专利名称：带有多频天线的轮胎电子组件的制作方法
技术领域：
概括而言，本发明涉及用来通讯各种关于轮胎识别信息和/或轮胎的选定物理状态测量结果的轮胎电子组件。更具体地说，本主题的轮胎电子组件利用改良的天线结构，其可以在多频率级别下进行有效的信号传播。这种多频天线结构可以设计成具有改进了的机械强度以及通用的通讯能力。
背景技术：
充气轮胎结构与电子装置的结合产生了很多实用的益处。轮胎电子元件可以包括传感器和其它组件，用来传递轮胎识别参数以及获得关于轮胎各种物理参数的信息，例如温度、压力、轮胎转数和车速等等。这些性能信息对于轮胎监测和报警系统非常有用，并且还很可能用在用于调节轮胎适当压力水平的反馈系统中。
美国专利No.5,749,984(Frey等人)公开了一种轮胎监测系统和方法，其可以判断一些轮胎信息，例如轮胎偏移、轮胎速度以及轮胎转数。另一个轮胎电子系统的实例可以参见美国专利No.4,510,484(Snyder)，该专利是关于一个轮胎异常状况的报警系统。美国专利No.4,862,486(Wing等人)也是关于轮胎电子元件的，并特别公开了一种典型的用在汽车及卡车轮胎上的转数计数器。关于轮胎压力监测系统内容的例子可参见美国专利Nos.4,004,271(Haven等人)、4,742,857(Gandhi)、5,616,196(Loewe)和5,928,444(Loewe等人)。
轮胎结构结合的电子系统还可能提供的其它功能涉及商务车辆应用的财产跟踪及工作特性。商务卡车车队、航空器以及重型推土机/采矿车辆都属于可以利用轮胎电子系统及相关信息传递的益处的工业应用范围。轮胎传感器可确定车辆各轮胎的行驶距离，从而可有助于这些商业系统确定维修计划。对于一些更昂贵的应用环境，例如地下采矿设备来说，其可以优化车辆位置及性能。利用RF标志传递系统可以跟踪整个车队，例如美国专利No.5,457,447(Ghaem等人)公开了相关内容。
由于在轮胎内的电子组件通常以无线方式传播信息，因而这种组件通常必须包括一配备有一个或多个天线的射频(RF)装置。美国专利No.5,196,845(Myatt.)公开了一种在一轮胎监测环境中与发射器式装置一同使用的天线实例。这种RF装置优选的工作频率(以及该天线谐振的相应频率)根据地理位置变化。这部分原因是由于RF的规定和标准不是全球通用的。被官方认可的RF装置的工作频率、工作循环、功率电平等在各大洲和/或各国之间通常都是不同的。因此，可能需要一种单一的电子组件以及相应的天线，其可以多个所需频率有效地发送和接收RF信号信息。
除了电特性外的其它设计特征对于专门用在轮胎中的电子组件和天线也是非常重要的。这些组件被设置在一个相对来说一直运动以及弯曲的位置上，因而这些组件要受到额外的热和张力以及其它的动态力。这些力很可能会破坏该电子组件以及相连的天线结构。特别对于天线来说这种意外损坏的典型例子就是从其所连接的电子组件和/或RF装置上脱落下来。因而，用在轮胎内的电子装置和相应的天线结构要被设计成具有良好的实用性和机械强度。
所有前面提到的美国专利的全部公开内容在此结合在本申请中作为参考。尽管上述已开发出了各种轮胎电子系统和天线结构，然而还没有一种设计可以总体地涵盖下文所述的根据本发明技术主题所呈示出来的全部有利特征。

发明内容
考虑到现有技术遇到的以及本发明主题所提出的上述问题，开发出了一种用以集成在轮胎结构中的改进的电子组件。这种电子组件包括能以多个不同频率级进行RF传输的天线。
所公开技术的实施方案的一个优点是能以至少两个不同的频带来发送和/或接收RF信号，从而使该电子组件可以根据各种已确立的RF传输标准在国际间通用。这里公开的关于天线设计的内容可以应用到感兴趣的多个不同的特定频带上。所关注的频带对应于在RFID传输中使用的UHF频带，包括860-930MHz和2450MHz。
所公开技术的所选实施方案的另一个优点是给出了一个易于制造的装置。用最少量的导线连接RF装置，就可以通过一种简单的方式实现多频天线结构，同时还能得到改进了机械强度的组件配置。两根导线的天线设计在某些情况下可以减小RF装置与所连天线的连接处的机械变形。因而，当该组件集成在弹性体壳体中时，就不需要或不太需要柔性的天线结构了。
