CN108351977A - 应答机设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于可穿戴在人体或动物体上的应答机单元如套圈、环带等的应答机设备(10),包括UHF应答机和HF应答机(12),其中UHF应答机由应答机支承物(11)、UHF天线和UHF芯片组成,其中HF应答机由UF天线(16)和HF芯片(15)组成,其中UHF天线设置在应答机支承物处,且由在应答机支承平面中的空间上与彼此分开的传导UHF天线结构组成,其中应答机设备包括电绝缘附接层(13),其将UHF应答机连接到HF天线,其中应答机设备包括电绝缘间隔物元件(14),其连接到HF应答机且其将UHF应答机和HF应答机关于身体(20)分开,其中UHF应答机设置在HF天线上,其中HF天线的传导HF天线结构(17)延伸超过UHF应答机和HF天线结构的覆盖表面f。本发明还涉及一种应答机设备,其包括电绝缘附接层和电绝缘间隔物元件,其中间隔物元件通过附接层连接到UHF应答机,且在空间上将UHF应答机和HF应答机与关于其的身体(20)分开,其中上UHF天线结构至少部分地包绕HF天线结构或上UHF天线结构,且HF天线结构分别设置在公共平面的相对区段中。
Description
技术领域
本发明涉及用于可穿戴在人体或动物体上的应答机单元(如,套圈、环带等)的应答机设备(transponder appratus),包括UHF应答机和HF应答机,其中UHF应答机包括应答机支座、UHF天线和UHF芯片,其中HF应答机包括HF天线和HF芯片,其中UHF天线设置在应答机支座处且包括与彼此分开一定距离的应答机支座平面中的传导UHF天线结构。本发明还涉及一种包括应答机设备的应答机单元。
背景技术
此应答机设备是已经充分熟知的,且经常用于设计便携式应答机单元。例如,便携式应答机单元可为套圈或环带、标签或类似装置,其可直接穿戴在人体或动物体上。例如,存在已知的臂环带(armband),其包括一个或多个RFID应答机来用于与收发器系统(transmitter-receiver system)通信。
本发明具体涉及被动RFID应答机领域,用于从10到15MHz的高频区域(UF),以及用于从850到950MHz的超高频区域(UHF)。下文将以相应的略缩词引用上文提到的频率范围。
被动HF应答机经常用于与几厘米上至0.5m的近场范围中的收发器系统通信。被动UHF应答机经常用于3到6m的远程范围中的收发器通信。此HF应答机压倒性地应答来自收发器系统的电磁辐射的磁性分量,这是为何HF应答机仅可在离收发器系统几厘米内通信且因此对安全相关的应用非常有用的原因。另一方面,被动UHF应答机与收发器系统的远程电磁场良好反应,且对来自也可吸收电磁场的传导物体如金属或人的干扰更敏感。由于其范围,UHF应答机用于较少安全相关的功能,如,用于检测人或物体。为了避免必须使用专用应答机单元来用于这些RFID应答机中的各个,例如,以卡的形式,已知的方法涉及将HF应答机和UHF应答机一起安装或设置在单个应答机单元中。在此过程中,该应答机单元设计成以便其可穿戴在人体或动物体上,而RFID应答机的功能性大致不受与身体的邻近的影响。此外,HF应答机和UHF应答机应当置于尽可能紧凑的构造中,以便更容易将它们安装在应答机单元中,应答机设备所以也设计成同时成本效益更合算地大量制造。
此应答机设备从文件US 8,646,695 B2获知,该设备能够在臂环带中实施。在此,公开了应答机设备的多种实施例,其中在每个实施例中,提供了仅一个屏蔽金属膜,其设置在实际RFID应答机与人体之间。在第一实施例中,UHF应答机和HF应答机设置在共同的介电支承物上。HF天线设计成具有绕组,其中HF芯片连接到绕组。UHF天线由在介电支承物的顶侧和底侧上经过的两个金属膜组成。UHF芯片连接到金属膜。具有UHF应答机的介电支承物通过粘合层紧固到屏蔽金属膜,其中HF应答机继而又附接到UHF天线的介电支承物或金属膜的表面区域。具体而言,在该过程中,用于磁性吸附的目的的铁素体层(ferritic layer)设置在HF应答机与UHF应答机之间。该铁素体层由于该层布置在UHF天线上而减小了UHF应答机的范围,且增加了应答机设备的材料成本。此外,在应答机设备的制造中,如果不允许相应RFID应答机的范围在大规模生产期间大致改变,则需要铁素体层和HF应答机的非常精确的放置。应答机设备还包括多个构件,且由于许多不同的层而相对较厚。具有许多构件和UHF天线的金属膜与铁素体材料层的电流连接都对制造成本有负面影响。
