具有频率选择性元件的天线制造技术

天线系统具有基板和位于基板上的天线，其中所述天线具有多个腿元件。所述多个腿元件包括导电油墨并形成连续路径。所述多个腿元件中的至少一者可单独选定或可单独取消选定以改变所述天线的谐振频率，并且被选定的腿元件创建对应于所述谐振频率的天线路径长度。在一些实施方案中，所述天线是能量采集器。所述天线是能量采集器。所述天线是能量采集器。

【技术实现步骤摘要】
具有频率选择性元件的天线
[0001]本申请是于2018年4月3日提交的申请号为“201880026962.0”、专利技术名称为“具有频率选择性元件的天线”的专利技术专利申请的分案申请。
[0002]相关申请
[0003]本申请要求2018年4月3日提交的题为“Antenna With Frequency
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Selective Elements”的第15/944,482号美国非临时专利申请的优先权；所述美国非临时专利申请要求以下申请的优先权：1)2017年4月5日提交的题为“Power Management in Energy Harvesting”的第62/481,821号美国临时专利申请；2)2017年4月7日提交的题为“Dynamic Energy Harvesting Power Architecture”的第62/482,806号美国临时专利申请；以及3)2017年5月18日提交的题为“Carbon
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Based Antenna”的第62/508,295号美国临时专利申请；所有这些申请特此出于所有目的以引用的方式并入本文中。

技术介绍

[0004]随着数据跟踪和移动通信被并入到广泛多种产品和实践中，无线装置已经成为社会不可分割的一部分。例如，射频识别(RFID)系统通常用于经由植入或佩戴的RFID跟踪器来跟踪和识别物体，诸如正在运输的产品、经过中转点的车辆、仓库中或装配线上的库存，甚至动物和人。物联网(IoT)是使用无线装置的另一个领域，其中联网装置连接在一起以相互传送信息。IoT应用的示例包括智能家电、智能家庭、声控助理、可穿戴技术以及诸如用于安全、能量和环境的监视系统。
[0005]由于许多应用要求这些无线电子装置非常小并且便携式，从而限制了这些装置可以被供电的方式，所以能量采集(EH)经常被用作这些装置的额外能量源。能量采集通常是能量采集部件或装置从多种能量源取得能量的过程，其中这些能量源有意地、自然地或作为副产物或副作用辐射或广播能量。可以采集的能量类型包括电磁(EM)能、太阳能、热能、风能、盐度梯度和动能等等。例如，温度梯度出现在运行的内燃机周围的区域中。在城市地区，由于无线电和电视广播，环境中存在大量EM能。因此，能量采集电路或装置可以放置在这些区域或环境之中、之上或附近以利用这些能量源的存在，即使来自这些类型能量源的能量水平可能是非常多变或不可靠的。例如，天线可以用于从诸如手机、WiFi网络和电视等EM源中捕获射频(RF)能量。能量采集通常不同于通过专用硬连线输电线路提供的直接能量供应，诸如由电力公用事业公司通过电网向特定客户提供的能量供应，每个客户都是能量源的附加电力负荷。
[0006]在某些情况下，可用于采集的能量还称为背景、环境或回收能量，这些能量并不是为了向接收装置供电而专门发射给任何特定客户或接收器的。背景或环境能量的示例是作为许多类型的电气装置或输电线路的不可避免的副作用或副产物而发射的自然EM辐射。相反，来自地面、空中或卫星无线电发射器的射频广播可以打算被接收器用于电信目的，但是那种射频能量(这是EM辐射)还能够用于非预期的能量采集目的。在这些“无意”情况下，能量采集电路只是在环境能量可用的任何时候或任何地方截取环境能量，而不会成为能量源的附加电力负荷。在其它情况下，可以提供专用的无线EM能量发射器以在已知存在能量采
集电路或装置的地方广播或发射EM辐射，以供能量采集电路或装置有意采集或捕获，从而为特定电气装置提供“有意”无线电力传输系统。然而，从能量采集电路或装置的角度来看，来自EM能量发射器的有意EM辐射与环境(无意)能量相同或相似，不同之处只是有意情况可以导致更可靠的能量源。有意和无意的发射能量都可以用于能量采集。
[0007]采集能量通常被捕获以供小型的、通常是无线的、通常是自主的电子电路、部件或装置使用或被存储以供其将来使用，所述电子电路、部件或装置诸如是在某些类型的可穿戴电子器件和无线传感器装置或网络中使用的那些。因此，能量采集电路或装置通常为与能量采集电路或装置电连接、集成或以其它方式相关联的低能电子电路或装置提供非常少量的电力。这些能量采集电路通常是装置上的电池的补充电源，因为EH源不能为整个装置提供足够电力或者不能提供持续电力。
[0008]天线在高效地采集能量的能力方面发挥着重要作用。无线和IoT装置中的用于能量采集以及用于通信的天线的开发涉及到最小化尺寸、提高效率、实现多频带频率以及探查不同天线材料的研究。天线已经被并入到移动装置的外壳、可植入式装置、智能卡和包装中。REID天线通常被放置到用于包装或展示的标签(诸如小尺寸的即剥即贴标签)的表面上。一些天线是通过印刷(诸如通过丝印、柔印或喷墨)来制作的。银质油墨是导电部件最常用的油墨，尽管也已经使用了碳基和聚合物基油墨。随着无线装置变得越来越广泛，存在对更高效、更具成本效益的天线的持续需要。

