一種蝶形應(yīng)答器及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種蝶形應(yīng)答器，包括導(dǎo)體輻射器，導(dǎo)體耦合器和電介質(zhì)基板，導(dǎo)體耦合器嵌入在導(dǎo)體輻射器邊緣，電介質(zhì)基板與導(dǎo)體輻射器連接，導(dǎo)體輻射器包括第一蝶形導(dǎo)體和第二蝶形導(dǎo)體，導(dǎo)體耦合器包括第一蝶形耦合臂,第二蝶形耦合臂，芯片和諧振環(huán)，第一蝶形耦合臂和第二蝶形耦合臂對應(yīng)設(shè)置于第一蝶形導(dǎo)體和第二蝶形導(dǎo)體的下方。本發(fā)明還公開了一種制備蝶形應(yīng)答器的方法。該蝶形應(yīng)答器加強(qiáng)了導(dǎo)體輻射器接收信號的能力和延長了輻射距離，提高了耦合臂的輸送功率，以及擴(kuò)大了應(yīng)答器的使用環(huán)境范圍。
【專利說明】
一種蝶形應(yīng)答器及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及物流設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種蝶形應(yīng)答器及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]應(yīng)答器是指能夠傳輸信息回復(fù)信息的電子模塊，近些年由于射頻技術(shù)發(fā)展迅猛，應(yīng)答器也稱標(biāo)簽或智能標(biāo)簽。RFID(Rad1 Frequency Identificat1n)技術(shù)，又稱無線射頻識別，是一種通訊技術(shù)，可以通過無線電磁波信號讀取或者寫入應(yīng)答器內(nèi)存儲的信息，可以不通過物理或者光學(xué)接觸實(shí)現(xiàn)非可視化的讀取。隨著市場需求的提高，應(yīng)答器的設(shè)計也在不斷改進(jìn)，但目前市場上出現(xiàn)的應(yīng)答器普遍存在信號接收不強(qiáng)、輻射范圍窄、適用環(huán)境單一等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的問題是提供一種蝶形應(yīng)答器及其制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的信號接收不強(qiáng)、輻射范圍窄、適用環(huán)境單一的問題。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]—種蝶形應(yīng)答器，包括導(dǎo)體輻射器，導(dǎo)體耦合器和電解質(zhì)基板，所述導(dǎo)體耦合器嵌入在導(dǎo)體輻射器邊緣，所述電介質(zhì)基板與導(dǎo)體輻射器連接，所述導(dǎo)體輻射器包括第一蝶形導(dǎo)體和第二蝶形導(dǎo)體，所述導(dǎo)體耦合器包括第一蝶形耦合臂，第二蝶形耦合臂，芯片和諧振環(huán)，所述第一蝶形耦合臂和第二蝶形耦合臂對應(yīng)設(shè)置于第一蝶形導(dǎo)體和第二蝶形導(dǎo)體的下方。
[0006]—種上述蝶形應(yīng)答器的制備方法，包括以下步驟:
[0007]a.將導(dǎo)體輻射器沖壓形成上方為開口腔體，左右為對稱的第一蝶形導(dǎo)體和第二蝶形導(dǎo)體；
[0008]b.將步驟a所述開口腔體從電介質(zhì)基板兩側(cè)滑入，使導(dǎo)體輻射器與電介質(zhì)基板背面完全貼合，所述第一蝶形導(dǎo)體與第二蝶形導(dǎo)體在電介質(zhì)基板的背面電氣連接，在電介質(zhì)基板的正面形成第一縫隙；
[0009]c.將第一蝶形耦合臂，第二蝶形耦合臂和諧振環(huán)進(jìn)行安裝結(jié)合，并在諧振環(huán)的開口處焊接芯片，使芯片的兩個引腳分別與諧振環(huán)開口兩端形成電氣連接，形成蝶形耦合器；
[0010]d.將步驟a中所述第一蝶形導(dǎo)體和第二蝶形導(dǎo)體分別于步驟c中所述諧振環(huán)電氣連接；
[0011]e.將步驟b中所述帶電介質(zhì)基板的蝶形導(dǎo)體與步驟c中所述蝶形耦合器進(jìn)行裝配，形成蝶形應(yīng)答器。
