天线装置及其电路板的制作方法

本公开主张2017/8/10申请的美国临时申请案第62/543,611号及2018/6/7申请的美国正式申请案第16/002,922号的优先权及益处，该美国临时申请案及该美国正式申请案的内容以全文引用的方式并入本文中。

本公开涉及一种天线装置及其电路板，特别涉及一种无线射频识别(radiofrequencyidentification，rfid)读取器的天线装置及其电路板，该读取器结合电子标签可以精确地识别及计算通过天线区域的物体数量。

背景技术：

rfid系统使用标签(或标记)贴附在识别的物体上。双向的无线电发射器，称为询问器或读取器，传送讯号到标签并且读取其回应。

rfid标签可以是被动式、主动式或电池辅助被动式。主动式rfid标签具有板上电池并且周期性地发送其识别(identification，id)讯号。电池辅助被动式(battery-assistedpassive，bap)rfid标签在板上具有一小电池，于rfid读取器存在时启动。被动式rfid标签因为没有电池，因此较便宜且体积更小；不同的是，这种标签是使用读取器所发送的无线电能量来识别。但是，操作被动式标签所需接收到的功率电平约为讯号传送功率的千倍。这种传输要求造成在干扰和辐射暴露的方面会有显著对比的差异。

标签可以是只读的，具有工厂指派的序号以作为数据库的金钥；或者是可读/写的，系统使用者可以将特定对象的数据写入标签。场式可程序标签可以写一次/读取多次；“空白”标签可以由使用者通过电子产品编码来写入。

rfid标签包含至少三个部分：一集成电路，存储与处理调制和解调无线电讯号(radio-frequency，rf)的信息；一装置，由事件读取器讯号收集直流电源；以及一天线，接收和发送讯号。标签的资存储在非易失性存储器中。rfid标签包括固定或可程序化的逻辑以处理传输和读取器的数据。

通常，rfid感测系统具有天线以产生场效应。在具有场效应下，当物体通过时在场域产生干扰，并引发微电荷来表示物体穿过该场域。如果场域覆盖范围足够，则检测结果可为主办方提供准确的结果。但是，目前商业上可用的感测系统无法满足此项要求。

上文的“现有技术”说明仅提供背景技术，并未承认上文的“现有技术”说明公开本公开的标的，不构成本公开的现有技术，且上文的“现有技术”的任何说明均不应作为本公开的任一部分。

技术实现要素：

本公开提供一种天线装置及其电路板，以提供无线射频识别系统(radiofrequencyidentification，rfid)广域的场效应覆盖。

在一些实施例中，该天线装置包括一金属壳体，其中定义一凹部；一电路板，设置在该壳体的该凹部中；两个金属板，该金属板分别位于该电路板的相对两侧；以及一金属图案，夹于该两个金属板之间，且无线耦接到该两个金属板。