由文件US 8,646,695 B2公开的应答机设备的第二实施例包括一维UHF天线,其具有安装在其中的UHF芯片,其在其后侧上设有保护层的屏蔽金属膜上。由于UHF天线粘性地直接附接到屏蔽金属膜,故限制了UHF应答机的范围,其中金属膜可取决于应答机设备关于收发系统(transmitting-receiving system)的位置而屏蔽UHF天线,使得UHF应答机可仅识别到有限的程度。具有粘合地附接到其的HF芯片和HF天线的刚性介电间隔物元件设置在UHF应答机上。在此,HF天线和UHF天线和屏蔽金属膜关于彼此的精确定位是需要的,以便确保应答机设备的可靠机能(functioning)。
在文件US 8,646,695 B2中所示的应答机设备的第三实施例中,介电支承物由三层陶瓷材料组成,其中UHF天线以在介电支承物的不同平面中连接在一起的金属膜的形式设计。HF天线与绕组一起设置在介电支承物的顶侧上,且由UHF天线的金属膜包绕。介电支承物继而又粘合地附接到屏蔽金属膜。UHF天线的金属膜、UHF芯片和具有HF天线的HF芯片分别使用设计到介电陶瓷层中的多个压力触头设计。用于介电支承物的陶瓷材料和对于层合设计(layered design)所需的贯穿接触(through-contacting)的使用使得该应答机设备的制造相对更昂贵。在此,UHF应答机的范围也由屏蔽金属膜的使用来限制。
发明内容
因此,本发明的目的在于提出一种应答机设备,其更容易由收发器系统识别,且同时可以以低设计高度且成本效益合算地大量制造。
该目的通过具有权利要求1的特征的应答机设备和具有权利要求12的特征的应答机设备来实现。
用于可穿戴在人体或动物体上的应答机单元(如套圈、环带等)的根据本发明的应答机设备,包括UHF应答机和HF应答机,其中UHF应答机由应答机支承物、UHF天线和UHF芯片组成,其中HF应答机由UF天线和HF芯片组成,其中UHF天线设置在应答机支承物处,且由在应答机支承物的空间上分开的平面中的传导UHF天线结构组成,其中应答机设备包括电绝缘附接层,其将UHF应答机连接到HF天线,其中应答机设备包括电绝缘间隔物元件,其连接到HF应答机,且其将UHF应答机和HF应答机与关于其一定距离处的身体分开,其中UHF应答机设置在HF天线上,其中HF天线的传导HF天线结构延伸超过UHF应答机和HF天线结构的覆盖表面。
因此,在本发明中,提供了UHF应答机必须以关于人体或动物体上的抵靠区域的一定距离置于HF天线上,使得UF应答机在一些区域中覆盖HF天线结构。然而,HF天线结构设计成在表面面积和其几何到达范围(reach,有时也称为有效半径或影响范围)方面比UHF应答机更大,以便共同的覆盖表面有利地仅属于HF天线结构的较小部分。通过将电绝缘附接层置于UHF应答机和HF天线结构或HF应答机之间,使得可能将UHF应答机布置在HF天线结构上。通过使UHF应答机置于HF天线结构上,相比于相反的布置,识别UHF应答机变得尤其容易。
实际上,根据本发明的设备可使HF应答机的识别更差,但这对于被动应答机设备的机能不是关键的,因为无论如何HF应答机仅需要在离收发器系统的几厘米的短距离内可识别。HF应答机提供成用于具体是在此类应答机单元中的安全相关的应用,使得在本例中,读取距离中的改善甚至可看作是缺点。在安全相关的应用中,甚至可有利的是将HF应答机直接保持在收发器系统处。因此,本发明提供了以HF应答机的可识别性为代价改善UHF应答机的可识别性的手段。
此外,电绝缘间隔物元件使得有可能增大HF应答机和UHF应答机关于身体的距离,且省去从现有技术中已知的屏蔽元件或屏蔽金属膜,这可显著地改善UHF应答机的可识别性。因此,通过增大离身体的距离,UHF应答机的遮蔽或屏蔽不太可能取决于收发器系统的相对位置。同样,由于HF应答机直接地连接到间隔物元件,且由于不需要磁性或铁素体吸附层,故垂直方向上的应答机设备设计高度关于身体相对较小。此外,可消除用于形成附加层或涂层的昂贵材料。同样,HF天线结构上的UHF应答机的精确放置对于UHF应答机的可识别性不是很重要。因此,总体上,应答机设备可成本效益合算地制造。
UHF应答机和HF天线结构的共同覆盖表面可设计成小于HF天线结构的几何到达范围的三分之一、优选地四分之一且更优选地五分之一。在此,几何到达范围理解成意味着占据HF天线结构的二维表面。因此,HF天线结构可仅设计在一个平面中。例如,HF天线可设计具有通过冲压、印刷、卷绕、层合线或金属化的蚀刻来形成的绕组。相对较小的覆盖表面的结果在于切换至HF应答机的用于大规模生产的制造环境,例如,UHF应答机置于HF天线结构上的变化对HF应答机的可识别性有很小影响。
