薄膜eas和rfid天线的制作方法

文档序号:9742744阅读:487来源:国知局
薄膜eas和rfid天线的制作方法
【专利说明】
[00011 本申请是申请日为2007年8月8日、申请号为200780036626.6、发明名称为"薄膜 EAS和RFID天线"的专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及由薄膜和/或薄膜材料制成的用于电子物品监视(EAS)或射频识别 (RFID)的天线组件。
【背景技术】
[0003] 电子物品监视(EAS)系统把电磁场投射到通常位于零售店出口处的询问区。电磁 场激发向EAS系统返回信号的标志,EAS系统报警以指示EAS标志在询问区内的存在。可将 EAS标志放在商品上,以防止未经授权地从零售设施带走标记商品,而将EAS系统发射机天 线用于把电磁场投射到询问区。EAS系统接收机天线被用于检测从EAS标志返回的信号。将 EAS系统收发机天线构造成既实现发射功能,又实现接收功能。通过对EAS天线的恰当设计 和配置,系统可提供足够强度的电磁场以便充分激发EAS标志,并且提供足够的接收灵敏 度,以便可以在零售环境中的电磁噪声之上检测由EAS系统接收的返回信号。
[0004] 恰当设计的EAS系统天线提供具有下述特性的电磁场:
[0005] ?以足够强度的电磁场覆盖整个询问区,以激发EAS标志;
[0006] ?在遍及询问区的全空间方位上具有足够的强度;
[0007] ?不以高强度超出询问区的范围,所述高强度使得询问区外的标记商品向系统报 警;以及
[0008] ?符合电磁场辐射的管制要求。
[0009] 另外,由于询问区通常处于零售商希望展示商品以供销售的位置,所以典型的EAS 天线系统或者被隐藏,或者被变小和简化,以便系统安装满足零售商的审美要求。
[0010] 另外,系统还需要被设计成使发射机和天线满足各种管理或安全机构的要求。 [0011]传统的EAS系统一直依赖于放置在置于入口两侧的底座中的天线。天线穿越通道 投射电磁场。但是,由于天线尺寸上的限制,以及关于电磁场强度的管制或安全限制,存在 关于EAS系统可覆盖多宽的通道的实际限制。
[0012] 从而,由于在满足上面列举的要求方面的挑战,使用底座来提供覆盖较大通道,比 如位于商场入口或出口处的那些通道的询问区通常是不切实际的。
[0013] 为了充分覆盖宽广的区域,诸如商场的入口或出口,可在地板材料下的混凝土中 埋入若干线环(wire loop)天线的阵列。这种环形天线被设计成收发机,并把磁场投射到地 板材料上的区域中,以检测来自EAS标志的返回信号。通常,这些种类的天线能够覆盖延伸 到地板上方多达约1.2米的询问区。这种天线还具有模块化的优点,以致其可被扩展成覆盖 各种宽度的通道。一种这样的系统由 Sensormatic Electronics (Boca Rat on,Florida, USA)以商标名称"Floormax"在市场上销售。
[0014] 通常,这种设计具有下述安装特点:
[0015] ?天线线圈被安装在地板中,并且需要大量挖掘底层地板以便安装;
[0016] ?安装之后,天线被封入重新浇注在天线上方和天线周围的混凝土中,使得如果 不再次进行挖掘,就不能触及所述天线。
[0017] 在其中不存在任何金属的设施中,可在不进行挖掘的情况下将天线安装在底层地 板之上。但是,由于天线线圈的厚度,在将天线安装在底层地板上方时,必须将多层另外的 混凝土灌注到底层地板的表面上,来形成覆盖天线的缓坡。这种缓慢倾斜的区域可能在天 线的各侧上延伸几英尺。这种混凝土工程通常费用高昂,并且在一些情况下可能不现实。
[0018] 于2004年7月 15 日公开的Copeland等人的题为 "WIDE EXIT ELECTRONIC ARTICLE SURVEILLANCE ANTENNA SYSTEM" 的美国专利申请公开N〇.US2004/0135690A1 和于2004年 11 月4 日公开的Copeland等人的同样题为 "WIDE EXIT ELECTRONIC ARTICLE SURVEILLANCE ANTENNA SYSTEM"的美国专利申请公开No.US2004/0217866A1(均在此通过引用而将其全部 内容并入本文)描述了用于覆盖宽大的出口或入口并使用下述天线特征的各种组合的若干 不同系统:
[0019] ?头顶/天花板上安装的铁氧体磁心收发机或发射机天线;
[0020] ?侧面/墙壁安装的铁氧体磁心收发机或发射机天线;
[0021] ?头顶/天花板上安装的线环收发机或发射机天线;
[0022] ?侧面/墙壁安装的线环收发机或发射机天线;
[0023] ?延伸到询问区整个周边的周边线环收发机或发射机天线;