本技术内容还提供了多种可选择的设计。本发明电子组件和天线结构不仅可以被设计成在多个不同频率下进行工作，而且还可以采用不同的装置构型。例如，天线引线可以具有相对直的或弯曲的部分来有助于RF装置连接或集成在轮胎结构内。带有弯曲端部的天线引线可以提供额外的稳定效果。相邻天线引线之间的夹角也可以根据所公开的技术进行改变。
在本发明的一个例示性实施方案中，一带有集成电子组件的轮胎组件包括一轮胎结构、一RF装置和一多频天线。该RF装置优选被构形成可以发送或反射RF信号，该信号可以包括例如轮胎的识别信息或者所测量到的状态信息例如轮胎温度、压力信息。该多频天线优选连接在RF装置上，以有助于以第一和第二谐振频率(或频带)发送或接收RF信号。该RF装置和多频天线(一同构成了根据本发明的一个电子组件实施方案)可以直接结合在轮胎结构中，或者可选地嵌在一柔性绝缘壳体中，然后再将该绝缘壳体结合在轮胎结构中。
根据本发明其它的特定实施方案，该电子组件的多频天线可以包括连接在所述RF装置上的至少第一和第二天线导线。该第一和第二天线导线可构成相应的第一和第二天线引线，以一同用作一个可在第一谐振频率下工作的第一偶极天线，并且同时可用作一个可在第二谐振频率下工作的第二偶极天线。在其它实施方案中，该第一和第二天线导线构成了第一和第二长天线引线以及第一和第二短天线引线。该对长天线引线被设计成一个可在第一谐振频率下工作的偶极天线，该对短天线引线作为一个可在第二谐振频率下工作的偶极天线。在某些实施方案中，各偶极天线对应于半波长偶极天线。在可选实施方案中，两个长引线和两个短引线总体上由四个单独的天线引线构成。
本发明前述的任意例示性实施方案可以结合附加的技术特征。例如，构成多频天线的各天线导线的选定部分(例如端部)可以弯曲，以适应特定的轮胎结构或者形成更稳定的天线设计。天线引线可以是直的或者设计成弯曲形式例如波浪形或者锯齿形。此外，天线引线可以相互定位成设定角度，以便于获得所需的性能特征，并且还能有助于避免各天线引线之间相互接触。本发明主题的一些实施方案还可以包括设置成与电子组件选定部分邻接的支撑基片，用以向RF装置和天线引线中间的连接提供额外的机械支撑。
在下文的详细说明书中阐述了本发明的其它目的和优点，或者使其对本领域技术人员来说是显而易见的。同样，可以进一步理解对这里特别示出的、参考的以及描述的特征和步骤所作出的改进和变型可以应用在本发明的各种实施方案和用途中，而不偏离本发明的精神和范围。变型可以包括但不限制于那些图示出的、参考的或讨论的等效装置、特征或步骤，以及各种部件、特征、步骤的功能性的、操作性的、或者位置上颠倒，以及其它。
另外，应当理解本发明不同的实施方案以及所给出的不同的优选实施方案应当包括这里公开的特征、步骤、或元件、或其等效物的各种结合或构型(包括未在附图中明确示出的或未在这些附图的详细说明中阐述过的、上述特征、部件、或步骤、或结构的组合)。不是必须在该发明概述部分中阐述的本发明的附加实施方案，可以包括并结合在上述发明概述中参考的特征、组件、步骤和/或该申请讨论的其它特征、组件、或步骤等的各种组合。本领域技术人员在阅读该说明书余下部分的基础上可以更好地理解这些实施方案的特征、内容以及其它。


在说明书中，公开了对本领于普通技术人员而言是完整的并且据之足以实施的内容，包括最佳实施方式，这些内容结合附图而做出，附图中图1是带有集成的根据本发明的电子组件的轮胎组件的立体图；图2是带有集成电子组件的轮胎组件的局部剖面图，其中电子组件根据本发明位于轮胎胎边附近；图3A和3B分别是带有根据本发明的多频率天线的电子组件的例示性实施方案的大致平面图；图4给出了一个曲线图，表示出了根据图3A和图3B的实施方案的多频天线的各种所需频率的电压辐射水平与波长的关系；图5A和5B分别示出了图3A和3B所示例示性实施方案的多频天线在两种工作模式下的辐射方式图；图6A和6B是根据本发明的另一带有多频天线的电子组件的例示性实施方案的概括平面图；且图7是根据本发明的另一带有多频天线的电子组件的例示性实施方案的大致平面图；图8是根据本发明的另一带有多频天线的电子组件的例示性实施方案的大致平面图；图9是根据本发明的另一带有多频天线的电子组件的例示性实施方案的大致平面图。
在整篇说明书和附图中所重复使用的附图标记应表示本发明的相同或相似的特征或元件。