在一些实施例中，该电路板包括一基板；两个金属板，分别位于该基板的相对两侧；以及一金属图案，夹于该两个金属板之间，且无线耦接到该两个金属板。

在一些实施例中，该天线装置还包括具有与该壳体外围牢固接合的一罩盖。

在一些实施例中，该两个金属板相同且相对该电路板的中央部分对称地排列。

在一些实施例中，该两个金属板中的每一个实质上是正方形且至少具有一截角。

在一些实施例中，该两个金属板中的每一个具有两个截角，彼此对角线相对应。

在一些实施例中，该金属图案包括单个徘徊线，该徘徊线具有两个末端点，且每一末端点各自指向该两个金属板中相对应的金属板

在一些实施例中，该单个徘徊线的一侧包括奇数个转弯，另一侧包括偶数个转弯。

在一些实施例中，该金属图案包括多个平行金属线。

在一些实施例中，该平行金属线包括两个末端点且其各自指向该两个金属板中相对应的金属板

在一些实施例中，该金属图案包括奇数个平行金属线。

在一些实施例中，该金属图案包括一第一金属线和位于该第一金属线两侧的两个第二金属线。

在一些实施例中，该第一金属的一侧包括一第一转弯，另一侧包括两个第二转弯且该第一转弯比该第二转弯占用更大的面积。

在一些实施例中，该第一金属线包括在该第一转弯的两个末端点。

在一些实施例中，该第二金属线的一侧包括奇数个转弯，另一侧包括两个末端点。

在一些实施例中，该天线装置还包括一金属线连接该两个金属板，其中该金属线包括至少一个凸部。

在一些实施例中，该金属线与该金属图案是电性隔离。

上文已相当广泛地概述本公开的技术特征及优点，从而使下文的本公开详细描述得以获得较佳了解。构成本公开的权利要求标的的其它技术特征及优点将描述于下文。本公开所属技术领域中技术人员应了解，可相当容易地利用下文公开的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或工艺而实现与本公开相同的目的。本公开所属技术领域中技术人员亦应了解，这类等效建构无法脱离权利要求所界定的本公开的精神和范围。

附图说明

参阅实施方式与权利要求合并考量附图时，可得以更全面了解本公开的公开内容，附图中相同的元件符号是指相同的元件。

图1是分解图，例示本公开实施例的天线装置；

图2是示意图，例示本公开实施例的电路板具有两个金属板；

图3是示意图，例示本公开另一实施例的电路板具有两个金属板；

图4示意图，例示公开另一实施例的电路板具有两个金属板；

图5是场效模拟图，例示本公开比较实施例的天线装置(电路板不具有金属图案)的电场；以及

图6是场效模拟图，例示本公开实施例的天线装置(电路板具有金属图案)的电场。

附图标记说明：

10壳体

11凹部

20电路板

20a电路板

20b电路板

20c电路板

21基板

23金属层

30金属图案

30a金属图案

30b金属图案

30c金属图案

31a金属线

31b金属线

33a转弯

35a末端点

35b末端点

40金属板

40a金属板

40b金属板

40c金属板

41a金属线

41b金属线

41c金属线

42a接口

42b接口

42c接口

43a截角

43b截角

43c截角

45a凸部

45b凸部

50罩盖

100天线装置

311第一金属线

311a转弯

311b转弯

311c转弯

313第二金属线

313a转弯

313b末端点

具体实施方式

本公开的以下说明伴随并入且组成说明书的一部分的附图，说明本公开实施例，然而本公开并不受限于该实施例。此外，以下的实施例可适当整合以下实施例以完成另一实施例。

“一实施例”、“实施例”、“例示实施例”、“其他实施例”、“另一实施例”等是指本公开所描述的实施例可包含特定特征、结构或是特性，然而并非每一实施例必须包含该特定特征、结构或是特性。再者，重复使用“在实施例中”一语并非必须指相同实施例，然而可为相同实施例。

为了使得本公开可被完全理解，以下说明提供详细的步骤与结构。显然，本公开的实施不会限制该领域技术人员已知的特定细节。此外，已知的结构与步骤不再详述，以免不必要地限制本公开。本公开的优选实施例详述如下。然而，除了实施方式之外，本公开亦可广泛实施于其他实施例中。本公开的范围不限于实施方式的内容，而是由权利要求定义。

rfid读取器送出编码的无线电讯号以询问标签。rfid标签接收到询问信息，以其识别或其他信息回应。此信息可能是唯一的标记序号，或者可能是与产品相关的信息，如股票编号、批号或批次编号、生产日期或其他特定信息。由于标签具有单独的序号，因此rfid系统可以在读取器读取范围内，对多个标签进行区别，并同时读取它们。

rfid系统可以根据标签和读取器的类型来分类。被动式读取器主动式标签(passivereaderactivetag，prat)系统具有被动式读取器，只接收来自主动式标签的无线电讯号(电池供电，仅传输)。prat系统读取器的接收范围可以在0至2000英尺(0至600米)的范围内进行调整，以允许灵活应用在资产保护和监督等应用。

