或通信裝置，閱讀器與物體之間的信號(hào)耦合得以增加。
[0085]作為信號(hào)耦合增加的例子，在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)可包括電子裝置。電子裝置可包括凹陷部，至少一個(gè)物體(例如一次性電池或可再充電電池)定位在其中。通過采用此前描述的中繼器或通信裝置，消費(fèi)者可以在一次性電池或可再充電電池仍處于電子裝置內(nèi)時(shí)能夠獲得有關(guān)一次性電池或可再充電電池中的剩余能量的信息。例如，遙控玩具中的電池可以利用本文所描述的發(fā)明?？梢詫㈦姵囟ㄎ辉诎枷莶恐胁⑴鋫渫ㄐ叛b置。用于密封凹陷部和電池的門可包括單獨(dú)的通信裝置和/或中繼器。這可允許使用者在電池仍被定位在電子裝置內(nèi)時(shí)確定電池的剩余使用壽命。
[0086]可以將附加信息提供給消費(fèi)者。例如，關(guān)于電池的歷史情況的數(shù)據(jù)，例如最后測(cè)量的電池電壓，測(cè)量電壓的日期和時(shí)間。這可有利于提供可再充電或一次性電池的預(yù)計(jì)剩余壽命。
[0087]電子裝置可包括與電子裝置的一部分接合的蓋以至少部分地覆蓋物體(例如一次性/可再充電電池)。根據(jù)此前描述的實(shí)施例，所述蓋可包括中繼器或通信裝置，以便增加一次性電池或可再充電電池與接收器之間的信號(hào)耦合。對(duì)于其中蓋包括通信裝置的那些實(shí)施例，通信裝置可對(duì)消費(fèi)者提供有關(guān)電子裝置的附加信息。閱讀器可以被編程以基于裝置負(fù)載信息計(jì)算并顯示剩余工作時(shí)間。可設(shè)想這樣的實(shí)施例，其中蓋所包括的中繼器或通信裝置為標(biāo)貼，由消費(fèi)者后來將其附接于蓋。類似地，可設(shè)想這樣的實(shí)施例，其中中繼器或通信裝置為標(biāo)貼并且被施加到接收器上。
[0088]如前面所描述的那樣，中繼器可包括類似于通信裝置的經(jīng)調(diào)諧的無源環(huán)。在一些實(shí)施例中，中繼器可包括多個(gè)通信裝置，例如RFID標(biāo)簽。
[0089]旋轉(zhuǎn)多樣性
[0090]可能發(fā)生的另一問題是由于物體/制品的旋轉(zhuǎn)取向。一般來說，通信裝置的配置用于以在與天線平行的位置上的接收器進(jìn)行讀出。自物體端部的讀出是不可能的。類似地，當(dāng)閱讀器平行于物體但垂直于標(biāo)簽天線時(shí)，讀出是不可能的。
[0091]通常在物體的兩側(cè)之間信號(hào)幅度不平衡。如圖7A所示，輻射圖的峰是當(dāng)閱讀器730面對(duì)通信裝置720時(shí)。相反，如圖7B所示，輻射圖在當(dāng)閱讀器730垂直于通信裝置720旋轉(zhuǎn)時(shí)減至零。另外，與當(dāng)天線相互面對(duì)時(shí)的情況相比，當(dāng)通信裝置720剛好在相對(duì)側(cè)上時(shí)，讀出范圍顯著地較低。[0092]如圖8所示，系統(tǒng)800可包括接收器830和通信裝置820。通信裝置820可包括第一天線82IA和第二天線82IB。來自第二天線82IB的信號(hào)可通過相移電路(RC電路)以將第二環(huán)的電壓偏移90度，以將同相電壓帶到模擬加法器電路的輸入端。所得到的電壓被施加到RFID收發(fā)器815的輸入端。在此類實(shí)施例中，來自第一天線821A的信號(hào)可不通過相移電路。
[0093]天線821可設(shè)有用于以另外的角度增強(qiáng)信號(hào)耦合的附加部分。對(duì)于包括附加部分的那些實(shí)施例，也可以包括相移網(wǎng)絡(luò)，用于組合來自所有同相天線的信號(hào)?？梢酝ㄟ^任意合適的裝置來完成相移。例如，可通過無源RLC網(wǎng)絡(luò)來完成相移。