HF应答机可设计成没有基底,其中HF天线然后可直接地连接到间隔物元件。例如,HF天线可由金属膜的绕组组成,绕组能够粘合地直接附接到间隔物元件或与间隔物元件层叠。此外,HF天线可通过热熔粘合剂、压制或热冲压直接地连接到间隔物元件,其由对应地适合的合成材料构成。在此方面,HF芯片的紧固也可在间隔物元件上或中完成。同样,所需的HF天线结构桥接件可通过部分绝缘的金属条形成,其中金属条可通过卷曲、软钎焊、焊接、压制或粘合地电连接到HF天线结构的绕组。
作为备选,HF应答机可包括HF天线设置在其上的支承基底。HF天线结构和HF芯片可使用上文提到的方法中的一个连接到支承基底。通过使用支承基底,有可能与间隔物元件分开地制造HF应答机。例如,HF应答机然后可在例如支承基底片或支承基底条上大量制造。至间隔物元件的连接然后可按需要通过例如层叠或粘合完成,作为最终组装的一部分。这使得应答机设备可以以模块形式设计,且可容易按不同客户要求来定制。
应答机设备可包括具有传导UHF共振器结构的共振器。UHF共振器结构可设计成使得HF天线结构具有关于HF天线结构的几何到达范围的70%的金属部分。UHF共振器结构优选地由适合的金属或金属化或金属膜制成,且因此以这样一种方式关于UHF天线定位,使得改善了UHF应答机的可识别性。
因此,传导UHF共振器结构可形成传导共振器结构。
UHF共振器结构在其设计在与HF天线结构共同的传导平面中时,变得成本效益尤其合算地制造。UHF共振器结构然后可如在HF天线中那样制造在共同的支承基底上,例如,通过形成在共同的工作步骤中。同样,UHF共振器结构然后不会增大应答机设备的厚度。
UHF应答机结构可通过HF天线结构的绕组的至少一个加宽的绕组区段来形成。那么,将UHF共振器结构设计成与HF天线结构分开永远不会变成必需的。例如,HF天线结构的两个平行绕组可设计成比其余绕组更宽,以便形成UHF共振器结构。同样,形成仅一个较宽绕组区段可能就已经足够。
共振器表面的一部分可设计成具有重叠的覆盖表面。在本例中,其也仅为包括所需的金属部分的表面的一部分。同样,表面的部分可设计成大于覆盖表面,换言之,表面部分可延伸超过覆盖表面。表面的一部分还可设计成使得其关于HF天线结构的纵轴线比覆盖表面更长且更窄。
UHF共振器结构可独立于HF天线结构设计,其中共振器表面可设计成离覆盖表面一定距离。因此,UHF共振器结构可设计在HF天线结构附近且与其电绝缘。然后,共振器表面不可设计成与覆盖表面也重叠。因此,有可能将共振器表面以接近任意形状设计成完全没有HF天线结构,这可进一步改善UHF应答机的可识别性。
UHF共振器结构可包括用于使共振器与UHF天线电感或电容耦合的耦合元件。耦合元件可为传导表面或传导回路,例如,该表面或回路设计为UHF共振器结构的一部分。例如,耦合元件可用于调节UHF应答机。
用于可穿戴在人体或动物体上的应答机单元(如套圈、环带等)的根据本发明的应答机设备包括UHF应答机和HF应答机,其中UHF应答机由应答机支承物、UHF天线和UHF芯片组成,其中HF应答机由UF天线和HF芯片组成,其中UHF天线设置在应答机支承物处,且由在应答机支承物的空间上分开的平面中的传导UHF天线结构组成,其中HF天线设置在与上UHF天线结构共同的平面中的应答机支承物处,其中应答机设备包括电绝缘附接层和电绝缘间隔物元件,其中间隔物元件通过附接层连接到UHF应答机,且将UHF应答机和HF应答机与身体以关于身体的一定距离分开,其中上UHF天线结构至少部分地包绕HF天线结构或上UHF天线结构,且HF天线结构分别设置在公共平面的相对区段中。
在根据本发明的该应答机设备中,如在根据上文所述的本发明的应答机设备中,不需要使用多余的层或涂层来形成应答机设备。也在这种情况中,提供了以HF应答机的可识别性为代价改善UHF应答机的可识别性的手段。通过在共同的平面中与上UHF天线结构一起形成HF天线,应答机设备可设计成特别紧凑且薄。例如,UHF天线结构可在上平面的一个区段中开槽,且HF天线结构可设置在该区段内。在该过程中,UHF天线结构还可完全地包绕或包括HF天线结构,以便HF天线结构可并入UHF天线结构的几何到达范围内。如上文已经解释的,UHF天线结构、HF天线结构和/或共振器可通过层合方法(laying method)来形成,其可为二维或三维的,通过印刷或涂布方法,或通过金属化的蚀刻。应答机支承物在电绝缘间隔物元件处紧固到电绝缘附接层,其在这种情况中也允许省去用于屏蔽UHF天线结构的特殊金属膜或层。此外,在此也不需要磁性吸附层。因此,根据本发明的应答机设备代表本发明的目的的备选解决方案。
应答机设备可包括具有可设置在间隔物元件上的传导UHF共振器结构的共振器。共振器可设计成类似于上文所述的共振器。具体而言,UHF共振器结构可直接地设置在间隔物元件上,其中电绝缘附接层然后可至少部分地施加到UHF共振器结构。在此,共振器也可大致改善UHF应答机的可识别性。