具体实施例方式
如在本发明的发明内容部分所讨论的，本发明具体涉及能传送各种关于轮胎识别信息以及轮胎选定物理状态的测量信息的轮胎电子组件。图1和图2示出了轮胎组件的实例，包括位于轮胎结构内部的这种电子组件。这种轮胎电子组件使用改良的天线结构，其可以以多种频率级别来有效地传播信号。这种多频天线结构可以被设计成具有改进了的机械强度以及通用的通讯能力。在图3A、3B和6A-9中示出了这种电子组件的例示性实施方案。
所公开技术内容的特定组合对应于本发明的多个不同实施方案。应注意的是这里所给出并讨论的各例示性实施方案并没有要对本发明加以限制的倾向。图示出的或描述的、作为一个例示性实施方案一部分的特征或步骤可以和另一例示性实施方案的内容相接合从而产生另外一个例示性实施方案。此外，某些特征可以和一些未被明确提及但能完成相同或相似功能的类似装置或特征进行互换。
现在详细参考本发明轮胎电子组件以及相应的多频天线结构的优选实施方案。参考附图，图1和2示出了根据本发明主题的一个轮胎电子组件的各视图。一轮胎组件10包括一个通常被定位在车轮14的轮辋部分16上的充气轮胎结构12。轮胎结构12的典型特点在于支撑外胎面部分20的胎冠18和延伸到胎边部分24的侧壁22。轮胎胎边24通常被设成使轮胎结构12可以有效地坐置在车轮14轮辋部分16的胎边座上。一层气密材料的内衬构成了轮胎的内表面，包括胎冠18的内表面和内侧壁面26。胎体设在轮胎结构12内部，并在各胎边24之间横跨各侧壁部分16以及胎冠18而延伸，且在充气压力下确定出轮胎的形状并传递牵引力和转向力。
电子组件30，如图1和2所示，可安装在轮胎结构12的内侧壁面26上。沿着内侧壁面26的位置特别是靠近车轮组件14转动轴线的位置通常是适于安装的位置，因为靠近轮胎胎边24的部分通常在轮胎正常使用过程中的弯曲程度最小。然而，应理解根据本发明的电子组件30可以安置在沿轮胎结构12内表面的任意位置上。电子组件30可以直接安装在轮胎结构12的内表面位置上，或者先嵌入到一个绝缘壳体中，然后再将该绝缘壳体安装到轮胎结构12的内表面上。用于包覆电子组件30的适当绝缘材料的一个实例是可变形弹性体。另外，电子组件30可以安装并硫化到实际的轮胎结构12内部，例如在胎体和内衬之间。根据可能安放电子组件30的位置的不同，应理解术语“集成”通常涵盖了所有可能的位置，包括安装在轮胎结构上或轮胎结构内，或绝缘壳体内。
根据本发明的电子组件30被设成与轮胎结构12结合使用，并且为轮胎制造者、轮胎经销商以及终端消费者提供了很多优点。许多优点是通过在轮胎结构12内的集成位置与某些远程位置之间的无线信号传递来实现的，从而电子组件30优选包括一射频(RF)装置，例如一射频标识(RFID)发送器。相关的RF信号可以包括用于轮胎的预编程标识信息，例如指示轮胎生产日期以及安置在给定车辆上的日期和/或位置的标识，这可以用在财产跟踪以及其它应用上。电子组件30的RF信号中含有的其它信息包括轮胎物理参数的测量，例如温度、压力、轮胎转数、车速等等。测量这些物理参数的检测装置可以包括在一给定RF装置内，或者是和RF装置相连的单独的传感器元件(例如温度传感器、压力传感器、转数计数器等等)。在一些实施方案中，可采用一表面声波装置(SAW)来对给定环境下的温度和压力二者进行测量。电子组件30可以与车外的一信息系统进行无线传输。例如，该改进的电子组件30可以与驾驶侧询问器(drive-by interrogator)或者和一手持询问器进行传输。此外，该改进的电子组件30可以与一车载装置传输，例如车载计算机，从而使驾驶员可以监控轮胎的各种参数。
电子组件30提供的RF信号的频率优选根据地理位置的不同而不同。这是由于RF的规定和标准不是全球通用的。例如，全球轮胎市场一般包括北美、欧洲和亚洲，这些地区都支持不同的RFID传输的频率范围。北美的统一RFID频率标准是915MHz，欧洲是868MHz，日本是2.45GHz。因此，根据本发明的电子组件包括一个被优化成能以多个不同频率级别进行信号传播的天线设计。因而，一特定的轮胎及相关的电子组件可以应用在多个国家中，且可以根据不同的全球RFID频率规定来进行有效地操作和传输。为了方便起见，这里给出的本发明的典型结构是根据上述RFID频带(欧洲的868MHz，北美的915MHz，以及日本的2.45GHz)进行工作的。然而应当理解，根据本发明的电子组件可以在各种所需的特定频率下进行工作。总体而言，应理解本主题的电子组件及多频天线设计可以在甚高频(VHF)或超高频带(UHF)内工作，特别在从300MHz到3000MHz(3.0GHz)的范围内使用。随着RFID频率标准的改变，应当进一步理解的是为了在其它所需频带仍能进行有效地工作而对本发明提出的技术所作的相应变化也在本发明的精神和保护范围内。
