专利名称：印刷线路的屏蔽磁场天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及屏蔽磁场天线，其型式是至少包括一个金属元件环圈和放置在上述元件周围的金属管状屏蔽。
特别地是它涉及到一种目的在于和不接触型芯片式卡读出器联合使用的天线。
人们知道上述型式的天线主要有两种，一种叫做通常的同轴电缆，它是柔软的，其屏蔽由放置在有塑料套的导线周围的金属编织网组成；另一种的屏蔽由金属硬管组成，比如用铜做成的，同样地被放置在有塑料套的导线周围。
这些天线的实现有一些不便，它需要昂贵手工操作，并且没有可靠的形式复制，如把铜质同轴线缆或铜管切割正确长度的操作，在接合于一个机器上的位置的对面的环圈中间切割屏蔽的操作，然后把天线焊接在一个联接器上的操作和焊接在一个频率调谐系统上的操作。
另外，从它们的设计来看的和从手工操作的事实上看，人们发现在这样的天线之间有一些磁特性的不一致，发明者们从中总结出在几何构状上它们不能满意复制。
一些特性的不一致能同样地存在天线中，当天线经过一些使天线变换几何位置的机械碰撞或振动时。
这些不一致在第一种情况下作为后果能使为装备一系列天线的预先很细微调节的频率调谐系统不适应。
在另一种情况下，这些不协调的后果是使天线相对于在制造中或者在制造后借助于相关的频率调谐系统所进行的频率调节失调。
这种型号的天线在金属环境中被使用需与一个铁氧体元件合作并需要一个金属屏放置在其下面以保证它免受环境磁场的干扰。
由于它的易碎性，陶瓷元件应得到朝向天线或屏可能产生的碰撞和振动的保护。所以需要保证一个保护易碎元件的整体的装配。
现在，天线和陶瓷元件是被埋在树脂里的。这一点有实施上的不方便和价值昂贵的困难。另外，得到的天线不能几何复制。
本发明就是要减轻上面阐述的缺陷。
因此本发明的目的是设计一个可复制天线，几何学方面稳定并且成本低。
本发明的目的同时是设计一个能被用在金属环境里的天线，它对于振动和碰撞不敏感，其设计能使制作容易，可复制并是经济的。
为此，根据最好的实现形式，本发明作为目的有一个屏蔽磁场天线，包括至少一个金属元件的环圈和放置在上述元件周围的金属管状屏蔽。
它的特点在于环圈是在绝缘材料薄片上以印刷线路来实现的，例如在印刷线路卡上实现，还在于上述屏蔽的组成是这样的一方面，由两个开口环组成，环由印刷线路实现，分别放置在绝缘材料的一个下面薄片和一个上面薄片上，上述薄片夹紧环圈而组装在一起；另一方面，大量的金属通路分布在环圈的两边，上述通路穿过上述薄片连接两个环的边沿，这些通路最好是均匀分布的。
由于这样的设计，天线非常坚硬，因此相对现有技术的天线做到了很好的几何稳定。
根据实现的另一种形式，为出于低频有效性的理由上述屏蔽是这样组成的一方面，两个开口的圆环，以印刷线路实现，分别放置在绝缘材料做成的下面环形支架和上面环形支架上，上述支架夹紧环圈；另一方面，两个金属片从环圈的两面连接两个环的边沿，所述金属片放置在环形支架的叶片上。
由于上述两种实现形式的特点，天线能在工业范围上通过印刷线路技术被制造出来。掌握这个完美的技术能够保证它的几何特点的良好复制性。这一点可能用花费更少而做到，因为制造所用的生产工具一般是标准化和自动化的。
另外，这个设计能够很容易地改变天线的尺寸，因为大部分操作是自动化的。
同时本发明的目的是有一个磁场天线部件，根据发明包括一个印刷线路天线，一个铁氧体层，一个金属屏，两个柔软叶片分别放置一方面在天线和铁氧体层之间，另一方面在铁氧体层和金属屏之间。这些叶片在表面上能够包括一些粘合剂以便于组装。
由不同层组合的这个装置的设计的好处是使天线容易适应有金属振动和碰撞下的金属环境。
根据另外的有益特点，装置能包括一些勒紧部件以便于组装和勒紧整体，铁氧体层，柔软叶片和金属屏。