电流连接可建立在HF天线结构与上UHF天线结构之间。电流连接可容易地建立在HF天线结构的绕组与上UHF天线结构的相邻表面区段之间。
此外,在共同的平面中的上UHF天线结构可具有大于HF天线的传导HF天线结构的较大几何到达范围。通过将HF天线布置在公共平面中来避免不利地影响UHF应答机的可识别性,公共平面中的上UHF天线结构可设有大于传导HF天线结构的较大几何到达范围,换言之,所述上天线占据公共平面中的较大表面面积。
HF应答机可包括应答机支承物内和HF天线结构下方的电感耦合元件,以引导HF天线的场线。这允许了还改善HF应答机的识别范围。
应答机支承物可从在层叠布置中的基底层设计,其中传导UHF天线结构可设计在应答机支承物的至少三个平面中。因此,应答机支承物可包括至少两个基底层,其可通过已知的连接方法如焊接、层叠或粘合来与UHF天线结构的其间的中间层连接在一起。基于关于本体的垂直方向,上基底层的顶侧和下基底层的底侧然后也可用于分别占据上UHF天线结构和下UHF天线结构。可选地,还有可能设计应答机支承物,其具有两个以上的基底层,且因此具有带有传导UHF天线结构的三个以上的层。总体上,大表面面积UHF天线结构可以以此方式整体结合到紧凑应答机中。应答机支承物的紧凑设计除设计较小的应答机设备外还使得有可能将应答机支承物设置在HF天线结构上。
传导UHF天线结构可通过至少一个夹具传导地连接,其中夹具可抓住应答机支承物,且将夹持力施加到相对地设置在相应平面中的UHF天线结构。具体而言,当UHF天线结构由金属化或金属膜制成时,夹具可沿侧向受推动或滑移到应答机支承物的平行平面上,且以此方式,UHF天线的传导UHF天线结构可连接在一起。夹具可由金属制成,且夹持力可通过肩部作用于UHF天线结构上,该肩部相对于UHF天线结构直接抵靠,且如果需要,与其接合。在该过程中,肩部可接合在UHF天线结构的表面中,以形成特别可靠的电接触。同样,夹具可为廉价的可用半成品,使得应答机支承物甚至更容易制造。
应答机支承物可备选地还包括电感或电容耦合元件,其可电感地或电容地连接到设置在相应平面中的相对UHF天线结构。因此,这可允许完全省去UHF天线结构的导电、电流、软钎焊或夹具连接。电感和电容耦合元件可设计到基底的相应平面中来作为UHF天线结构的形成的一部分。然后,除经由已知连接技术来连接基底层之外,不再需要附加的工作步骤。同样,电感或电容连接可通过电感或电容耦合元件设在HF天线结构与UHF天线结构之间。连接可以以UHF天线和HF天线的功能连接的方式进行。
根据本发明的应答机单元设计成穿戴在人体或动物体的四肢上,具体是作为套圈、环带等,其中应答机单元包括根据本发明的应答机设备。根据本发明的应答机单元的优点在根据本发明的应答机设备的优点的描述中提到。
应答机单元可包括塑料壳体,其包绕应答机设备。例如,应答机单元可浇铸在壳体中,通过层叠或焊接来并入在壳体中。壳体的塑料可为柔性和/或弹性的。此外,壳体可采用臂环带或手镯的形状。
应答机单元的其它有利实施例可在回头涉及装置权利要求1和11的从属权利要求中找到。
应答机支承物的基底层和/或HF应答机的支承基底,以及间隔物元件,可由热塑性塑料、硬质塑料(duroplastic)、非织造材料、织造材料、粗糙层(matte)或纸、或它们的组合制成。HF芯片和/或UHF芯片可通过已知的接触方法来分别连接到UHF天线和HF天线。连接可在UHF应答机与HF应答机的安装之前、期间或之后进行。用于创造相应的应答机设备或应答机单元的方法由应答机设备的结构设置产生。
附图说明
在下文中,将参照附图来更详细解释本发明的优选实施例。
示出了:
图1为侧视图中的应答机设备的第一实施例;
图2为侧视图中的应答机设备的第二实施例;
图3为侧视图中的应答机设备的第三实施例;
图4为侧视图中的应答机设备的第四实施例;
图5为截面视图中的应答机支承物的第一实施例;
图6为截面视图中的应答机支承物的第二实施例;
图7为截面视图中的应答机支承物的第三实施例;
图8为顶视图中的应答机设备的第五实施例;
图9为顶视图中的应答机设备的第六实施例;
图10为顶视图中的应答机设备的第七实施例;
图11为顶视图中的应答机设备的第八实施例;
图12为顶视图中的应答机设备的第九实施例;
图13为侧视图中的应答机设备的第十实施例;
图14为侧视图中的应答机设备的第十一实施例;
图15为侧视图中的应答机设备的第十二实施例;
图16为侧视图中的应答机设备的第十三实施例;
图17为侧视图中的应答机设备的第十四实施例;
图18为侧视图中的应答机设备的第十五实施例;
图19为侧视图中的应答机设备的第十六实施例;
图20为侧视图中的应答机设备的第十七实施例;
图21为顶视图中的应答机支承物的第四实施例;
图22为顶视图中的应答机支承物的第五实施例;