图3A示出了根据本发明的第一实施方案的电子组件30a。该电子组件包括一个射频(RF)装置32，其可以是RFID发送器(或RFID标志)的一个例示性实施方案，例如Intermec Technologies Corporation发售的Intellitag牌的RFID发送器。RF装置32可以由至少一个硅片和信号组件构成，以向远端位置发送RF信号。根据本技术的RF装置可以或者是直接向远端位置传递信号的有源器件，也可以是从一个单独的询问装置或读取装置进行反射传递或反向散射的无源器件。在某些实施方案中RF装置传递的RF信号的特点在于所选定的频率级别在300MHz到3000MHz的UHF频带。这种RF信号可以包括各种预设信息，例如包括前面提到过的轮胎结构的各种预编程标识信息。RF装置32还可以包括一个特定用途集成电路(ASIC)，为使用者进一步标准化标识信息。其它的传感元件，例如那些用于监测温度、压力以及轮胎内其它状态的传感元件，可以集成在或者连接到该RF装置32上，从而使RF装置32传输的RF信号中含有轮胎物理状态的测量信息。
仍然参考图3A，例示性实施方案的电子组件30a还包括分别通过电连接38和40连在RF装置32的两个相对侧上的第一天线导线34和第二天线导线36。适于用在天线导线34和36的材料实例是直径在约0.4mm到0.5mm之间的镀铜钢。电连接30和40即是在各自天线导线34和36与RF装置32之间的实际物理连接，且这种连接可以是用多种方法制成。例如，天线导线34和36可以焊接到RF装置32相应的焊点上，或者被销入电子组件或销到电子组件上，或者是通过本领域技术人员熟知的夹子、螺钉、导电粘合剂或者其它装置来进行连接。如图3A所示，天线导线34和36分别向相反的方向并且以大致相互平行的方式延伸。应理解这种导线支臂可以定位成不同的角度或者各种弯曲构形，以便于RF装置在轮胎结构内的连接和/或安装。例如，天线导线34和36可以分别在从RF装置32伸出的各自端部形成弯曲部分35和37，如图3B所示实施方案30b所示。该弯曲部分35和37为结合在轮胎结构内部的电子组件30b提供了一种稳定机构。当电子组件实际嵌在这种轮胎或者绝缘壳体中时，该弯曲部分可有助于防止天线导线34和36的端部从其各自的嵌入位置上突出来。
天线导线34和36共同用作一个偶极天线，以便于从RF装置向一个远端位置传递RF信号。根据本发明天线导线34和36的长度被特别设计成可产生有效的多频工作效果。当偶极天线长度是λ\2的倍数时，其中λ是用米制单位计量的从该天线传播的电磁场的波长，偶极天线可在一给定的谐振频率(f)下工作。如果需要使天线以一给定频率(f)在自由空间传播时，相应的波长(1)可以根据下述公式确定
因而，对于上文提到过的在北美、欧洲和日本采用的三个所需频率实例，很容易确定出下面表1的内容。
表1对于给定频率的波长特性

从表1中可以注意到868MHz和915MHz的半波长分别是173mm和163mm，而2450MHz的二分之三波长是2450mm。给出的这三个值是在自由空间中工作的。还可以从图4所示的曲线图中看到这点，图4表示以这三个频率在自由空间中谐振的天线的电压辐射水平。曲线42表示868MHz的电压辐射，曲线44表示915MHz的电压辐射，曲线46表示2450Hz的电压辐射。从该图中可看出，各偶极天线的电压辐射水平在传递元件的长度为λ/2的倍数时达到峰值。当观察868MHz和915MHz频率天线作为半波长偶极天线以及2450MHz天线作为二分之三波长偶极天线工作时的峰值电压水平时，可以注意到在183mm处的辐射水平都在其各自峰值的附近。这是由于对于在868MHz和915MHz工作的半波长偶极天线的品质因子(Q)相对较低的缘故。因而，天线导线34和36的长度可以设计成从偶极天线长度为183mm开始。这样，在该特定实施方案中从天线导线34的端部到天线导线36端部的距离48优选为183mm左右。