由于这些安排，人们能很容易地在它们之间组装任何元件，需要时把它们拆卸并控制隔开它们的距离。
根据另外的有益特点，装置包括一些部件以保持住铁氧体到天线的距离并保持住屏到铁氧体的距离。
由于这些安排，人们同样保证装置的几何参数的可复制性。
本发明的其它特点和好处在下面的描述中突出表现出来，这个描述纯粹作为非限制的例子，并以下面的附图作为参考；在这些图中
图1表示了符合第一种实现形式的一个天线；图2表示了符合另一种实现形式的一个天线；图3是沿图1A-A天线的横剖面，图示出了它的横截面；图4是符合图3的天线的横剖面，这天线正在组装过程中；图5是图2沿B-B天线的横剖面，图示出了它的横截面；图6是符合图5的天线的横剖面，天线处在组装过程中；图7表示出了，为天线和补充线路位置的实现，被使用的印刷线路的薄片；图8表示出了图2中天线的组成；图9表示出了符合图2的天线的顶视细节图；图10表示的是一个分解图，指出了具有符合本发明天线的装置的不同组成部分的组装。
在图1和图2上人们分别看到了符合本发明的一个天线的第一种和第二种实现形式。人们依据图1、3和4将首先描述第一种形式。
根据第一种形式，天线一般呈圆形，包括一个长方形A-A截面。这个截面有利于加强它的几何稳定性。最好的是像在例子中那样环是圆形的。
根据本发明，屏蔽磁场天线包括至少一个金属元件的环圈3b和放置在元件周围的金属管状屏蔽5b，6b，7b，8b。
在例子中，天线包括仅一个元件3b，是铜质的，呈扁平形，很薄，放置在长方形截面5b，6b，7b，8b管状结构的中心。元件3b被夹在有长方形截面10b，9b最好是同样厚的两个绝缘材料环9b，12b之间。在这种情况下，绝缘材料是环氧树脂玻璃。
在元件3b的这边和那边，在两个环9b，12b之间人们会发现另一种绝缘物质，比如空气或者一种粘合剂用来联接这两个环。
根据一种变形两环中的一个12b由两个比如用胶连成整体(图4)的环4b和10b组成。
至于管状屏蔽是由金属薄片组成的，比如35微米的铜片。
在图1上人们见到屏蔽环是开着的。它表示出了组成一个气隙的间断17b，根据已知的工作细则这是天线良好地工作所需要的。上述气隙放置在天线连接点对面以使屏蔽分支有严格的同样长度。
在图3和图4上，人们看到天线包括至少两个圆环的绝缘支架第一个上面支架4b，它包括在其平行表面之一上的环圈3b，屏蔽的一部分6b在另一个表面上；第二个下面支架9b，它仅仅包括屏蔽的一部分5b。
一旦两个圆形支架比如用胶连在一起，它们的侧面11接受镀金属层7b，8b，它们连接元件每个边的两部分6b和5b。这个镀金属能用薄层沉淀任何方法来进行，比如用喷镀或化学沉积。
这些金属元件和支架是印刷线路元件是有利的。因而，人们懂得屏蔽的实现应用了印刷线路的制造技术。
根据一个变形，仅环圈3b在第一阶段形成，金属薄片5b到8b在第二阶段中一起形成，比如由喷镀形成。
现在依据图2，5，6将进行另一种优选的实现方式的描述。
根据这种方式，天线1和表示出一般连续整体形式以保证它有一个很好的几何稳定性。
它由很多绝缘材料薄片组成，图2上有三个或者在图5和6上最好有两个。
和前面的方式一样，它包括一个金属元件环圈3a和在所述元件周围的一个金属管状屏蔽5a，6a，7a，8a。
环圈和前面例子中的环圈是一样的。相反地，在支架里和屏蔽的侧壁上存在一些差别。支架是一些连续薄片，而侧壁由很多连接环5a和6a的金属通路7a和8a组成。
这些通路或通道沿着环圈被分布在环圈3a的两边(图9)。最好是这些通路由尽可能最小的距离分开，以便对低频有效。在例子中，这个距离是2.5mm，由于通路的直径为0.5mm；这个距离在例子中授与天线在效果和坚固性之间一个良好的比例，这和非接触型芯片式卡片读出器有关的。
通路穿过薄片9a，12a并电连接在屏蔽的金属环的侧边上。