图23为顶视图中的应答机支承物的第六实施例;
图24为顶视图中的应答机支承物的第七实施例。
具体实施方式
图1在示意性示出的侧视图和纵向截面视图中示出了应答机设备10。应答机设备10包括应答机支承物11,其在此以简化形式示出,具有并未更详细示出的UHF应答机、HF应答机12、附接层13和间隔物元件14。HF应答机12由HF芯片15和HF天线16组成,其中HF天线16由传导HF天线结构17组成。HF天线结构17还包括桥接件18,HF天线结构17的绕组的导线端(conductor end)(导线端未更详细示出)远离绕组连接至桥接件18。箭头19在此和在下图中表示应答机设备10关于人体或动物体20的位置,位置的目的在于提供应答机设备10的功能。因此,间隔物14总是面对身体20和HF应答机12,其在这种情况中形成为没有基底,通过粘合或层叠过程设置或附接在背对身体20的间隔物14的一侧21上。关于构件的位置的以下信息总是表示构件关于身体20的预期位置。附接层13施加到HF天线结构17,所述层将应答机支承物11永久附接到HF天线结构17。应答机支承物11在这种情况中仅覆盖HF天线结构17的表面22的一部分。在表面22上,HF芯片15进一步与HF天线结构17或与在此未更详细示出的导线端接触。由于HF应答机12设置在应答机支承物11下方和未示出的UHF应答机下方且延伸超过UHF应答机,则变得有可能的是容易使用在此未示出的发射器/接收器系统来容易地定位或指出UHF应答机,而不将HF应答机的功能性限制为超过所需的程度。此外,屏蔽元件或层的使用可通过使用间隔物元件14消除,因为应答机支承物11然后离身体20足够远。HF芯片15通过倒装芯片(flip chip)技术来与HF天线结构17接触。作为备选,HF芯片15还可通过联结(bonding)、软钎焊、US联结、SNAP来接触。
图2示出了应答机设备23,在其中相比于图1的应答机设备,HF芯片15至少在一些区域中嵌入到间隔物元件14的材料中。间隔物元件14的材料是塑料材料,使得HF应答机24可通过热层叠来固定到侧21上。HF芯片15有利地通过并入间隔物元件14中而受保护。
图3示出了应答机设备25,在其中相比于图1中的应答机设备,HF应答机26形成有由塑料材料制成的支承基底27。HF天线结构17和桥接件28一起形成HF天线29。桥接件28在此通过贯穿接触30来形成,其中桥接件也可通过在此未示出的夹具来形成。还可构想出的是将HF芯片15结合在支承基底27中。
在图4中示出了应答机设备31的另一个实施例,其中在此相比于图3的应答机设备,桥接件32形成在HF天线结构17的顶侧33上。
图5示出了应答机支承件34的示意性截面视图。箭头19继而又指出在该处应答机支承物34关于本体20使用的位置。在此,应答机支承物34由在层叠布置37中的上基底层35和下基底层36构成,其中UHF天线38与UHF芯片39和基底层35和36一起形成UHF应答机40。上UHF天线结构41设置在顶部基底层35上,其中中UHF天线结构42设置在上基底层35与下基底层36之间,且底部UHF天线结构43设置在下基底层36下方。上UHF天线结构41通过夹具44导电连接到下UHF天线结构43,且上UHF天线结构41也通过夹具45导电连接到中UHF天线结构42。基底层35和36以及UHF天线结构41到43此外通过层叠来连接在一起,但也可通过粘合来连接在一起,具体是热胶合(hot gluing)。夹具44和45简单地推到或滑到UHF天线结构41到43上,其中弹簧力由夹具44和45施加到UHF天线结构41到43上,这提供了特别牢固的导电连接。该力配合的连接经证实在存在应答机支承物34的特别高的机械应力的情况下特别有利。作为备选,还有可能的是通过软钎焊、粘合材料或焊接来建立连接。UHF芯片39使用根据所述实例从现有技术中的已知接触方法来与上UHF天线结构41接触。在此处未示出的实施例中,UHF芯片39还可设置在上基底层35内。
图6示出了应答机支承物46,在其中相比于图5的应答机支承物,替代夹具电感耦合元件47设置在上UHF天线结构48、中UHF天线结构49和下UHF天线结构50处。UHF天线结构48到50可通过电感耦合元件47来这样电感连接在一起。作为备选,还有可能使用电容耦合元件。电感耦合元件47使得有可能允许对于UHF天线结构48到50的相对定位的较大公差,尤其是在应答机支承物46的大规模制造中。
图7示出了应答机支承物51,在其中相比于图6的应答机支承物,UHF芯片39设置在上基底层35内的中UHF天线结构49上。