[0094]作為閱讀器天線的平面與通信裝置天線821之一的平面之間的角度 的函數(shù)，2天線配置中的感應(yīng)信號(hào)為V = A^sine+cose)并且從來不會(huì)降至零。圖9中給出了與單天線的所計(jì)算的輻射圖相比計(jì)算的所得到的輻射圖以及單位圓。
[0095]如圖9所示，弓形線940顯示采用如上所述的第一天線821A和第二天線821B的輻射圖的計(jì)算機(jī)模擬模型。弓形線950顯示對(duì)于單天線所計(jì)算的輻射圖。
[0096]可設(shè)想其中閱讀器包括類似于天線821構(gòu)造的天線的實(shí)施例。即，閱讀器的天線可包括互相偏離特定角度(例如90度)的第一部分和第二部分。另外，可設(shè)想這樣的實(shí)施例，其中物體包括如此前描述的天線821，并且閱讀器包括類似于天線821配置的天線。對(duì)于其中閱讀器包括類似于天線821配置的天線的那些實(shí)施例，可在天線821和/或閱讀器的天線中采用附加部 分。
[0097]針對(duì)圖8和9描述的實(shí)施例可以在此前成問題的閱讀器的取向角度下提供閱讀器與物體之間增加的信號(hào)耦合。
[0098]針對(duì)圖13A和13B以及圖14A和14B提供基于使用如圖8和9中所描述的多個(gè)天線的原型的測(cè)量結(jié)果。關(guān)于圖13A和13B，入射場(chǎng)的測(cè)量結(jié)果是相對(duì)于具有關(guān)于物體1310的方向1380的場(chǎng)取得的。曲線1360顯示相對(duì)于物體1310在不同的角度下測(cè)量的值。相比之下，曲線1340顯示所計(jì)算的值。如曲線1340和1360兩者所示，在180度與270度之間的區(qū)域中，測(cè)量值與所計(jì)算的值相差的差額比圖13A中任何地方都大。然而，輻射圖關(guān)于物體1310在方向1380上是相當(dāng)均勻的。所以，針對(duì)圖8和9所描述的實(shí)施例可關(guān)于物體1310在方向1380上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)多樣性。
[0099]關(guān)于圖14A和14B,入射場(chǎng)的測(cè)量結(jié)果是相對(duì)于具有關(guān)于物體1310的方向1480的場(chǎng)取得的。曲線1460顯示相對(duì)于物體1310在不同的角度下測(cè)量的值。相比之下，曲線1440顯示所計(jì)算的值。如曲線1440和1460兩者所示，在270度與O度之間的區(qū)域中，測(cè)量值與所計(jì)算的值相差的差額比圖14A中任何地方都大。然而，類似于圖13A中所示的曲線，輻射圖關(guān)于物體1310在方向1480上是相當(dāng)均勻的。所以，針對(duì)圖8和9所描述的實(shí)施例可關(guān)于物體1310在方向1480上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)多樣性。
[0100]物體的旋轉(zhuǎn)取向:
[0101]可采取另外的措施以確保減小空角的范圍。一般來說，任意兩個(gè)環(huán)天線之間的讀出范圍對(duì)于兩個(gè)天線相對(duì)于彼此的所有角位置來說是不統(tǒng)一的。在有一些角度時(shí)，由于缺少磁耦合，讀出是不可能的。此類角度被稱為“空值”。
[0102]如前所述，可以使矩形環(huán)天線彎曲以適形于物體的外周邊；然而，在這種配置中，當(dāng)閱讀器平行于圓柱體定位并繞圓柱體軸線旋轉(zhuǎn)(相當(dāng)于閱讀器被固定并且圓柱體繞其自身的軸線旋轉(zhuǎn))時(shí)，適形的矩形天線內(nèi)在地傾向于物體的一側(cè)而非另一側(cè)。如此，當(dāng)矩形天線面對(duì)接收器時(shí)，信號(hào)耦合良好。然而，當(dāng)矩形天線背離接收器時(shí)，矩形天線與接收器之間的信號(hào)耦合減少。如此，物體的旋轉(zhuǎn)可導(dǎo)致出現(xiàn)空值。