应当注意到根据本发明主题的天线通常嵌在某种绝缘材料中，这会影响天线导线的所需长度。例如，对于一弹性体或者介电常数大于等于3的其它材料来说，天线导线34和36的长度优选缩短到94mm。这种设计得到一个能在第一谐振频带(例如，包含在至少862-928MHz范围内)和一个第二谐振频带(例如，包含在至少2.44-2.46GHz范围内)的多频天线。应当理解当电子组件30将要嵌入在一绝缘壳体中时，天线导线34和36的设计长度可以随之改变。
应注意到当这种天线用作半波长偶极天线与用作二分之三波长偶极天线时，存在各种工作状况的差异，例如关于图3A和3B所示的电子组件30a/30b多频天线的增益、功率电平以及辐射方图的差异。举例来说，图5A示出了半波长偶极天线的典型辐射方图，图5B示出了典型的二分之三波长偶极天线的辐射方图。尽管仅示出二维图形，但应理解偶极天线的天线辐射通常是带有图示波瓣的三维形式。由于二分之三波长偶极天线的辐射方图的波瓣方向(如图5B所示)的不同，需要在与图3A和3B的电子组件30a/b的RF装置成一角度的位置上设置读取/询问装置，以适当地获得RF传输信号。
图3A所示天线被设成具有183mm的偶极长度，并且与被设置成可在不同特定频率级别下工作的RFID读取器一起在自由空间中进行测试。例如，在FCC条件下工作的2.45GHz读取器可以在距该电子组件大约5cm的距离处从该例示性的电子组件有效地获得RF信号。类似地，915MHz读取器可以在大约230cm的距离处从该组件有效地接收RF信号。尽管没有对868MHz读取器进行具体测试，然而其读取距离应当类似于915MHz读取器。
在图6A中示出了根据本发明的另一实施方案的电子组件30c，包括一RF装置32，第一天线导线50和第二天线导线52通过54和56处的电连接来连接在RF装置32上。天线导线50优选被构形成具有第一短天线引线58a和第一长天线引线60a。类似地，天线导线52被构形成具有第二短天线引线58b和第二长天线引线60b。两长天线引线60a和60b可以分别为第一长度，从而使引线60a和60b一起构成一第一谐振频率的偶极天线。两个短天线引线58a和58b可以分别为第二长度，从而使短天线引线58a和58b一起构成一第二谐振频率的偶极天线。应当理解在可选实施方案中，天线引线58a、58b、60a和60b可以分别由一单独的天线导线构成。
考虑到前面讨论的频率实例，因而需要以多个所需频率发送RF信号。然后又考虑到由一个电子组件实施方案形成的一个偶极天线被设计成以一个大约在860MHz到930MHz之间的第一谐振频率下工作，而另一个在约2450MHz频率下工作。在选择这两个作为半波长偶极天线的偶极天线时，相应的工作所需引线长度可以从表1数据中确定。对于一在2450MHz频率下工作的半波长偶极天线，用于在自由空间中工作的长度62应当为61mm左右。在这种情况下，优选使各短引线58a和58b长度为30mm左右。对于一在868MHz到915MHz范围内工作的半波长偶极天线，用于在自由空间中工作的长度64应当在约163mm到173mm之间。从而，长引线60a和60b的长度各为84mm左右。应理解两个偶极天线都可以作为除了半波长偶极天线以外的偶极天线(例如二分之三波长偶极天线)。
如前面讨论过的，当电子组件30c嵌入在绝缘壳体内时，为了能有效地工作，天线导线50和52要缩短长度，因而在嵌入到电子组件中之前的天线导线长度可以根据这种改变来确定。例如，对于弹性体或者其它的具有等于或大于3的介电常数的材料来说，短引线58a和58b的长度优选为大约16mm，长引线60a和60b的长度优选为大约47mm。
将图6A所示天线设成使长引线60a和60b各为85mm长而短引线58a和58b各为30mm长，并且与被设置成可在不同特定频率级别下工作的RFID读取器一起在自由空间中进行测试。例如，在FCC条件下工作的2.45GHz读取器可以在距该电子组件30c大约26cm的距离处从该示例电子组件有效地获得RF信号。类似地，915MHz读取器可以在大约93cm的距离处从该组件有效地接收RF信号。尽管没有特别测试868MHz读取器，然而其读取距离应类似于915MHz读取器的读取距离。