图8在顶视图中示出了应答机设备52,其中HF应答机53和应答机支承物11设置在HF应答机53上,且通过在此不可见的附接层来紧固。HF应答机53的HF天线54通过倒装芯片连接方法来电流连接到HF芯片55。HF天线54包括HF天线结构57的多个不同成形的绕组56。导线端58和59通过桥接件60连接。HP芯片55在导线端61和62处接触。导线端61和62具体设计成在表面面积上比其余绕组56更宽,且形成共振器63或UHF共振器结构64来用于应答机支承物11的UHF应答机,应答机在此不可见。
通过将应答机支承物11设置在HF天线54上,未进一步示出的UHF应答机的覆盖表面65和HF天线结构57产生。HF天线结构57的大部分延伸超过覆盖表面65。另外,有效UHF共振器结构66在覆盖表面65内产生,该结构通过覆盖表面65附近的导线端61和62形成。
图9示出了应答机设备67,在其中相比于图8中的应答机设备,绕组68较宽,且共振器结构69不同地设计。这导致了非金属化的缺口72和73形成在导线端70和71的内侧,这尤其形成了共振器结构69。HF场的场线这样由金属表面阻挡较少,这改善了HF应答机74的可识别性。
图10示出了应答机设备75,在其中相比于图9的应答机设备,绕组区段76形成UHF共振器结构77。这可引起共振器78的特征的改善。
图11示出了应答机设备79,在其中相比于图10的应答机设备,共振器80形成为与HF应答机81电流分离。UHF共振器结构82由两个共振器表面83形成,其传导地连接在一起且其与HF天线84在空间上分离。具有绕组87的UHF天线86设置在应答机支承物85处。与共振器80的电容耦合可通过UHF天线86进行。UHF共振器结构82与HF天线84形成在公共平面88中。
图12示出了应答机设备89,在其中相比于图11的应答机设备,电感耦合元件90以传导回路91的形状形成。以此方式,由此形成的UHF共振器结构92可电感耦合至在此未示出的UHF天线。
图13涉及对应于具有图7中所述的应答机支承物的来自图3的应答机设备的应答机设备93。相比于其,电感耦合元件94和95在此设置在下UHF天线结构96和HF天线结构97上,使得UHF天线98与HF天线99的连接通过电感交互是可能的。
图14示出了应答机设备100,在其中相比于图13的应答机设备,应答机支承物101形成,支承物具有单个基底层102且因此具有上UHF天线结构103和下UHF天线结构104。上UHF天线结构103通过在基底支承物102的侧表面106上的传导连接结构105来连接到下UHF天线结构104。UHF芯片107设置在上UHF天线结构103上。
图15示出了应答机设备108的另一个实施例,其包括具有应答机支承物110、UHF天线111和UHF芯片112的UHF应答机109。应答机设备108还包括HF应答机113,其具有HF天线114和HF芯片115,以及附接层116和间隔物元件117。应答机支承物110包括在层叠布置120中的上基底层118和下基底层119。UHF天线111由上UHF天线结构121、中UHF天线结构122和下UHF天线结构123组成,其中每一个通过电感耦合元件124电感连接在一起。在上基底层118或应答机支承物110的顶侧125上是UHF芯片112,其直接在上UHF天线结构120上接触。HF天线114同样以与上UHF天线结构的一定距离设置在顶侧125上,且由在此并未更详细示出的绕组形成,且通过桥接件126导电连接。HF芯片115与在此未更详细示出的HF天线结构127接触。
图16示出了应答机设备128,在其中相比于图15的应答机设备,UHF共振器129在中间设置在附接层116与间隔物元件117之间。UHF共振器结构129支持UHF应答机109的功能。
图17示出了应答机设备130,在其中相比于图15的应答机设备,替代电感耦合元件,夹具131和132用于建立在上UHF天线结构133、中UHF天线结构134和下UHF天线结构135之间的导电连接。夹具131和132以与在图5中所描述的应答机支承物中相同的方式使用。
图18示出了应答机设备136,在其中相比于图17的应答机设备,使用了根据图16的应答机设备实施例的UHF共振器结构129。
图19示出了应答机设备137,在其中相比于图18的应答机设备,电感耦合元件138和139设置或形成在下UHF天线结构140和UHF共振器结构141处。
图20示出了应答机设备142,在其中相比于图19的应答机设备,电感耦合元件143设置在上基底层118内且在HF天线114下方,以用于引导HF天线114的场线的目的。
图21在顶视图中对应于图17中示出的应答机支承物示出了应答机支承物144。上UHF天线结构133在此由金属表面区段145和146形成。UHF芯片147在表面区段145和146上被接触。表面区段145连接到UHF天线结构,其位于该区段下方且在此不可见,通过夹具132和表面区段146由夹具131连接到相同的结构上。HF天线结构148由绕组149形成,其中HF芯片150在HF天线结构148上接触。表面区段145和146与绕组149一起设置在应答机支承物144上的公共平面151上。在该过程中,上UHF天线结构133的几何到达范围大于HF天线结构148。