主动式读取器被动式标签(activereaderpassivetag，arpt)系统具有一个主动读取器，送出询问器讯号并接收来自被动式标签的验证回复。

主动式读取器主动式标签(activereaderactivetag，arat)系统使用主动式读取器的询问讯号以唤起主动式标签。此系统的一个变形是可以使用电池辅助被动式(batter-assistedpassive，bap)标签，它的作用类似于被动式标签，但具有小电池做为标签回报讯号时供电。

固定式读取器，经设置以建立一个特定的、可严格控制的询问区。这允许在标记进入和离开讯问区时具有高度定义的读取区。移动读取器可以手持，安装在推车或车辆上。

rfid标签通常是通用产品代码(universalproductcode，upc)或ean条码的辅助，不是upc或ean条码的替代物。它们可能永远不会完全取代条码，部分原因是成本较高以及在同一物体上多种数据的优势。另外，与rfid标签不同的是，条码可以通过，例如，电子邮件或移动电话来产生成和散布，以供收件者打印或显示。航空公司登机证是一例子。新的电子登机证(electronicboardingpass，epc)在合理的成本下配合其他方案，得到了广泛的应用。

与追踪项目有关的数据的存储需要使用许多的兆字元(terabytes)。为了建立有用的信息，需要对rfid的数据进行过滤和分类。可能状况是，在托盘的级别追踪货物使用rfid标签，在包装级别使用独特的upc或ean条码进行追踪。

无论编号方案如何，唯一识别码是rfid标签的强制性要求。rfid标签数据容量够大，允许每个单独的标签具有唯一码，而目前条码仅限于特定产品的单一类型码。rfid标签的独特性表示在产品最终到达消费者前，位置移动的过程可以被追纵。这有助于减少盗窃和其他形式的产品损失。rfid标签包含标签的唯一识别码以及物件序号，可以良好地支持产品的追纵，这有助于企业应对品质不良和召回活动，但售后消费行为追纵和分析也会引起人们的疑虑。

以上讨论，应可理解rfid技术可在不同的应用中实现，包括，但不限于，批发市场、零售市场(使用近场系统)，甚至高速公路(使用远场系统)以快速识别通过电磁场的物体。

此外，由以上讨论亦可以看出，对物体的高效率识别是当前技术的一关键议题。迫切需要一种方法以准确监控并快速识别，在较长时间内通过区域的快速移动物体。

例如，传统计时和识别赛鸽方法是有关于唯一识别码的系环和专门设计的物体计时器。系环绑在赛鸽脚部周围。序号被记录下来，定时器被设置且被密封，并且将赛鸽带回家。当第一只赛鸽返回时，它的主人移开系环并将其放入计时器的插槽。系环放置到计时器中时间将记录赛鸽到达家中的正式时间。从此时间戳记开始，测量平均速度和确定比赛的获胜者。

纵使此方法达到它的目的，但由于几个原因已经证明有些问题。其中一个原因是，赛鸽“官方时间”不是它实际到达的时间，而是系环放置在计时器中并记录下来的时间，这明显有几秒钟的延迟。

另一个可能出现的问题是，一个经验丰富，表现优异的赛鸽，会很快完成比赛过程，其可能因为移除系环的不舒服，会犹豫进入它的鸽舍，从而失去关键的秒数。

电子计时系统的出现使记录赛鸽表现比以前更容易。这种注册鸟类到达的新方式，已经建立并销售了一些赛鸽饲养者，帮助其保存记录、鸟类谱系，出版比赛结果以及维护医疗和疫苗接种史。

在新的电子计时系统中，赛鸽比赛时间较以往容易，因为鸽子饲养员只需将鸽子赶回到鸽舍，整个事件会自动记录并登录。此外，如果电子计时系统连接到俱乐部登录系统，则所有登录和记录的信息会实时上传，所有参与者都能看到结果。但是，在电子计时系统中仍然存在准确性的问题。准确度的问题不是来自计时系统本身，而是来自和固定在物体上的电子标签连接的感测系统。赛鸽通过感测系统时，感测系统检测到物体，记录时间并回传所有相关信息给主人及主办方。