[0012]作為優(yōu)選，步驟b中所述第一縫隙的寬度為0.lmm-5mm。
[0013]作為優(yōu)選，步驟f中所述第一蝶形導(dǎo)體和第一蝶形耦合臂之間形成第二縫隙，第二蝶形導(dǎo)體和第二蝶形耦合臂之間形成第三縫隙。
[0014]作為優(yōu)選，所述第二縫隙和第三縫隙的寬度對應(yīng)設(shè)置，所述寬度為0.lmm-3mm。
[0015]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:一是采用環(huán)繞導(dǎo)體輻射器設(shè)計形成對稱二陣列，使導(dǎo)體輻射器能在遠(yuǎn)距離范圍內(nèi)產(chǎn)生最大的增益，從而最大程度的接收閱讀器發(fā)射出的信號；二是該種蝶形導(dǎo)體對稱二陣列設(shè)計可以使應(yīng)答器在金屬表面或非金屬表面及空氣中獲得幾乎相同的性能，真正實(shí)現(xiàn)對應(yīng)用環(huán)境的不敏感，擴(kuò)大使用范圍；三是該種蝶形導(dǎo)體二陣列設(shè)計可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)答器整體的阻抗調(diào)節(jié)，使得整個系統(tǒng)達(dá)到阻抗匹配的目的；四是采用蝶形導(dǎo)體耦合器與蝶形導(dǎo)體輻射器之間存在一條縫隙，工作時蝶形導(dǎo)體輻射器通過縫隙將能量耦合傳遞給耦合器并激活耦合器上的芯片工作，控制該縫隙的寬度能控制兩者耦合的大小，從而實(shí)現(xiàn)對阻抗匹配的調(diào)節(jié)。而且該種蝶形耦合器的設(shè)計方式可以實(shí)現(xiàn)芯片阻抗的超寬帶匹配，使應(yīng)答器能工作在全球頻段860MHz?960MHz;五是該種蝶形耦合器擁有兩條對稱分布的蝶形耦合臂，蝶形耦合臂可以分別從兩個蝶形輻射器耦合得到最大的能量，以實(shí)現(xiàn)功率的最大傳輸。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明一種蝶形應(yīng)答器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是圖1中A-A部的剖視圖；
[0018]圖3是本發(fā)明實(shí)施例所得應(yīng)答器的等效電路圖；
[0019]圖4是本發(fā)明實(shí)施例所得應(yīng)答器的阻抗仿真曲線圖；
[0020]圖5是本發(fā)明實(shí)施例所得應(yīng)答器的芯片阻抗曲線圖；
[0021 ]圖6是本發(fā)明實(shí)施例所得應(yīng)答器的電場強(qiáng)度讀取距離曲線圖；
[0022]圖7是本發(fā)明一種蝶形應(yīng)答器的蝶形導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖8是本發(fā)明一種蝶形應(yīng)答器的蝶形耦合臂的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說明。在此需要說明的是，對于這些實(shí)施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實(shí)施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合:
[0025]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的一種蝶形應(yīng)答器，包括導(dǎo)體輻射器，導(dǎo)體耦合器和電介質(zhì)基板，導(dǎo)體輻射器包括第一蝶形導(dǎo)體I和第二蝶形導(dǎo)體8，導(dǎo)體耦合器包括第一蝶形耦合臂3，第二蝶形耦合臂6，芯片4和諧振環(huán)5，蝶形應(yīng)答器的制備方法包括以下步驟:
[0026]a.將導(dǎo)體輻射器沖壓形成第一蝶形導(dǎo)體I，第二蝶形導(dǎo)體8，第一縫隙9和開口腔體10；