图22示出了应答机支承物152的实施例,在其中相比于图21的应答机支承物,具有表面区段154的上UHF天线结构153形成,天线结构完全包绕或包围HF天线结构155。此外,表面区段154与HF天线结构155之间的电流连接156在此形成,有可能通过该连接来调整在此未完整示出的UHF天线的共振。
图23示出了基本上对应于图15的应答机支承物的应答机支承物157。上UHF天线结构121在此使用两个表面区段158和159形成。HF天线结构127由绕组160形成,且位于公共平面162的区段161中的UHF天线结构121附近。在此,电流连接163也形成在UHF天线结构121或表面区段159与HF天线结构127之间。
图24示出了应答机支承物164,在其中相比于图23的应答机支承物,上UHF天线结构165包括相比于图23中的表面区段缩短的表面区段166。在此,用于连接HF天线结构127和UHF天线结构165的电感耦合元件167替代电流连接而形成。
Claims (22)
1.一种用于可穿戴在人体或动物体上的应答机单元如套圈、环带等的应答机设备(10,23,25,31,52,67,75,79,89,93,100),包括UHF应答机(40)和HF应答机(12,24,26,53,81),其中所述UHF应答机由应答机支承物(11,34,46,51,85,101)、UHF天线(38,86,98)和UHF芯片(39,107)组成,其中所述HF应答机由HF天线(16,29,54,84,99)和HF芯片(15,55)组成,其中所述UHF天线设置在所述应答机支承物处,且由在空间上与彼此分开的应答机支承平面中的传导UHF天线结构(41,42,43,48,49,50,96,103,104)组成,
其特征在于,
所述应答机设备包括将所述UHF应答机连接到所述HF天线的电绝缘附接层(13),其中所述应答机设备包括电绝缘间隔物元件(14),其连接到所述HF应答机且其在空间上关于身体(20)分开所述UHF应答机和所述HF应答机,其中所述UHF应答机设置在所述HF天线上,其中所述HF天线的传导HF天线结构(17,57,97)延伸超过所述UHF应答机和所述HF天线结构的覆盖表面(65)f。
2.根据权利要求1所述的应答机设备,其特征在于,所述覆盖表面(65)设计成小于所述HF天线结构(17,57,97)的几何到达范围的1/3、优选地1/4、更优选地1/5。
3.根据权利要求1或2所述的应答机设备,其特征在于,所述HF应答机(12,24,53,81)设计成没有基底,其中所述HF天线(16,54,84,89)直接地连接到所述间隔物元件(14)。
4.根据权利要求1或2所述的应答机设备,其特征在于,所述HF应答机(26,53,81)包括所述HF天线(29,54,84,99)设置在其上的支承基底(27)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的应答机设备,其特征在于,所述应答机设备(52,67,75,79)包括具有传导UHF共振器结构(64,69,77,82)的共振器(63,78,80)。
6.根据权利要求5所述的应答机设备,其特征在于,所述传导UHF共振器结构(64,69,77,82)组成传导共振器表面(83)。
7.根据权利要求5或6所述的应答机设备,其特征在于,所述UHF共振器结构(64,69,77,82)与所述HF天线结构(17,57,97)共同形成在导线平面(88)中。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的应答机设备,其特征在于,所述UHF共振器结构(64,69,77)由所述HF天线结构(17,57,97)的绕组(56,68)的至少一个加宽的绕组区段(61,62,70,71,76)形成。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的应答机设备,其特征在于,所述共振器表面的表面区段(66)设计成与所述覆盖表面(65)重叠。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的应答机设备,其特征在于,所述UHF共振器结构(82)设计成独立于所述HF天线结构,其中所述共振器表面(83)制作成与所述覆盖表面在空间上分开。
