无源无线传感器的制造方法_4

文档序号:9324558阅读:来源:国知局
设置在介电层208的表面230的至少一部分上。备选地,阻抗元件228可设置在介电层208内。此外,尽管未图示,在一些实施例中,无源无线传感器(例如无源无线传感器200)可采用两个或以上阻抗元件,其中该两个或以上阻抗元件可设置在介电层208上或中的不同位点中。
[0058]此外,如在图3中图示的,天线210可包括贴片天线。标号232代表介电层206的表面234上的馈送通孔220的位点。此外,无源无线传感器200可包括参考层226。该参考层226可包括导电材料。此外,参考层226的导电材料可具有适合的热膨胀系数以能够将无源无线传感器200安装在设备中或设备上。在操作中,参考层226可配置成经由馈送元件218、馈送通孔220和阻抗元件228而在天线210与参考层226之间提供电容耦合。在一个示例中,馈送通孔220可另外连接到参考层226以对馈送通孔220提供接地并且进一步减少无源无线传感器200的寄生元件。
[0059]图4是本说明书的无源无线传感器400的另一个示例。图5图示图4的无源无线传感器400的一部分的透视图500。在图4-5的图示实施例中,无源无线传感器400包括多个介电层402,其具有分别的层404、406和408。此外,无源无线传感器400包括设置在介电层404中形成的腔412中的天线410。此外,无源无线传感器400包括隔膜414,其操作地耦合于天线410。此外,保护层416设置在隔膜414上。另外,天线罩417可设置在天线410的至少一部分上。
[0060]无源无线传感器400进一步包括馈送元件418,其使用馈送通孔420而物理耦合于天线410。该馈送通孔420设置在介电层406中,其中介电层406是图案化介电层。特别地,介电层406可包括多个列422使得多个列422中的一个或多个列422可在邻近介电层404和408的至少一部分之间延伸。此外,在图示的实施例中,多个列422中的列422示出为物理不相交结构,然而,在一些实施例中,列可源于共基极。如在放大图424中图示的,在一些实施例中,馈送通孔420可设置在两个或以上列422之间。
[0061]有利地,具有介电层406的不相交部分并且特别地多个列412可在天线410与参考层426之间提供增强耦合,由此使天线410与参考层426之间的电容耦合增加。此外,天线410与参考层426之间增加的电容耦合可导致传感器响应的频率朝更高频率偏移。因此,对于相似的传感器响应频率范围,可使用相对小尺寸的无源无线传感器,其中该无源无线传感器包括无源无线传感器的多个介电层中的介电层中的至少一部分中的多个列。
[0062]图6是具有多个无源无线感测区601的无源无线传感器组件600的横截面视图,其中该多个无源无线感测区601中的每个区601配置成独立于其他区601运行。在一些实施例中,无源无线传感器600的每个分别的段601可配置成感测独立于其他段601的参数。通过示例,段601中的一个可配置成感测设备(未示出)的温度,而另一个段601可配置成感测设备的压力。此外,可注意段601不必并排设置。在一个示例中,段601可按随机顺序设置在多个介电层606中的介电层606上。
[0063]此外,无源无线传感器组件600可采用多个天线602,其中多个天线602中的每个天线602设置在多个腔604的对应腔604中。多个天线602中的一个或多个天线602可与其他天线602不同。通过示例,一个或多个天线602的形状可与其他天线602的形状不同,或一个或多个天线602的材料可基于相应无源无线段601配置成感测的参数而与其他天线602的材料不同。此外,多个腔6604中的腔604的一个或多个尺度可与其他腔604的尺度相同或不同。通过示例,腔604的高度可相同或不同。此外,一个或多个天线602可包括设置在天线602的至少一部分上的天线罩605。
[0064]另外,无源无线传感器组件600包括多个介电层606。在图示的实施例中,多个介电层606包括分别的介电层608、610和612。此外,多个馈送元件614可设置在无源无线传感器组件600的至少一部分中。在图示的实施例中,多个馈送通孔616可耦合于天线602。然而,尽管未图示,在备选实施例中,馈送通孔616可耦合于多个天线602中的天线602中的每个。此外,在某些实施例中,无源无线传感器组件600可进一步包括多个隔膜622和多个保护层624。此外,每个保护层624设置在对应的隔膜622上。
[0065]在一个实施例中,无源无线传感器组件600的多个无源无线传感器段601可同时操作。在另一个实施例中,多个无源无线传感器段601可配置成在不同的时间操作。