[0103]如前面所討論的那樣，采用中繼器可弱化這個(gè)問題。針對(duì)圖3A-6對(duì)中繼器有詳細(xì)的討論。
[0104]另外，為了試圖提高兩側(cè)之間信號(hào)幅度的對(duì)稱性，發(fā)明人已經(jīng)為通信裝置設(shè)計(jì)了獨(dú)特的配置。所述配置可包括通信裝置或者可僅包括通信裝置的部分。例如，在一些實(shí)施例中，獨(dú)特的配置可包括通信裝置的天線。為清楚起見，將參考所述通信裝置，并且涵蓋整個(gè)通信裝置的配置或其部分，例如天線。
[0105]所提出的通信裝置可提高物體的兩側(cè)之間及其周圍360度的信號(hào)幅度的對(duì)稱性。如圖1OA和IOB所示，在物體1010具有圓柱形狀的情況下可以設(shè)置通信裝置1020。通信裝置1020可包括鄰近物體1010的第一端1080設(shè)置的第一部分1020A和鄰近第二端1090設(shè)置的第二部分1020B。第一部分1020A和第二部分1020B可縱向偏尚。第一部分1020A可在物體1010的圓周(外周邊)周圍延伸約180度。相比之下，第二部分1020B可在物體1010的圓周(外周邊)周圍延伸約180度。第一部分1020A所涵蓋的180度可對(duì)應(yīng)于零度到180度，而第二部分1020B所涵蓋的180度可對(duì)應(yīng)于180度到360度。如此由第一部分1020A進(jìn)行的物體1010的180度掃描可與由第二部分1020B進(jìn)行的物體1010的180度掃描相反。
[0106]圖1OA和IOB的通信裝置1020的配置可偏移空角，這有助于從在90度的那側(cè)進(jìn)行讀取，例如當(dāng)閱讀器垂直于天線時(shí)?？梢詫⒖罩灯频郊s45-60度，這是不便的角度，并且消費(fèi)者不期望使用它。
[0107]雖然圖1OA和IOB顯示物體1010為圓柱體，但上述通信裝置1020可應(yīng)用于任意尺寸和/或形狀的任何物體。例如，9伏電池通常是非圓柱形的，而是更多地具有矩形截面?？梢园搭愃频姆绞綄㈩愃朴谏鲜鐾ㄐ叛b置1020的通信裝置應(yīng)用于9伏電池。如圖11所示，物體1110可以是非圓柱形的，并且仍利用通信裝置1120。再次地，為了清楚起見，可類似于通信裝置1020那樣配置通信裝置1120，或者可如此前針對(duì)通信裝置1020的天線所描述的那樣配置通信裝置1120的天線。
[0108]天線1120可包括第一部分1120A和第二部分1120B?？梢詫⒌谝徊糠?120A設(shè)置在第一面1150和側(cè)面1152的一部分上?？梢詫⒌诙糠?120B設(shè)置在第二面1160和側(cè)面1152的一部分上。
[0109]對(duì)于非圓柱形的那些物體，可采用物體的外圓周來近似由天線或其部分所涵蓋的掃描度數(shù)。例如，回過來參考圖11，物體1110的面1175可以被包圍，并從而用來近似由天線或其若干部分所涵蓋的掃描角度。
[0110]據(jù)信采用本文描述的天線1020和1120可提供更平衡的信號(hào)輻射圖。另外，采用天線1020和1120可允許使閱讀器鄰近物體(例如1010，1110)的端部，并且仍然可讀取來
自通信裝置的數(shù)據(jù)。