技术实现思路

[0009]在一些实施方案中，天线系统具有基板和位于基板上的天线，其中所述天线具有多个腿元件。所述多个腿元件包括导电油墨并形成连续路径。所述多个腿元件中的至少一者可单独选定或可单独取消选定以改变天线的谐振频率，并且被选定的腿元件创建对应于谐振频率的天线路径长度。
[0010]在一些实施方案中，能量采集系统包括天线系统和电子电路。所述天线系统包括基板和位于基板上的天线。所述天线具有多个腿元件，其中多个腿元件包括碳基导电油墨并形成连续路径。所述多个腿元件中的每一者可单独选定或可单独取消选定以改变天线的谐振频率。被选定的腿元件创建对应于谐振频率的天线路径长度。所述电子电路具有通往所述多个腿元件中的每一者的连接，其中所述电子电路被配置为通过将所述多个腿元件中的第一腿元件短路到所述多个腿元件中的第二腿元件来有源地取消选定所述第一腿元件。
[0011]在一些实施方案中，天线系统包括基板和位于基板上的天线。所述天线具有多个腿元件，所述多个腿元件包括导电油墨并形成连续路径。所述多个腿元件中的第一腿元件具有取决于接收频率和第一腿元件的第一电阻抗的第一谐振频率阈值。所述第一电阻抗是基于选自以下各项的材料性质：磁导率、电容率和导电率。第一腿元件可单独取消选定以通过改变天线路径长度来改变天线的谐振频率，其中当接收频率高于第一频率阈值时，通过不活动来从天线路径长度无源地取消选定第一腿元件。
附图说明
[0012]图1A至图1B是描述本领域已知的天线极化的图。
[0013]图2A至图2B是根据一些实施方案的具有频率选择性元件的天线的侧剖视图。
[0014]图3A至图3B是示出根据一些实施方案的使用材料调谐来选定或取消选定天线的腿元件的侧剖视图。
[0015]图4是根据一些实施方案的具有带材料调谐的腿元件的平面倒F天线的透视图。
[0016]图5是根据一些实施方案的具有带数字调谐的腿元件的平面倒F天线的透视图。
[0017]图6A至图6C示出了根据一些实施方案的具有数字调谐的腿元件的天线和S参数图。
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能量采集系统，其包括：A)天线系统，其包括：基板；以及所述基板上的天线，所述天线包括多个腿元件，其中所述多个腿元件中的腿元件包括碳基导电油墨，并且其中所述多个腿元件形成连续路径；其中所述多个腿元件中的至少一个腿元件被配置为被无源地选定或取消选定以改变所述天线的谐振频率并创建对应于所述谐振频率的天线路径长度；以及B)能量存储部件，其耦合到所述多个腿元件中的所述至少一个腿元件。2.根据权利要求1所述的能量采集系统，其中，所述多个腿元件中的每个腿元件被配置为通过创建所述多个腿元件之间的谐振频率阈值的差异的、该腿元件的材料性质的差异而被无源地选定或取消选定。3.根据权利要求1所述的能...

【专利技术属性】
技术研发人员：MW斯托维尔，
申请(专利权)人：利腾股份有限公司，
类型：发明
国别省市：