例示性实施方案的电子组件30c中的天线结构可提供一些特殊优点。该实施方案的电子组件30c不仅仅可以在多频率级别下工作，而且还非常易于制造。更具体地说，电子组件30c只需要两根天线导线50和52连接到RF装置32上即可。这样，一根连续的单一导线50就可同时构成短引线58a和长引线60a，而导线52构成短引线58b和长引线60b。这种结构还有一个好处就是当该实施方案的电子组件30c嵌入在一绝缘壳体或者轮胎结构中时，短引线58a对长引线60a提供反应变，短引线58b对长引线60b提供反应变。这大大地减少了集中在RF装置32和天线导线50及52之间连接处54和56上的动态力，特别是在轮胎在使用过程中弯曲变形的情况下。这种减小的应变可以有助于防止天线导线从RF装置上脱落，从而为该电子组件提供改善了的机械强度。
根据本发明的发明主题，可以对例示性实施方案的电子组件30c以及相应天线结构做出各种不同的变形。例如，天线引线58a、58b、60a和60b可以具有弯曲部分66a、66b、68a和68b，如图6B的实施方案的电子组件30d所示。这些弯曲部分66a、66b、68a和68b为结合在轮胎结构内部的电子组件30d提供了一种稳定的结构方式。当电子组件实际嵌在这种轮胎或者绝缘壳体中时，该弯曲部分可有助于防止天线导线58a、58b、60a和60b的端部从其各自的嵌入位置上突出来。
本发明另外的电子组件实施方案示例包括对图6A和6B所示电子组件30c和30d的进一步变形。图7的电子组件实施方案30e类似于图6B的电子组件实施方案30d，但是其天线导线被设置成非直线形式。第一第二短天线引线70a和70b以及第一第二长天线引线72a和72b被设成波浪形结构。应当理解，根据本发明主题，天线引线也可采用其它的非直线天线构形，例如锯齿形。需要将顶部和底部的天线导线设成同相位以避免物理接触。在图7实施方案30e中天线引线70a、70b、72a和72b的选定端部被设有各自的弯曲部分74a、74b、76a和76b，从而当嵌在这种轮胎或者绝缘壳体中时可提供一种稳定的结构方式。
图8示出了本发明主题的另一可选实施方案，图8示出的电子组件实施方案30f在各天线引线之间具有加大了的间距。各第一第二短天线引线78a和78b以及第一第二长天线引线80a和80b首先以相反的方向从RF装置32上引出。然后将这些引线重新定向成类似图6A和6B所示结构的平行位置上。该增加了的间距优选至少大约为3到5mm，这有助于保证不同的天线引线不会互相接触，同样也提高了天线的操作性。这种优选设计特征可以和本文公开的其它实施方案的任意特征相结合以提供加大间距以及改进的天线操作性。
本主题的电子组件实施方案30f或其它实施方案可以采用的另外一个特征是支撑基片82。RF装置32以及天线引线78a、78b、80a和80b的特定部分可以通过任意一种已知的方法粘附在支撑基片82上。使用支撑基片82可以为RF装置32与天线引线之间的电连接提供额外的机械支撑。适于构成支撑基片82的一种特定材料的例子是一印刷电路板(PCB)材料，例如玻璃纤维或者其它类似材料。另一种适于构成支撑基片82的材料的例子是一种高模量橡胶化合物。
图9中示出了本发明主题的另一可选实施方案，绘出了一电子组件实施方案30g。该结构包括一RF装置32，在其上连有两短天线引线84a和84b，以构成一个在第一谐振频率下工作的第一偶极天线，还连有两长天线引线86a和86b，以构成一个在第二谐振频率下工作的第二偶极天线。实施方案30g可以具有四根单独的天线导线。天线引线84a、84b、86a和86b的设定部分可以形成弯曲部分，以便于RF装置连接或结合在轮胎结构内部。同样，尽管图9示出的天线引线互相大致成直角，在实施方案30g中天线引线之间可以形成任意特定角度。例如，可以确定在相邻天线引线之间的各个角度以获得得到较佳的传输范围。