11.根据权利要求5至10中任一项所述的应答机设备,其特征在于,所述UHF共振器结构包括用于将所述共振器电感或电容耦合至所述UHF天线(98)的耦合元件(90,95)。
12.一种用于可穿戴在人体或动物体上的应答机单元如套圈、环带等的应答机设备(108,128,130,136,137,142),包括UHF应答机(109)和HF应答机(113),其中所述UHF应答机由应答机支承物(110,144,152,157,164)、UHF天线(111)和UHF芯片(112,147)组成,其中所述HF应答机由HF天线(114)和HF芯片(115,150)组成,其中所述UHF天线设置在所述应答机支承物上,且由在空间上与彼此分开的应答机支承平面中的传导UHF天线结构(121,122,123,133,134,135,140,153,165)组成,其中所述HF天线设置在与上UHF天线结构(121,133,153,165)共同的平面(125,151,162)中的应答机支承物上,
其特征在于,
所述应答机设备包括电绝缘附接层(116)和电绝缘间隔物元件(117),其中所述间隔物元件通过所述附接层连接到所述UHF应答机,且将所述UHF应答机和所述HF应答机与关于其的身体(20)在空间上分开,其中所述上UHF天线结构(121,133,153)至少部分地包绕所述HF天线结构(127,148,155)或所述上UHF天线结构(121,133,165),且所述HF天线结构(127,148,155)分别设置在所述公共平面(125,151,162)的相对区段(161)中。
13.根据权利要求12所述的应答机设备,其特征在于,所述应答机设备(128,136,137)包括具有设置在所述间隔物元件(117)上的传导UHF共振器结构(129,141)的共振器。
14.根据权利要求12或13所述的应答机设备,其特征在于,电流连接(156,163)在所述HF天线结构(155)与所述上UHF天线结构(153)之间建立。
15.根据前述权利要求12至14中任一项所述的应答机设备,其特征在于,所述上UHF天线结构具有大于在所述公共平面中的所述HF天线的传导HF天线结构(127,148,155)的几何到达范围。
16.根据前述权利要求12至15中任一项所述的应答机设备,其特征在于,所述HF应答机(142)包括在所述应答机支承物(144,152,157,164)内和在所述HF天线结构(148,155)下方的电感耦合元件(143),所述耦合元件引导所述HF天线的场线。
17.根据前述权利要求中任一项所述的应答机设备,其特征在于,所述应答机支承物(11,34,46,51,85,110,144,152,157,164)由在层叠布置(37,120)中的基底层(35,36,118,119)组成,其中所述传导UHF天线结构(41,42,43,48,49,50,96,103,104,121,122,123,133,134,135,140,153,165)形成在至少三个应答机支承平面中。
18.根据前述权利要求中任一项所述的应答机设备,其特征在于,所述传导UHF天线结构(41,42,43,96,133,134,135,140)通过至少一个夹具(44,45,131,132)传导连接,其中所述夹具抓住所述应答机支承物(11,34,46,85,144,152)的平面,且将夹持力施加至相对地设置在所述相应平面中的UHF天线结构(41,42,43,103,104,133,134,135,140,153)。
19.根据权利要求1至17中任一项所述的应答机设备,其特征在于,所述应答机支承物(11,46,85,101,110,157,164)包括电感或电容耦合元件(47,124,167),其电容或电感连接相对地设置在相应平面中的所述UHF天线结构(48,49,50,96,121,122,123,165)。
20.根据前述权利要求中任一项所述的应答机设备,其特征在于,电感或电容连接通过电感或电容耦合元件(94,95,167)在所述HF天线结构(97,155)与所述UHF天线结构(96,104,165)之间建立。
21.一种设计成用于穿戴在人体或动物体的四肢上的应答机单元,具体是套圈、环带等,其特征在于,所述应答机单元包括根据前述权利要求中任一项的应答机设备(10,23,25,31,52,67,75,79,89,93,100,108,128,130,136,137,142)。
22.根据权利要求21所述的应答机单元,其特征在于,所述应答机单元包括由塑料制成的壳体,所述壳体包围所述应答机设备(10,23,25,31,52,67,75,79,89,93,100,108,128,130,136,137,142)。
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