[0111]本文描述的天線和/或通信裝置的設(shè)計(jì)可極大地影響由閱讀器接收信號(hào)困難的區(qū)域。雖然最大讀出范圍部分地取決于發(fā)射功率，但空值的位置完全依賴于天線的幾何形狀和物理布置，并且完全不依賴諸如功率、電感、諧振頻率等的其它電參數(shù)。[0112]在圓柱體的相對(duì)側(cè)閉合的標(biāo)簽天線的彎曲側(cè)可提供在物體的端部上的讀出，與常規(guī)的天線相反。然而，根據(jù)天線的設(shè)計(jì)情況，通過改變所謂的天線的“長寬比”可以改變空值的角位置。長寬比由圓柱體直徑D與天線的長度I的比例限定，即D/1。圓柱體的直徑是根據(jù)物體的尺寸而給定的參數(shù)，但可以通過在物體長度的限制范圍內(nèi)改變天線的長度而改變所述比例。對(duì)于其中D/1接近零的情況(無限長的天線)，標(biāo)簽天線將近似平面的環(huán)天線，并且空值的角位置將接近物體的端部。相比之下，可以迫使I接近零，從而使D/1接近無窮大。對(duì)于此類情況，天線可近似卷繞物體的環(huán)天線。在這種情況下，空值將被旋轉(zhuǎn)90度到圓柱體側(cè)壁。通過改變天線的長度，有可能將空值的位置移動(dòng)到在這兩個(gè)極限之間中的任意位置，這取決于其中在本申請(qǐng)中被認(rèn)為是“自然”或“直觀”讀出范圍的情況。
[0113]通過調(diào)節(jié)天線幾何形狀來將天線輻射圖的空值偏移到任何期望的角位置的原理將適用于任意數(shù)目的天線和裝置類型，并不限于圓柱形物體。
[0114]可設(shè)想其中物體配置有針對(duì)最終用途而量身定制的天線的實(shí)施例。例如，在期望閱讀器讀取物體的端部的情況下，可以提供配置成允許讀取物體的端部的第一天線。在期望閱讀器讀取物體的側(cè)部的情況下，可以提供配置成允許讀取物體的側(cè)部的第二天線。所以，在物體是AA電池的情況下，第一 AA電池可包括允許讀取AA電池的端部的第一天線。另夕卜，第二 AA電池可包括允許讀取第二 AA電池的側(cè)部的第二天線。
[0115]可以將多個(gè)第一 AA電池封裝在一起?？梢詫⒍鄠€(gè)第二 AA電池封裝在一起。另外，在一些實(shí)施例中，可以將第一 AA電池和第二 AA電池封裝在一起,或者將其一或兩者的多個(gè)
封裝在一起。
[0116]可設(shè)想其中物體包括結(jié)合了本文描述的若干方面的通信裝置的實(shí)施例。例如，物體可包括具有如圖12A中所示配置的通信裝置?？深愃朴趫D10和11中所示的通信裝置1020和1120來配置圖12A中所示的通信裝置1220和/或天線。如此，通信裝置1220可包括具有第一部分1221A和第二部分1221B的天線1221。第一部分1221A和第二部分1221B可彼此相對(duì)定位-都在物體的相對(duì)端上，而且也在相對(duì)面上。
[0117]通信裝置1220可以還包括具有第一部分2420A和第二部分2420B的第二天線2420。第一部分2420A和第二部分2420B可彼此相對(duì)定位-都在物體的相對(duì)端上，而且也在相對(duì)面上。
[0118]圖12B和12C顯示第一天線1221與第二天線2420之間的重疊。圖12B顯示當(dāng)從第一端1280向第二端1290看時(shí)觀察到的通信裝置1220。第一天線1221的第一部分1221A可覆蓋圓柱形物體的約180度。該180度可以在第一象限I和第四象限IV。類似地，第二天線的第一部分2420A可覆蓋圓柱形物體的約180度。該180度可以在第三象限III和第四象限IV。第一天線1221的第一部分1221A和第二天線2420的第一部分2420A可以在第四象限IV(例如區(qū)段2021)彼此重疊。
[0119]第一天線1221的第二部分1221B可覆蓋圓柱形物體的約180度。由第一天線的第二部分1221B覆蓋的180度可以與由第一部分1221A所覆蓋的相對(duì)。例如，由第二部分1221B覆蓋的180度可以在第二象限II和第三象限III。類似地，第二天線2420的第二部分2420B可覆蓋圓柱形物體的約180度。由第二部分2420B覆蓋的180度可以與由第一部分2420A所覆蓋的相對(duì)。例如，由第二部分2420B覆蓋的180度可以在第一象限I和第二象限II中。第一天線1221的第二部分1221B和第二天線2420的第二部分2420B可以在第二象限II中(例如區(qū)段2022)彼此重疊。