[0027]b.將步驟a所述開口腔體10從電介質(zhì)基板兩側(cè)滑入，使蝶形導(dǎo)體與電介質(zhì)基板背面完全貼合，第一蝶形導(dǎo)體I與第二蝶形導(dǎo)體8在電介質(zhì)基板的背面電氣連接，在電介質(zhì)基板的正面形成第一縫隙9;
[0028]c.將第一蝶形耦合臂3，第二蝶形耦合臂6和諧振環(huán)5進(jìn)行安裝結(jié)合，形成蝶形耦合器；
[0029]d.在步驟c所述諧振環(huán)5的開口處焊接芯片4，使芯片4的兩個引腳分別與諧振環(huán)5開口兩端形成電氣連接；
[0030]e.將步驟a中所述第一蝶形導(dǎo)體I和第二蝶形導(dǎo)體8分別于步驟c中所述的諧振環(huán)5電氣連接；
[0031]f.將步驟b中所述帶介質(zhì)的蝶形導(dǎo)體與步驟d中所述帶芯片4的蝶形耦合器進(jìn)行裝配，形成蝶形應(yīng)答器。
[0032]根據(jù)上述方案制成的蝶形應(yīng)答器在工作時，導(dǎo)體輻射器接收閱讀器發(fā)射的電磁波并轉(zhuǎn)化為電信號，然后耦合傳遞給導(dǎo)體耦合器并激活導(dǎo)體耦合器上的芯片4工作，最終將在閱讀器上顯示芯片4內(nèi)置的資產(chǎn)信息，達(dá)到資產(chǎn)信息可視化讀取和存儲的作用，大大降低了操作人員在盤點(diǎn)，檢修和其他管理過程中的成本。
[0033]將導(dǎo)體輻射器正面設(shè)計形成第一蝶形導(dǎo)體I和第二蝶形導(dǎo)體8的對稱二陣列，一是可使導(dǎo)體輻射器能在遠(yuǎn)距離范圍內(nèi)產(chǎn)生最大的增益，從而最大程度的接收閱讀器發(fā)射出的信號；二是可使應(yīng)答器在金屬表面或非金屬表面及空氣中均能獲得相近的性能，真正實(shí)現(xiàn)對應(yīng)用環(huán)境的不敏感，大大降低了項(xiàng)目實(shí)施的難度及成本;三是可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)答器整體的阻抗調(diào)節(jié)，使得整個系統(tǒng)達(dá)到阻抗匹配的目的，如圖3所示，以Alien Higgs3芯片作為參照設(shè)計，該芯片的等效阻抗為1800 Ω并聯(lián)0.85pF，歸一化阻抗并繪制曲線如圖4所示，第一條線為阻抗實(shí)部，第二條線為阻抗虛部曲線。為達(dá)到芯片與蝶形接受發(fā)射裝置的功率最大傳輸，設(shè)計上需要芯片阻抗與接收發(fā)射器阻抗實(shí)現(xiàn)共軛匹配，即實(shí)部相同，虛部相反。應(yīng)答器在金屬表面時的阻抗曲線如圖5所示，以920MHz頻率為例，芯片在920MHz時的阻抗為22.7-j201，接收發(fā)射器在920MHz時的阻抗為19.4-j201，應(yīng)答器在該頻點(diǎn)幾乎實(shí)現(xiàn)了完全的共軛匹配，即實(shí)部相近，虛部相反?？v觀整個頻段內(nèi)的阻抗實(shí)部與虛部，應(yīng)答器阻抗在寬頻帶范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了與芯片阻抗的良好匹配。
[0034]將導(dǎo)體耦合器設(shè)計為對稱的第一蝶形耦合臂3和第二蝶形耦合臂6，可以分別從兩個蝶形導(dǎo)體上耦合得到最大的能量，以實(shí)現(xiàn)功率的最大傳輸。第一蝶形耦合臂3和第二蝶形耦合臂6分別與第一蝶形導(dǎo)體I和第二蝶形導(dǎo)體8之間形成第二縫隙2和第三縫隙7，在工作時，蝶形導(dǎo)體通過縫隙將能量耦合傳遞給耦合臂并激活耦合臂上的芯片4工作，第二縫隙2和第三縫隙7的寬度對應(yīng)設(shè)置，控制縫隙的寬度能控制兩者耦合的大小，從而實(shí)現(xiàn)對阻抗匹配的調(diào)節(jié)。同時這種對稱設(shè)計方式可以實(shí)現(xiàn)芯片4阻抗的超寬帶匹配，使應(yīng)答器能工作在全球頻段860MHz?960MHz。應(yīng)答器上電場分布主要集中在第一縫隙，第二縫隙和第三縫隙處，利用該種蝶形應(yīng)答器設(shè)計，通過控制三個縫隙的參數(shù)可以起到調(diào)節(jié)阻抗匹配及耦合強(qiáng)度的作用(具體見圖6)，應(yīng)答器擁有兩個頻率，在917MHz時，讀取距離可以達(dá)到10.7米，在853MHz時讀取距離可以達(dá)到11米，在840MHz?935MHz頻率范圍以內(nèi)最小讀取距離可以達(dá)到8米。