像以前一样，我们可能从两个不同的后来用胶粘在一起的薄片4a，10a(图6)出发实现带有环圈的薄片12a，或者仅从一个薄片12a出发而另一个薄片9a仅带着屏蔽5a的下面部分。
像前面一样，在图6中可以看到，根据最好的实现形式，人们首先在同一个印刷线路薄片12a上实现环圈3a和圆环6a，而同样地在另一个印刷线路薄片上实现另一个圆环。
这些薄片9a和12a然后比如用胶连在一起。
在最后的操作中，我们来沿金属环的侧边穿一些孔，在它们里面我们实现通路7a，8a就像在印刷线路的实现中经常使用的那些一样。这些通路能被任何细长的、保证同样电连接作用的金属元件所替换，例如空心或实心铆钉。
最好地是，通路的多数量组成屏蔽的有间隙的壁，这和同轴电缆辫子是一样的，因此保证了同样的运行。
由于印刷线路薄片的坚硬性和几何稳定性我们得到一个特别稳定和可复制的天线。
最好的是人们实现了连接的位置14a以及和天线在同一个支架上的调谐电路13a的位置。
图7图示了在三个印刷线路薄片10a，4a和9a上实现的镀金属。至少三次镀金属是必须的一次镀金属为屏蔽的上部环6a及附加线路元件13a，如调谐电路14a的位置和接触开关15a的位置，另一次镀金属3a是为环圈的；最后一次是为环6a及上述附加线路13a的元件的。
这样，可能通过三个印刷操作创造天线及它的附加线路元件。接着只需把分开实现的三个薄片组装在一起，并把通路以自动化方式放在薄片上，然后再放上接触开关及包括至少一个带有很精细调节的可变电容的调谐电路的组成部分就行了。
薄片可能包括一些孔16a，它们能够在以后引进一些金属插件，比如拉紧杆。
借助一种广泛流行的制造方法，可能在工业规模上很容易地和快速地生产这样的天线。另外，同样容易地根据预见的应用而改换规格。
图8表示出了三个印刷线路薄片4a，9a，10a，它们在这儿没有调谐电路的位置的情况下被得到。相反地，它们分别包括带有一个位置14a的一个环5a，它是为了接受一个接触开关，一个环圈3a和带有另一个位置14a的一个环6a。
在图9上，我们看到那些通路7a，8a沿环的边缘被分布，环包括一个铁间空隙17a，它被放置在与联接点14a沿直径相对的位置。
在图10上，带有磁场天线30的装置包括一个印刷线路天线2。在例子中，是符合本发明的天线。在这个图上天线装有它的协调回路23和一个接触开关24。
装置同时包括借助一种材料能引导电磁波的屏蔽，比如一块铁氧体板18，它由一条顶着一条放置的扁平铁氧体棒19的整体组成，还包括一个电磁波屏，比如一个钢板20。
铁氧体和屏整体被一个跟一个地在图10上放在天线2的下面，它们应该被插入到天线和金属环境之间。一个这样的布置能够把天线和可能干扰它的金属环境隔离开来。
根据本发明，铁氧体整体18，借助能减弱机械振动或碰撞的非磁性可压缩材料薄板21和本发明的天线隔离开来。同样的材料，呈薄片形状或呈层状22，被放置在屏20和铁氧体整体之间。这材料可能是密集的如橡胶或以氯丁橡胶为基的泡沫材料。
在例子中，我们用泡沫氯丁橡胶薄板它有好处地包括一些有粘着力的而以便容易安装。
这样，可能把易碎的不同元件如铁氧体或陶瓷和印刷线路元件如发明的天线2集合到一起。
带有天线的装置30能同时包括一些距离调节部件25，它能够更精确地控制由印刷线路天线组成的不同层、铁氧体和屏之间的距离。它还能包括一些勒紧部件26，27，它能够控制缓冲轻和紧固在它们之间的各层。
在例子中，带天线的装置30包括一些撑杆小砖25，其材料比泡沫硬，例如比泡沫硬10倍，从而在同一压力下小10倍的压缩性它沿侧边地装置在钢屏20和印刷线路2之间，以保证住它们之间的基本为常数的距离。小砖25能具有一些孔以能够以后让紧勒部件通过。
带天线的装置最好包括一些组装和紧勒部件，在例子中由四个螺丝26和相应的螺母27组成，被放置在天线的四个角上，螺母牢固地固定在屏上。