图1是分解图，例示本公开实施例的天线装置100。参照图1，天线装置100具有金属壳体10，经配置以将天线装置100接地，其中定义一凹部11；电路板20，例如印刷电路板，通过本领域技术人员现有的任何方法牢固地安装在金属壳体10的凹部11中，例如，粘胶；金属图案30，形成在电路板20的中央部分；以及分别设置在电路板20的相对两侧的一对金属板40，例如黄铜板。在一些实施例中，天线装置100还包括具有罩盖50，与壳体10的外围牢固接合以保护电路板20、金属图案30和金属板40避免潜在的损坏或篡改。

图2是示意图，例示本公开实施例的电路板20a具有两个金属板40a。如图2所示，在一些实施例中，两个金属板40a通过金属线41a彼此连接。在一些实施例中，提供接口42a，例如插座装置，以接收外部电力和传送由天线装置100取得的信息。电路板20a的金属图案30a形成在电路板20a的中心部分且无线耦接到两个金属板40a中的每一个。在一些实施例中，金属图案30a包括单个徘徊金属线31a，其具有两个未端点35a，且每一个未端点35a各自指向两个金属板40a中相对应的金属板在一些实施例中，徘徊金属线31经配置以产生预定频率，例如，950百万赫兹(mhz)的场效应(fieldeffect，fe)覆盖。在一些实施例中，金属线31a一侧具有偶数个转弯33a(例如，u形转弯)，另一侧具有奇数个转弯33a，且所产生的场效应的均衡度和覆盖率能够符合应用上的需求。

在一些实施例中，两个金属板40中的每一个具有至少一个截角，如图2所示的两个截角43a，以在与金属线31a耦合时产生圆状的场效应。在一些实施例中，两个金属板40a中的每一个截角43a彼此对角线相对应。在一些实施例中，两个金属板40a实质上是正方形，但两个板40a中的每一个的形状不限于矩形或正方形。金属板40a可以是任何类型的形状。在一些实施例中，为增加场效应覆盖率，金属线41a具有凸部45a，一体形成在金属线41a上，凸部45a的数量是偶数，且凸部45相对接口42a对称设置。

在一些实施例中，电路板20a包括基板21，例如fr-4基板，且金属线31a、金属板40a、金属线41a和凸部45a通过基板21上的金属层23与基板21整体应用。在一些实施例中，金属线41a和金属图案30a，以介电材料，例如fr-4或空气间隙电隔离。在一些实施例中，金属板40a和金属图案30a，以介电材料，例如fr-4或空气间隙电隔离。

图3是示意图，例示本公开另一实施例的电路板20b具有两个金属板40b图。参照图3，可注意到两个金属板40b通过金属线41b彼此连接。在一些实施例中，提供接口42b，例如插座装置，以接收外部电力和传送由天线装置100取得的信息。在一些实施例中，电路板20b的金属图案30b形成在电路板20b的中心部分且无线耦接到两个金属板40b中的每一个。在一些实施例中，金属图案30b包括多个平行金属线31b，每一个具有两个未端点35b，且每一个未端点35b各自指向两个金属板40b中相对应的金属板为产生均衡的场效应覆盖，金属线31b彼此安排非常接近，且金属线的数量31b尽可能大，例如奇数，如此场效应覆盖范围能符合均衡和覆盖率的要求。

在一些实施例中，两个金属板40b中的每一个具有至少一个截角，如图3所示的两个截角43b，以在与金属线31b耦合时产生圆状的场效应。在一些实施例中，两个金属板40b中的每一个截角43b彼此对角线相对应。在一些实施例中，两个金属板40b实质上是正方形，但两个板40a中的每一个的形状不限于矩形或正方形。在一些实施例中，金属板40b的每一个可以是任何类型的形状。在一些实施例中，为增加场效应覆盖率，金属线41b具有凸部45b，一体形成在金属线41b上，凸部45b的数量是偶数，且凸部4b相对接口42b对称设置。