[0066]图7是根据本说明书的方面配置成使用一个或多个无源无线传感器(例如无源无线传感器704)监测设备702中的一个或多个操作条件的监测系统700的示意表示。在一个实施例中,无源无线传感器704可设置在设备702内部。通过示例,无源无线传感器704可物理耦合于内燃机的表面。在另一个实施例中,无源无线传感器704可设置在设备702的表面上。通过示例,无源无线传感器704可设置在涡轮机叶片的表面上。使无源无线传感器物理耦合于表面的方法的非限制性示例包括化学粘合、物理粘合、金属磨损、螺栓连接、焊接、激光辅助粘合法或其组合。用于粘合方法的材料的非限制性示例可包括纳米银粘合剂、纳米铜粘合剂、玻璃粉或其组合。在一个实施例中,无源无线传感器700可使用基于陶瓷的粘合剂而耦合于设备702。有利地,基于陶瓷的粘合剂可配置成经受高温。
[0067]此外,监测系统700可包括传送器706,其操作地耦合于无源无线传感器704。在操作中,传送器706配置成将可取的射频信号708传送到无源无线传感器704。
[0068]此外,监测系统700可包括接收器或询问器710,其配置成接收由无源无线传感器704的天线反射的信号712。在操作中,无源无线传感器704的隔膜可由于一个或多个操作条件的存在而挠曲。通过示例,高温、高压、气体移动(速率/加速度)的存在可使隔膜挠曲。此外,隔膜的挠曲和/或无源无线传感器704的多个介电层的介电性质的改变可影响由无源无线传感器704的天线反射的信号712。此外,隔膜的挠曲的改变和/或多个介电层中的一个或多个介电层的介电性质的改变可导致无源无线传感器704的天线与参考层之间的电容耦合的改变。另外,天线与参考层之间的电容耦合的该改变可更改传感器响应。因此,可处理由天线反射的信号来测量设备704的一个或多个物理或环境性质。
[0069]在一些实施例中,传送器706和接收器710可作为独立物理实体存在,而在一些其他实施例中,传送器706和接收器710可集成来形成收发器或询问器,其配置成传送询问信号以及从无源无线传感器704的天线接收响应信号。此外,响应信号712可由接收器710处理或可由信号处理器714处理来产生传感器响应。该传感器响应可用于确定设备704的一个或多个物理或环境性质。在一个实施例中,隔膜的挠曲可与响应信号712相关,并且响应信号进而可与环境的物理、化学或生物参数相关。
[0070]在某些实施例中,信号处理器714例如可包括一个或多个专用处理器、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器(DSP)、微型计算机、微控制器、专用集成电路(ASIC)和/或现场可编程门阵列(FPGA)。
[0071]此外,监测系统700可包括监测设备716,其操作地耦合于设备702。信号处理器714可将代表环境参数的数据传达到监测设备716。在一个实施例中,信号处理器714可配置成分析数据。监测设备716可配置成根据由信号处理器714分析的数据来监测设备702的操作。尽管示出为两个独立块,在一些实施例中,信号处理器和监测设备可在单个单元中集成。
[0072]在一个实施例中,信号处理器714和/或监测设备716可设置在设备702的位点本地的位点中。备选地或另外,信号处理器714和/或监测设备716可相对于设备702定位在远程位点中。此外,信号处理器714和/或监测设备716可配置成将处理的数据存储在存储库(未示出)中。存储库的非限制性示例可包括例如硬盘驱动器、软盘驱动器、压缩盘读/写(CD-R/W)驱动器、数字多功能盘(DVD)驱动器、闪存驱动器和/或固态存储设备等设备。
[0073]此外,信号处理器714和/或监测设备716可操作地耦合于输出设备718以使用户或操作者能够手动监测系统700,或使用户能够在指定时间点获取关于系统700的信息。为此,输出设备718例如可包括显不设备、打印机和/或首频输出设备。
[0074]在一个实施例中,监测系统700可配置成在设备702的操作持续时间期间进行连续监测。此外,监测系统700可配置成进行设备702的实时监测。此外,监测系统700配置成监测设备702的一个或多个参数(物理参数或环境参数)。
[0075]在一个实施例中,传送器706可包括信号发生器(未示出)、上变频器(未示出)、天线(未示出)和信号放大器(未示出)。此外,在该实施例中,接收器710可包括天线(未示出)和下变频器(未示出)。在操作中,传送器706的信号发生器生成询问信号,其由上变频器上变频到在对应
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