[0120]對(duì)于大多數(shù)物體，可將第一天線1221和第二天線2420定位成使第一天線1221定位在第二天線2420內(nèi)或者反過來。在空間限制成問題的情況下，可順序地定位第一天線1221和第二天線2420，使得第一天線1221的第一部分1221A直接定位在第二天線2420的第一部分2420A后面。在一些實(shí)施例中，可以將圖12A-12C中描述的天線印刷在柔性基板的兩側(cè)上。這可有助于使增加到物體上的總尺寸最小化。
[0121]對(duì)于圖12A-12C中描述的實(shí)施例，通信裝置1220可包括相移器以使電壓在第一天線1221與第二天線2420之間同相。
[0122]此前已提供了若干實(shí)施例，其可提供通信裝置與閱讀器之間增加的信號(hào)耦合?？稍O(shè)想其中制品包括如圖8-9中描述的那樣配置的通信裝置的實(shí)施例。在此類實(shí)施例中，制品可由包括閱讀器的系統(tǒng)構(gòu)成。此外，在此類實(shí)施例中，制品和/或閱讀器可包括中繼器。作為另外的選擇，系統(tǒng)可包括定位在制品與閱讀器之間的中繼器。另外，在制品包括導(dǎo)電體的情況下，制品可以還包括轉(zhuǎn)向器。在此類實(shí)施例中，可以將通信裝置設(shè)置在轉(zhuǎn)向器的外表面上或鄰近其設(shè)置。
[0123]可設(shè)想其中制品包括如針對(duì)圖1OA和IOB描述的那樣配置的通信裝置的實(shí)施例。在此類實(shí)施例中，制品可由包括閱讀器的系統(tǒng)構(gòu)成。此外，在此類實(shí)施例中，制品和/或閱讀器可包括中繼器。作為另外的選擇，系統(tǒng)可包括定位在制品與閱讀器之間的中繼器。另夕卜，在制品包括導(dǎo)電體的情況下，制品可以還包括轉(zhuǎn)向器。在此類實(shí)施例中，可以將通信裝置設(shè)置在轉(zhuǎn)向器的外表面上或鄰近其設(shè)置。
[0124]可設(shè)想其中制品包括如針對(duì)圖12A-12C描述的那樣配置的通信裝置的實(shí)施例。在此類實(shí)施例中，制品可由包括閱讀器的系統(tǒng)構(gòu)成。此外，在此類實(shí)施例中，制品和/或閱讀器可包括中繼器。作為另外的選擇，系統(tǒng)可包括定位在制品與閱讀器之間的中繼器。另外，在制品包括導(dǎo)電體的情況下，制品可以還包括轉(zhuǎn)向器。在此類實(shí)施例中，可以將通信裝置設(shè)置在轉(zhuǎn)向器的外表面上或鄰近其設(shè)置。
[0125]可設(shè)想其中制品包括具有制品和閱讀器的系統(tǒng)的實(shí)施例。制品可包括如本文中任何實(shí)施例描述的那樣配置的通信裝置。在此類實(shí)施例中，制品和/或閱讀器可包括中繼器。作為另外的選擇，系統(tǒng)可包括定位在制品與閱讀器之間的中繼器。另外，在制品包括導(dǎo)電體的情況下，制品可以還包括轉(zhuǎn)向器。在此類實(shí)施例中，可以將通信裝置設(shè)置在轉(zhuǎn)向器的外表面上或鄰近其設(shè)置。
[0126]可設(shè)想其中制品包括如本文中任何實(shí)施例描述的那樣配置的通信裝置的實(shí)施例。制品可由包括閱讀器的系統(tǒng)構(gòu)成。在制品包括導(dǎo)電體的情況下，制品可以還包括轉(zhuǎn)向器。在此類實(shí)施例中，可以將通信裝置設(shè)置在轉(zhuǎn)向器的外表面上或鄰近其設(shè)置。
[0127]無線充電