在这里给出的电子组件实施方案30a-30g以及各自相应的天线结构都是被设计成可在多个不同频率下工作，并且在这里给出的特定实施方案中，都被设计成可在一第一谐振频率和一第二谐振频率下工作。应当理解在该主题的电子组件及多频天线设计中，多个谐振频率中的一个选定频率实际上是对应于在给定谐振频率附近的给定带宽。这种设计使得多个不同的、在附近频率级工作的读取器/询问器可以接收由同一个天线提供的RF信号。这种情况也就是在868MHz工作的读取器/询问器也可以在915MHz下工作，因为这两个特定频率由一相对较小的带宽隔开。因而，这里参考的在第一和第二谐振频率下工作的天线实际上是在第一和第二频带下工作的天线。
尽管通过本发明的特定实施方案具体了描述本发明，然而应当理解，本领域技术人员在理解了前述内容的基础上，可以很容易地对上述实施方案进行变换、修改以及得到等效方案。因此，本说明书公开的内容仅仅是用于举例说明而并非用以限制本发明，并且本发明不排除对于本领域技术人员来说显而易见的那些对本发明的改型、变形和/或补充。
权利要求
1.一种带有集成在其上的电子组件的轮胎组件，所述轮胎组件包括轮胎结构；射频(RF)装置，用来传输RF信号，所述RF信号包括用于所述轮胎结构的预先确定的识别信息；以及与所述RF装置相连的多频天线，用于使所述RF信号在第一频率范围内和一个不同的第二频率范围内进行传输。
2.如权利要求1所述的轮胎组件，其特征在于所述多频天线在所述第一频率范围内用作半波长偶极天线，在所述第二频率范围内用作二分之三波长偶极天线。
3.如权利要求1所述的轮胎组件，其特征在于所述RF装置通过在300MHz到3000MHz的频率范围内选定的至少一个频率级的RF信号来进行传输。
4.如权利要求1所述的轮胎组件，其特征在于所述多频天线至少包括与所述RF装置相连的第一和第二天线导线。
5.如权利要求4所述的轮胎组件，其特征在于所述第一和第二天线导线的全长等于大约183mm的自由空间长度。
6.如权利要求1所述的轮胎组件，其特征在于所述第一频率范围是从约860MHz到约930MHz，并且所述第二频率范围是从约2.40GHz到2.50GHz。
7.如权利要求1所述的轮胎组件，其特征在于还包括一个绝缘壳体，所述RF装置及所述多频天线嵌在该绝缘壳体中，所述绝缘壳体被构形成附着在所述轮胎结构的选定部分上。
8.如权利要求7所述的轮胎组件，其特征在于所述绝缘壳体的介电常数至少大约为3，并且所述第一和第二天线导线的全长为大约94mm。
9.如权利要求1所述的轮胎组件，其特征在于还包括至少一个传感器，用于获得关于至少一个轮胎选定状态的信息，且通过所述RF装置进行传输的所述RF信号还包括从所述至少一个传感器获得的上述信息。
10.如权利要求9所述的轮胎组件，其特征在于所述至少一个传感器获取关于所述轮胎内部温度的信息。
11.如权利要求9所述的轮胎组件，其特征在于所述至少一个传感器获取关于所述轮胎内部压力的信息。
12.如权利要求1所述的轮胎组件，其特征在于还包括一个邻近于所述RF装置及所述多频天线的选定部分而设置的支撑基片。
13.一种带有集成在其上的电子组件的轮胎组件，所述轮胎组件包括轮胎结构；射频(RF)装置，用来传输RF信号，所述RF信号包括至少一项关于所述轮胎结构的信息；以及连接在所述RF装置上的至少第一和第二天线导线，用以使所述RF信号以多个不同的频率进行传输。
14.如权利要求13所述的轮胎组件，其特征在于所述多个不同的频率包括约868MHz的第一频率、约915MHz的第二频率和约2450MHz的第三频率。
15.如权利要求13所述的轮胎组件，其特征在于所述至少第一和第二天线导线从所述RF装置上伸出，以分别构成各自的第一和第二短天线引线以及各自的第一和第二长天线引线，其中所述第一和第二短天线引线共同构成一个在第一谐振频率下工作的第一偶极天线，所述第一和第二长天线引线共同构成一个在第二谐振频率下工作的第二偶极天线。
16.如权利要求15所述的轮胎组件，其特征在于所述第一和第二偶极天线都作为半波长偶极天线。
17.如权利要求15所述的轮胎组件，其特征在于所述第一和第二天线导线的选定自由端各构成弯曲结构。
18.如权利要求15所述的轮胎组件，其特征在于所述RF装置传输在300MHz到3000MHz的频率范围内选定的至少一个频率级的RF信号。
19.如权利要求15所述的轮胎组件，其特征在于所述第一和第二短天线引线被设计成具有大约30mm的自由空间长度，所述第一和第二长天线引线被设计成具有大约85mm的自由空间长度。
