[发明专利]RFID天线

说明书

本发明涉及一种特别意图用于移动站的RFID天线。

RFID(射频识别)意味着这样一个系统，该系统包含被放置在对象中并且 含有数据的存储单元以及包含可以从近距离以无线方式传输数据的读取器(装 置)。要被传输的数据可以例如是对象的标识信息、位置信息或涉及产品的信息 (诸如其价格、保质期等等)。所述存储单元并没有其自己的能源，但是读取该 存储器并发送所读取的数据所需的能量是从由读取器产生的磁场获得的。这样 的存储单元在此被称为“标签”，因为其具有小尺寸和专门的用途。

在大多数情况下，读取器是仅用于RFID的独立装置。该读取器也可以是 某个其它装置的扩展，诸如移动站。在那种情况下，移动站的处理器和显示器 被用于分析和显示从标签读取的数据。无论读取器是如何实现的，该读取器必 须有其自己的布线(wiring)，用于产生通过其建立到标签的连接的场。一些RFID 系统工作在微波频率，并且在那种情况下，读取器的布线起天线的作用。然而， 大多数RFID系统(诸如属于在此描述的本发明的那些RFID系统)工作在 13.56MHz的明显更低的频率。那么，所述读取器的布线起纯粹的线圈的作用， 在这种情况下，它实际上仅仅在工作频率产生磁场。标签具有其自己的线圈， 磁场的一部分能量通过该线圈被传输到标签的电子电路。虽然读取器的布线并 没有辐射电磁能量，但出于一致性的考虑，在本说明书和权利要求书中，其也 被称为“天线”。

在简单的情况下，RFID天线是在与读取器的电路所在的电路板相同的电路 板上的平面线圈。例如如果移动电话配备有RFID读取器，则在该装置的电路板 上没有天线线圈的空间，并且也有不在该板上放置该天线线圈的电学原因。该 天线线圈必须被放置在其它什么地方，例如放置在装置的盖的内表面上或者放 置在电池顶部。在这种情况下，在天线中也需要接触装置(contact arrangement)， 用于将其连接到读取器的其它部分。图1示出了这种公知的RFID天线的实例。 天线100包含用于产生磁场的线圈120、线圈的触点151、152以及接触弹簧161、 162。该线圈在小天线电路板110的表面上具有4个大致矩形的导线匝。线圈导 线的末端彼此相对靠近并且电连接电路板110上的触点151、152。导线垫覆盖 有某些触头材料(contact material)(诸如金)。在该实例中，接触弹簧是所谓的 弹簧针(pogo pin)，也就是两部分式伸缩套管(telescope pipe)，所述两部分式 伸缩套管在每端具有接触面并且在内部具有螺旋弹簧。弹簧针的一端通过弹簧 弹力挤压天线电路板上的触点，而另一端例如挤压装置的主电路板上的触点。 在完整的装置中，这些针由绝缘材料支撑，该绝缘材料在图1中看不见。接触 弹簧也可以是相对刚硬的条形导体，其中弹簧弹力是由弯曲的条的张力产生的。 天线电路板110例如通过胶粘被固定到装置的表面。

作为替换方案，该线圈导线及其触点可以通过例如IMD(模内转印(In Mould Decoration))技术被直接加工到某个表面上。

当线圈120被供给交流电时，由此产生的磁场激励距离足够近的RFID标 签。该标签的电子电路引起磁场的变化，并且该变化包含了标签中的数据。场 的变化被感知为读取器中的电流强度的变化。这样，标签的数据是可读取的。

在上述情况下，RFID天线通常位于装置的可分离部分中，诸如位于移动电 话的后盖中。例如当更换电池或SIM卡时必须打开该盖。当该盖的部分时常被 分离和被替换时，这必然伴有触点最终可能损坏的缺陷。即使在适当的位置， 该盖可能轻微地移动，这也足以损坏该触点。此外，在天线触点在终端产品中 保持可见的应用中，需要使这些触点成形(shape)，以便获得视觉上的满足，这 也是缺陷。

本发明的目的是减少现有技术的所述缺陷。依照本发明的RFID天线的特 征在于在独立权利要求1中所阐述的内容。本发明的某些优选实施例在其它权 利要求中被阐述。

本发明的基本思想如下：基于磁场的RFID读取器的主线圈被电感耦合到 馈源，主线圈然后与该源电隔离。为此，除了主线圈之外，该天线结构还包括 辅助线圈和馈电元件。该辅助线圈电连接到主线圈，并且在馈电元件与辅助线 圈之间有相对强的电感耦合。馈电元件被直接耦合到读取器中的交流电源，在 这种情况下，在辅助线圈中感应出交流电压，并且在辅助线圈中和在主线圈中 产生交流电流。给到对象中的RFID标签的连接提供对应于该电流的磁场。