在一些实施例中，电路板20b包括基板21，例如fr-4基板，且金属线31b、金属板40b、金属线41b和凸部45b通过基板21上的金属层23与基板21整体应用。在一些实施例中，金属线41b和金属图案30b，以介电材料，例如fr-4或空气间隙电隔离。在一些实施例中，金属板40b和金属图案30b，以介电材料，例如fr-4或空气间隙电隔离。

图4是示意图，例示本公开另一实施例的电路板20c具有两个金属板40c。参照图4，可注意到两个金属板40c通过金属线41c彼此连接。在一些实施例中，提供接口42c，例如插座装置，以接收外部电力和传送由天线装置100取得的信息。在一些实施例中，电路板20a的金属图案30c形成在电路板20c的中心部分且无线耦接到两个金属板40c中的每一个。

在一些实施例中，金属图案30c包括第一金属线311和第二金属线313；第一个金属线311的一侧具有偶数个转弯311a，另一侧具有奇数个转弯311b，且转弯311b比转弯311a占用较大的面积。在一些实施例中，第一金属线311包括在转弯311b的两个末端点311c。在一些实施例中，第二金属线313的一侧具有奇数个转弯313a，另一侧具有两个末端点313b。在一些实施例中，金属图案30c包括奇数个第一金属线311，和设置在第一金属线311的相对两侧的偶数个第二金属线313，以增加场效应，使均衡和覆盖率能够符合需求。

在一些实施例中，两个金属板40c中的每一个具有至少一个截角，如图所示的两个截角43c，以在与第一金属线311和第二金属线313耦合时产生圆状的场效应。在一些实施例中，两个金属板40c中的每一个截角43c彼此对角线相对应。在一些实施例中，两个金属板40c实质上是正方形，但两个板40c中的每一个的形状不限于矩形或正方形。在一些实施例中，金属板40c的每一个可以是任何类型的形状。在一些实施例中，为增加场效应覆盖率，金属线41c具有凸部45c，一体形成在金属线41c上。

在一些实施例中，电路板20c包括基板21，例如fr-4基板，且金属线311、金属板40c和金属线41c通过基板21上的金属层23与基板21整体应用。在一些实施例中，金属线41c和金属图案30c，以介电材料，例如fr-4或空气间隙电隔离。在一些实施例中，金属板40c和金属图案30c，以介电材料，例如fr-4或空气间隙电隔离。

图5是场效模拟图，例示本公开比较实施例的天线装置(电路板不具有金属图案)的电场。参照图5，在场域中仍然存在“空洞”(白色区域间的暗区)，此可能导致检测结果不准确，导致当物体通过场域时不正确的计时记录。如此的缺点是因为场域覆盖不足。

图6是场效模拟图，例示本公开实施例的天线装置100(电路板20具有金属图案30)的电场。参照图6，值得注意的是，通过金属图案30设置在电路板20的中央，夹于两个金属板40间，场效应增加，侦测物体经过场域(近场侦测)时天线装置的灵敏度提高。

虽然已详述本公开及其优点，然而应理解可进行各种变化、取代与替代而不脱离权利要求所定义的本公开的精神与范围。例如，可用不同的方法实施上述的许多工艺，并且以其他工艺或其组合替代上述的许多工艺。

再者，本公开的范围并不受限于说明书中所述的工艺、机械、制造、物质组成物、手段、方法与步骤的特定实施例。本领域技术人员可自本公开的公开内容理解可根据本公开而使用与本文所述的对应实施例具有相同功能或是达到实质相同结果的现存或是未来发展的工艺、机械、制造、物质组成物、手段、方法、或步骤。据此，这些工艺、机械、制造、物质组成物、手段、方法、或步骤包含于本公开的权利要求内。