[0128]RFID鏈路本質(zhì)上是無線共振能量傳輸鏈路，利用傳輸?shù)哪芰縼韺?duì)含有特定標(biāo)識(shí)號(hào)的標(biāo)簽提供功率。標(biāo)簽可任選包括各種傳感器，并且能夠通過使用相同的媒體將其標(biāo)識(shí)及任何傳感器信息回傳到閱讀器裝置。本文中所列出的所有發(fā)明均適用于無線共振能量傳輸。因此，本文描述的實(shí)施例允許全向無線充電系統(tǒng)用于電池充電以及用于RFID通信。具體地，本文描述的實(shí)施例提高充電的效率。例如，據(jù)信采用轉(zhuǎn)向器將通信裝置與閱讀器和/或充電裝置之間的信號(hào)耦合增加到高于不采用轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)情況的約10倍。類似地，據(jù)信在系統(tǒng)中采用中繼器將通信裝置與閱讀器和/或充電裝置之間的信號(hào)耦合增加約20%至約30%。另外,基于本文描述的實(shí)施例,有可能實(shí)現(xiàn)在不將電池從其所在的外殼/殼體中取出的情況下對(duì)其進(jìn)行無線充電。
[0129]本文所公開的尺寸和數(shù)值不應(yīng)被理解為嚴(yán)格限于所述確切數(shù)值。相反，除非另外指明，每個(gè)上述尺寸旨在表示所述值以及該值附近的函數(shù)等效范圍。例如，所公開的尺寸“40_”旨在表示“約40_”。
[0130]除非明確地不包括在內(nèi)或換句話講限制，本文所引用的每篇文獻(xiàn)，包括任何交叉引用的或相關(guān)的專利或?qū)＠暾?qǐng)，均特此以引用方式全文并入本文。任何文獻(xiàn)的引用不是對(duì)其作為本文所公開的或受權(quán)利要求書保護(hù)的任何發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)，或者其單獨(dú)地或者與任何其它參考文獻(xiàn)的任何組合，或者參考、提出、建議或公開任何此類發(fā)明的認(rèn)可。此外，當(dāng)本發(fā)明中術(shù)語的任何含義或定義與以引用方式并入的文件中術(shù)語的任何含義或定義矛盾時(shí)，應(yīng)當(dāng)服從在本發(fā)明中賦予該術(shù)語的含義或定義。
[0131]盡管已用具體實(shí)施例來說明和描述了本發(fā)明，但是對(duì)那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可作出許多其它的更改和修改。因此，隨附權(quán)利要求書旨在涵蓋本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些改變和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種具有信號(hào)通信裝置的物體，所述物體具有外表面，所述物體還包括: 定位在所述物體的外表面上的至少第一 RFID標(biāo)簽，所述至少一個(gè)RFID標(biāo)簽具有諧振頻率和天線；和 至少第一無源中繼器，所述至少第一無源中繼器具有與所述RFID標(biāo)簽的諧振頻率相同的諧振頻率，所述第一無源中繼器被定位在鄰近所述第一 RFID標(biāo)簽的所述物體的外表面上，使得所述第一 RFID標(biāo)簽與閱讀器之間的信號(hào)耦合增加大于約10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物體，其中所述至少第一無源中繼器不與所述天線物理接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物體，其中所述第一RFID標(biāo)簽和所述第一無源中繼器中的至少一個(gè)適形于所述物體的外表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物體，其中所述物體的外表面為圓柱形的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物體，其中所述第一無源中繼器是不同于所述第一RFID標(biāo)簽的RFID