[0024] ?侧面/墙壁安装的磁心接收机天线;
[0025] ?头顶/天花板上安装的磁心接收机天线;
[0026] ?设计为安装在底层地板中的沟槽中的地板上安装的磁心接收机天线;
[0027] ?同样设计为安装在底层地板中的小沟槽中的地板上安装的环形接收机天线。
[0028] 但是,使用地板中的接收机的系统仍然需要在底层地板中开凿沟槽,以便路由线 环或磁心接收机天线。由于需要费用并且不方便,这对于零售商来说通常是不可取的。
[0029] 使用周边线环收发机或发射机天线,同时增加头顶/天花板上安装的或者侧面/墙 壁安装的磁心接收机天线来覆盖询问区的其它努力已被公开。已对高达3米、宽约5米的通 道成功部署了这种解决方案。但是,这种系统同样也需要在地板中开凿沟槽来安装线环天 线,这是不可取的。
[0030] 从而,许多公知的方法要求挖掘或开凿底层地板来进行安装。

【发明内容】

[0031] 本发明的实施例提供一种极薄的天线结构,该天线结构可用作薄到足以安装在地 板之下,而不需要开凿或改变底层地板结构的发射机、接收机或收发机天线。
[0032] 更具体地,本发明涉及一种特别适合于电子物品监视(EAS)和/或射频识别(RFID) 网络的天线组件。在一个实施例中,可将所述天线组件安装在下述结构中,其中所述结构包 括覆盖物和底层结构(substructure ),所述天线组件由薄膜材料构成以具有使得所述天线 组件可被布置在底层结构和覆盖物之间的总厚度。所述天线组件可具有不大于约15毫米 (mm)的总厚度。
[0033] 所述天线组件包括(a)发射机天线,(b)收发机天线,和(c)接收机天线中的至少之 一,所述接收机天线被配置成空气磁心(air core)天线或非空气磁心天线。所述天线组件 包括绝缘基层,并且其中发射机天线、收发机天线和接收机天线中的至少之一被至少部分 地布置在绝缘基层上。所述绝缘基层包括公共平面,并且其中发射机天线、收发机天线和接 收机天线中的至少之一被至少部分地布置在绝缘基层的公共平面上。
[0034] 所述接收机天线被配置成非空气磁心接收机天线,并且基本上被布置在内部隔间 (compartment)中,所述内部隔间在绝缘基层的公共平面上方或者在绝缘基层内。所述天线 组件还包括绝缘罩层,所述绝缘罩层被至少部分地布置在发射机天线、收发机天线和接收 机天线中的至少之一上。所述天线组件还包括支承绝缘层,在所述支承绝缘层上至少部分 地布置所述绝缘基层。所述天线组件还包括被至少部分地布置在所述绝缘基层和所述支承 绝缘层之间的填充绝缘层。
[0035] 在一个实施例中,发射机天线和/或收发机天线和/或接收机天线包括至少一个天 线迹线(trace)导体,所述天线迹线导体包括均具有一定厚度的起始端导体层部分和结束 端导体层部分,其中所述结束端导体层部分在上方或下方穿越所述起始端导体层部分,以 形成所述天线组件的端跨接区,并且其中所述端跨接区包括所述天线迹线导体和天线组件 绝缘基层,所述天线组件绝缘基层具有一定厚度并且被布置在所述起始端导体层部分和所 述结束端导体层部分之间。
[0036] 在一个实施例中,所述天线组件被至少部分地放置在外壳组件内,所述外壳组件 由薄膜材料构成,使得所述外壳组件和所述天线组件均可被布置在底层结构和覆盖物之 间。所述外壳组件包括绝缘罩层、绝缘基层以及沿所述天线组件的外缘的外壁,由此所述外 壳组件至少部分地容纳所述天线组件。所述外壳组件还包括沿所述天线组件的内缘的内 壁,由此所述外壳组件至少部分地容纳所述天线组件。所述外壳组件被配置成使得所述天 线组件被密封。当所述天线组件被至少部分地放置在所述外壳组件内时,所述外壳组件由 薄膜材料构成,使得所述外壳组件和所述天线组件均可被布置在底层结构和覆盖物之间。
[0037] 在一个实施例中,当被配置成非空气磁心接收机天线的所述接收机天线被基本上 布置在绝缘基层内的内部隔间中时,所述绝缘基层具有一定的厚度,所述厚度包括:第一子 层的厚度;第二子层的厚度;和布置在第一子层和第二子层之间的基子层的厚度,其中所述 基子层包括在由第一子层和第二子层形成的空间中限定的内部隔间。被配置成非空气磁心 接收机天线的所述接收机天线包括至少部分地缠绕在至少一个磁性材料条上的线环,所述 磁性材料以薄膜结构形成。
【附图说明】
[0038] 在说明书结论部分中特别指出了被视为实施例的主题并明确地要求对其进行保 护。不过,结合附图参考下面的详细说明,可最好地理解关于本发明的组织、操作方法及其 目的、特征和优点的实施例,其中:
[0039] 图1是使用薄膜结构的单个环形空气磁心发射机或收发机组件的平面图,并且其 部分地图解说明了容纳按照本发明的一个实施例的发射机或收发机组件的外壳组件;
[0040] 图1A是发射机或收发机组件和部分图解说明的图1的外壳组件的细节区域的平面 图;