作为变型，我们可以把有螺母和撑杆作用的作为套管27使用。这样，完全上紧螺丝时人们总有同样的间距和同样的叶片压力。天线2能同样地包括一些圆形金属插头28，它们作为螺丝26的垫片同时对印刷线路板又起支撑杆的作用。
如果发生这种情况，天线可以包括一个柔软非磁性材料的底座29，例如用橡胶的，在底座上完整的天线能有依托同时和连接支架的振动隔离开。
由于这些特点，天线是在几何学方面是稳定的，因为它不受碰撞或振动的干扰。另外，因为易碎元件是受保护的，它提供一个很好的机械阻力。
另一方面，用组装可能使得制作天线简单且其方式是可重复的。
在这个应用里，调谐电路的调节电容也能用很微细调节进行选择。
权利要求
1.屏蔽磁场天线(2)，包括至少一个金属元件环圈(3a)和一个放置在上述元件周围的金属管状屏蔽(5a，6a，7a，8a)，其特征在于环圈(3a)在一个绝缘薄片(4a)上由印刷线路来实现，其特点还在于所述屏蔽是这样组成的一方面由两个开口的环(5a，6a)组成，开口环由印刷线路来实现并分别放在绝缘材料的下面薄片(9a)上和上面薄片(10a)上，所述薄片(9a，10a)在夹紧环圈的同时被组装起来；另一方面由一些金属通路(7a，8a)组成，这些通路穿过上述薄片连接两个环(5a，6a)边沿，所述通路分布在环圈的两边。
2.屏蔽磁场天线，包括一个金属元件的环圈(3b)和一个放置在所述元件周围的金属管状屏蔽(5b，6b，7b，8b)，其特征在于环圈(3b)在第一个绝缘物质环形支架(4b)上由印刷线路实现，其特点还在于上述屏蔽是这样组成的一方面由两个开口金属环(5b，6b)组成，这些环分别在绝缘材料的下面的环形支架(9b)和上面的环形支架(10b)上用印刷线路来实现，上述支架紧勒环圈；上述屏蔽另一方面包含两个金属片(7b，8b)组成，这些金属片在环圈的两边连接两个环，所述金属片是放置在圆形支架的侧面(11)上的。
3.根据权利要求1所述天线，其特征在于，环圈(3a)和所述环(5a，6a)的一个被放置在一个共同薄片(12a)上。
4.根据权利要求2所述天线，其特征在于，环圈(3b)和所述环中的一个被放置在一个共同圆形支架(12b)上。
5.根据权利要求2或3所述天线，其特征在于，通路(7a，8a)间隔大约为1.5mm的距离。
6.根据权利要求1、3或5所述天线，其特征在于，印刷线路薄片还包括一个位置(13a，14a)，这是为了调谐系统(23)和一个连接(24)准备的。
7.根据前述权利要求之一带有磁性天线的装置(30)包括一个印刷线路天线(2)，一个铁氧体层(18)，一个金属屏(20)，两个柔软叶片(21，22)分别放置一方面在天线(2)和铁氧体之间，另一方面在铁氧体和金属屏之间。
8.根据权利要求7所述装置，其特征在于，它包括一些为了联接并紧勒天线(2)整体的紧勒部件(26，27)，一个铁氧体层(18)，柔软叶片(21，22)和屏(20)。
9.根据权利要求8所述的天线，其特征在于它包括一些支撑杆(25，27)以保持住铁氧体(18)和天线(2)间的距离和保持住屏(20)和铁氧体(18)间的距离。
全文摘要
本发明涉及到一个屏蔽磁场天线,包括至少一个金属元件环圈和一个放置在所述元件周围的金属管状屏蔽。环圈(3a)在一个绝缘材料薄片(4a)上由印刷线路来实现。屏蔽是这样组成的:一方面包含两个开口环(5a,6a),这些环由印刷线路来实现,被分别放置在绝缘材料的下面薄片(9a)上和上面薄片(10a)上,所述薄片夹紧环圈而组装在一起;另一方面包含大量金属通路(7a,8a),它们穿过所述薄片连接两个环的边沿,所述通路分布在环圈的两边。
文档编号H01Q7/00GK1241306SQ9718092
公开日2000年1月12日 申请日期1997年10月27日 优先权日1997年10月27日
发明者P·拉马塔德安格罗, Y·勒内维兹, P·A·科勒特, P·波尔特 申请人:格姆普拉斯有限公司