20.如权利要求15所述的轮胎组件，其特征在于所述RF装置以及所述第一和第二天线导线嵌入在绝缘材料内，该绝缘材料的介电常数至少为3左右，且其中所述第一和第二短天线引线的长度约为16mm，所述第一和第二长天线导线的长度约为47mm。
21.如权利要求15所述的轮胎组件，其特征在于所述第一和第二短天线引线以及所述第一和第二长天线引线的选定自由端各构成弯曲结构。
22.如权利要求13所述的轮胎组件，其特征在于所述第一和第二天线导线在第一谐振频率下共同用作半波长偶极天线，且在第二谐振频率下共同用作二分之三波长偶极天线。
23.如权利要求22所述的轮胎组件，其特征在于所述RF装置通过在300MHz到3000MHz的频率范围内选定的至少一个频率级的RF信号来进行传输，并且所述第一和第二谐振频率都是在上述频率范围内的不同频率。
24.如权利要求22所述的轮胎组件，其特征在于所述第一和第二天线导线的全长等于大约183mm的自由空间长度。
25.如权利要求22所述的轮胎组件，其特征在于所述RF装置和所述至少第一和第二天线导线嵌入在绝缘材料内，所述绝缘材料的介电常数至少大约为3，并且所述第一和第二天线导线的全长约为94mm。
26.一种用来集成在轮胎结构中的电子组件，所述电子组件包括射频(RF)装置，用于向远端位置进行RF信号的无线传输，所述RF信号包括预先确定的识别变量；以及连接在所述RF装置上的至少第一和第二天线导线，用以使所述RF信号以第一谐振频率和第二谐振频率进行传输。
27.如权利要求26所述的电子组件，其特征在于还包括弹性体壳体，所述RF装置和所述天线导线嵌在该弹性体壳体中。
28.如权利要求26所述的电子组件，其特征在于还包括一邻近于所述RF装置及所述至少第一和第二天线导线的选定部分而设置的支撑基片。
29.如权利要求26所述的电子组件，其特征在于还包括至少一个传感器，用于获得该所述至少一个传感器所处的温度和压力的信息，且通过所述RF装置进行传输的所述RF信号还包括从所述至少一个传感器获得的上述温度和压力信息。
30.如权利要求26所述的电子组件，其特征在于所述RF装置包括一个RFID发送器，其可以传送从300MHz到3000MHz的频率范围内选定的、多于一个频率级的RF信号，并且所述第一和第二谐振频率都是上述频率范围内的不同频率。
31.如权利要求26所述的电子组件，其特征在于还包括第三和第四天线导线，其中所述第一和第二天线导线都具有第一长度，第三和第四天线导线都具有第二长度，所述第一长度和第二长度基本为不同的数值。
32.如权利要求31所述的电子组件，其特征在于所述第一和第二天线导线一起用作在所述第一谐振频率下工作的第一偶极天线，所述第三和第四天线导线一起用作在所述第二谐振频率下工作的第二偶极天线。
33.如权利要求31所述的电子组件，其特征在于所述第一和第二天线导线被设计成具有大约30mm的自由空间长度，所述第三和第四天线导线被设计成具有大约85mm的自由空间长度。
34.如权利要求26所述的电子组件，其特征在于所述第一和第二天线导线共同构成在第一谐振频率下工作的半波长偶极天线，所述第三和第四天线导线共同构成在第二谐振频率下工作的二分之三波长偶极天线。
35.如权利要求34所述的电子组件，其特征在于所述RF装置包括一个RFID发送器，其可以传送从300MHz到3000MHz的频率范围内选定的、至少一个频率级的RF信号。
全文摘要
带有集成在其上的电子组件(30)的轮胎组件(10)，包括轮胎结构(12)和集成电子组件(30)；该电子组件优选包括至少一个射频(RF)装置(32)和可在至少第一和第二谐振频带内无线通信的多频天线。这种多频天线还包括至少连接在所述RF装置上的第一和第二天线导线，从而有助于传递RF信号，该信号可以包括例如轮胎的识别信息或者所测量到的状态信息例如轮胎温度、压力以及其它特性。该第一和第二天线导线优选共同用作至少两个偶极天线，例如，两个半波长偶极天线，或者一个半波长偶极天线和一个二分之三波长偶极天线。
文档编号G01D21/00GK1741914SQ03825994
公开日2006年3月1日 申请日期2003年2月19日 优先权日2003年2月19日
发明者J·D·亚当松, P·F·金 申请人:米其林技术公司, 米其林研究和技术股份有限公司