[0035]另外，該蝶形應(yīng)答器的蝶形導(dǎo)體和蝶形耦合器的尺寸可自由調(diào)節(jié)，結(jié)合圖7所示，蝶形導(dǎo)體的長度L2與電磁波波長λ?的關(guān)系為0.125A1<L2<0.25A1，蝶形導(dǎo)體的長度與寬度尺寸選擇如下:0.6L2<L1<0.95L2、0.5L2<W3<2L2、0.5W3<W2<0.9W3、0.5W2<W1<0.9W2。結(jié)合圖8所示，蝶形耦合臂的長度P2與電磁波波長λ I的關(guān)系為0.2λ I < P2 < 0.4λ I，蝶形耦合臂的長度與寬度尺寸選擇具體如下:0.5Ρ2<Ρ1 <0.9P2、0.05Ρ1 <w2<0.25P2、0.4w2<wl <0.95w20
[0036]總之，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利的范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種蝶形應(yīng)答器，包括導(dǎo)體輻射器，導(dǎo)體耦合器和電介質(zhì)基板(10)，所述導(dǎo)體耦合器嵌入在所述導(dǎo)體輻射器邊緣，所述電介質(zhì)基板(10)與所述導(dǎo)體輻射器連接，其特征在于:所述導(dǎo)體輻射器包括第一蝶形導(dǎo)體(I)和第二蝶形導(dǎo)體(8)，所述導(dǎo)體耦合器包括第一蝶形耦合臂(3)，第二蝶形耦合臂(6)，芯片(4)和諧振環(huán)(5)，所述第一蝶形耦合臂(3)和所述第二蝶形耦合臂(6)對應(yīng)設(shè)置于所述第一蝶形導(dǎo)體(I)和所述第二蝶形導(dǎo)體(8)的下方。2.一種權(quán)利要求1所述的蝶形應(yīng)答器的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: a.將導(dǎo)體輻射器沖壓形成上方為開口腔體，左右為對稱的第一蝶形導(dǎo)體(I)和第二蝶形導(dǎo)體(8); b.將步驟a所述開口腔體從電介質(zhì)基板(10)兩側(cè)滑入，使導(dǎo)體輻射器與電介質(zhì)基板背面完全貼合，所述第一蝶形導(dǎo)體(I)與第二蝶形導(dǎo)體(8)在電介質(zhì)基板(10)的背面電氣連接，在電介質(zhì)基板(10)的正面形成第一縫隙(9); c.將第一蝶形耦合臂(3)，第二蝶形耦合臂(6)和諧振環(huán)(5)進(jìn)行安裝結(jié)合，并在諧振環(huán)(5)的開口處焊接芯片(4)，使芯片(4)的兩個引腳分別與諧振環(huán)(5)開口兩端形成電氣連接，形成蝶形耦合器； d.將步驟a中所述第一蝶形導(dǎo)體(I)和第二蝶形導(dǎo)體(8)分別于步驟c中所述諧振環(huán)(5)電氣連接； e.將步驟b中所述帶電介質(zhì)基板的蝶形導(dǎo)體與步驟c中所述蝶形耦合器進(jìn)行裝配，形成蝶形應(yīng)答器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種蝶形應(yīng)答器的制備方法，其特征在于:步驟b中所述第一縫隙(9)的寬度為0.lmm-5mm04.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種蝶形應(yīng)答器的制備方法，其特征在于:步驟f中所述第一蝶形導(dǎo)體(I)和所述第一蝶形耦合臂(3)之間形成第二縫隙(2)，所述第二蝶形導(dǎo)體(8)和所述第二蝶形耦合臂(6)之間形成第三縫隙(7)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種蝶形應(yīng)答器的制備方法，其特征在于:所述第二縫隙(2)和所述第三縫隙(7)的寬度相同，為0.1mm-3mm。
【文檔編號】G06K19/07GK106022436SQ201610318162
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】何軍
【申請人】安徽晶太信息科技有限公司