標(biāo)簽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物體，包括多個(gè)RFID標(biāo)簽和多個(gè)無源中繼器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物體，其中所述至少第一無源中繼器與所述至少第一RFID標(biāo)簽之間存在間隙，所述間隙選自Imm至75mm的間隙、IOmm至50mm的間隙和30mm至50mm的間隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物體，其中所述至少第一無源中繼器以選自下列的增加因子增加信號(hào)耦合:20%至100%的增加因子、30%至90%的增加因子、40%至80%的增加因子和大于約80%的增加因子。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物體，其中當(dāng)在垂直于所述物體的縱向軸線的截面中觀察時(shí)，所述RFID標(biāo)簽在所述物體的周邊之上以一延伸因子延伸,所述延伸因子選自大于10%的延伸因子、10%至80%的延伸因子和20%至60%的延伸因子，并且其中當(dāng)在垂直于所述物體的縱向軸線的截面中觀察時(shí)，所述至少第一無源中繼器在所述物體的周邊之上延伸所述物體在截面中的所述周邊的10%至80%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物體，其中所述物體是一次性電池或可再充電電池。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的物體，其中所述RFID標(biāo)簽提供有關(guān)電池狀態(tài)的至少一個(gè)方面的信息，其中電池狀態(tài)的所述至少一個(gè)方面選自所述電池的歷史和所述電池中的剩余電量水平。
12.包括至少第一物體和第二物體的系統(tǒng)，所述第一物體具有第一外表面，并且所述第二物體具有第二外表面，所述系統(tǒng)包括: 定位在所述第一外表面上的第一 RFID標(biāo)簽,所述第一 RFID標(biāo)簽具有第一諧振頻率和第一天線；和 定位在所述第二外表面上的第二 RFID標(biāo)簽，所述第二 RFID標(biāo)簽具有與所述第一諧振頻率類似的第二諧振頻率，其中所述第一 RFID標(biāo)簽和所述第二 RFID標(biāo)簽向閱讀器提供數(shù)據(jù)，并且其中所述第二 RFID標(biāo)簽鄰近所述第一 RFID標(biāo)簽定位，使得所述第一 RFID標(biāo)簽與閱讀器之間的信號(hào)耦合增加大于約10%。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述第一物體和所述第二物體是一次性電池或可再充電電池，并且其中所述第一 RFID標(biāo)簽提供有關(guān)所述第一物體中的剩余電量水平的數(shù)據(jù)，并且所述第二 RFID標(biāo)簽提供有關(guān)第二物體中的剩余電量水平的數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括具有無源中繼器的蓋，優(yōu)選地包括提供有關(guān)所述系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的 第三RFID標(biāo)簽。
【文檔編號(hào)】G06K7/10GK104025113SQ201280064609
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月27日
【發(fā)明者】J·T·伯里科夫, S·J·斯佩希特, S·科羅納多霍特爾, K·D·斯蒂凡諾維奇, S·阿唷茲 申請(qǐng)人:吉列公司