[0041] 图1B是当置于地板中时,沿着图1A的线1B-1B得到的在跨接区完全图解说明的外 壳组件和发射机或收发机组件的细节区域的横截面正视图;
[0042] 图1B'是当置于地板中时,沿着图1A的线得到的完全图解说明的外壳组件 的变形和在跨接区的发射机或收发机组件的细节区域的横截面正视图;
[0043] 图1C是当置于地板中时,沿图1的线1C-1C得到的完全图解说明的外壳组件和发射 机或收发机组件的横截面正视图;
[0044] 图1C'是当置于地板中时,沿图1的线1C'-1C'得到的完全图解说明的外壳组件的 变形和发射机或收发机组件的横截面正视图;
[0045] 图2是使用薄膜构成方法的单空气磁心发射机或收发机环形绕组天线组件的备选 实施例的平面图,并且其部分图解说明了容纳按照本发明的天线组件的外壳组件;
[0046] 图2A是图2的部分图解说明的外壳组件和单发射机或收发机环形组件的细节区域 的平面图;
[0047]图2B是当置于地板中时,沿图2A的剖面线2B-2B得到的在跨接区完全图解说明的 外壳组件和发射机或收发机组件的细节区域的横截面正视图;
[0048]图2B'是当置于地板中时,沿图2A的线2B'-2B'得到的完全图解说明的外壳组件的 变形和在跨接区的发射机或收发机组件的细节区域的横截面正视图;
[0049]图2C是当置于地板中时,沿图2的线2C-2C得到的完全图解说明的外壳组件和发射 机或收发机组件的横截面正视图;
[0050] 图2C'是沿图2的线2C'-2C'得到的完全图解说明的外壳组件的变形和发射机或收 发机组件的横截面正视图;
[0051] 图3图解说明了示出使用薄膜结构的分离的空气磁心发射机和接收机绕组的天线 组件的一个实施例,并且其部分图解说明了容纳按照本发明的天线组件的外壳组件;
[0052]图3A是图3的部分图解说明的外壳组件的和示出分离的发射机和接收机绕组的天 线组件的细节区域的平面图;
[0053]图3B是当置于地板中时,沿着图3A的剖面线3B-3B得到的图3和3A的天线组件和完 全图解说明的外壳组件的端跨接区的细节区域的横截面正视图;
[0054]图3B'是当置于地板中时,沿着图3A的剖面线3B-3B得到的图3和3A的天线组件和 完全图解说明的外壳组件的端跨接区的细节区域的横截面正视图;
[0055]图3C是当置于地板中时,沿着图3A的剖面线3C-3C得到的图3和3A的完全图解说明 的外壳组件和天线组件的端跨接区的细节区域的横截面正视图;
[0056]图3C '是当置于地板中时,沿着图3A的剖面线3C-3C得到的图3和3A的完全图解说 明的外壳组件和天线组件的端跨接区的横截面正视图;
[0057]图3D是当置于地板中时,沿着图3的线3D-3D得到的天线组件和完全图解说明的外 壳组件的横截面正视图;
[0058]图3D'是沿着图3的线3D'-3D'得到的完全图解说明的外壳组件的变形和天线组件 的横截面正视图;
[0059] 图4是图解说明示出单个发射机绕组和多个接收机绕组的空气磁心天线组件的一 个实施例并且部分图解说明了容纳按照本发明的天线组件的外壳组件的平面图;
[0060] 图4A是当置于地板中时,沿着图4的剖面线4A-4A得到的天线组件和完全图解说明 的外壳组件的横截面正视图;
[0061] 图5是图解说明示出具有多个发射机绕组和多个接收机绕组的空气磁心天线组件 的一个实施例并且部分图解说明容纳按照本发明的天线组件的外壳组件的平面图;
[0062] 图5A是当置于地板中时,沿着图5的剖面线5A-5A得到的天线组件和完全图解说明 的外壳组件的横截面正视图;
[0063] 图6是图解说明具有多个收发机绕组的空气磁心天线组件的一个实施例并且部分 图解说明容纳按照本发明的天线组件的外壳组件的平面图;
[0064] 图6A是当置于地板中时,沿着图6的剖面线6A-6A得到的天线组件和完全图解说明 的外壳组件的横截面正视图;
[0065] 图7是图解说明用于备选天线组件的薄膜导体并且部分图解说明按照本发明的外 壳组件的平面图,所述备选天线组件具有带有用于非空气磁心天线组件的内部隔间的发射 机天线组件;
[0066] 图7A是当置于地板中时,沿着图7的线7A-7A得到的图7的天线组件和完全图解说 明的外壳组件的横截面正视图;
[0067] 图7B是当置于地板中时,沿着图7的线7B-7B得到的图7的天线组件和完全图解说 明的外壳组件的变形的横截面正视图;
[0068] 图7C是是当置于地板中时,沿着图7的线7C-7C得到的图7的天线组件和完全图解 说明的外壳组件的备选实施例的横截面正视图;
[0069]图
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