主要功能展示

1.本項目天線不僅具備定位、喚醒和識別的功能，并且實現(xiàn)最高8米的感應(yīng)距離，可在-40℃-120℃大跨度溫度下保持產(chǎn)品性能的穩(wěn)定，極大地拓展了RFID的應(yīng)用領(lǐng)域。

2.接收單元（如圖1）采用最先進的無骨式三維構(gòu)造，是三個方向每個方向性質(zhì)相同的組合體，可以代替原來3個單獨的分立天線，達到減少成本，減少PCB板布局空間，增加穩(wěn)定性的效果。

3.發(fā)射單元（如圖2）天線外殼由增強型ABS工程塑料灌膠封裝，具有防潮、防油的特點，并且能在惡劣環(huán)境下工作。內(nèi)部由電容和電感串聯(lián)而成，可根據(jù)用戶需求決定電氣數(shù)值。

4.無骨架式三維低頻接收天線結(jié)構(gòu)創(chuàng)新在于去除Z軸骨架的運用，達到了空間利用最小化最合理化的程度。三維天線三軸的繞線都位于磁芯（所述磁芯為片狀磁芯）上，骨架平面控制為0.1mm，即保證整體產(chǎn)品高度不高于3.8mm，其中C3D11型高度不高于3.5mm，并能夠滿足為2.0-10.0mh的區(qū)間電感量的設(shè)計制造要求，成品率高，可操作性強。

5.憑借產(chǎn)品的高感應(yīng)能力、高穩(wěn)定性、低耗能、良好的機械性能以及卓越的配套開發(fā)能力，本項目所開發(fā)的天線已可以代替部分印刷式電子標簽運用及相對的一些高頻運用，集中于電子標簽、高頻超高頻項目的拓展性運用，廣泛應(yīng)用于汽車PKE系統(tǒng)（現(xiàn)已拓展至定位），監(jiān)獄、學(xué)校門禁系統(tǒng)（身份識別），物流，環(huán)保聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，畜牧業(yè)管理和智能電網(wǎng)系統(tǒng)等領(lǐng)域。

技術(shù)原理

科銳漫項目研發(fā)涉及材料學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)、電磁學(xué)、工業(yè)設(shè)計、機械工程等多個學(xué)科，技術(shù)層面以RFID技術(shù)原理為核心，涵蓋結(jié)構(gòu)原理（工裝設(shè)計、注塑模構(gòu)造等）、材料學(xué)（電磁兼容等）原理等多項內(nèi)容。

射頻識別（RFID）技術(shù)是一種非接觸的自動識別技術(shù)，其基本原理（見圖3）是利用射頻信號和耦合（電感或電磁耦合）或雷達反射的傳輸特性，實現(xiàn)對被識別物體的自動識別。最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成：

⑴標簽（Tag，即射頻卡）：由耦合元件及芯片組成，標簽含有內(nèi)置天線，用于和射頻天線間進行通信。

⑵天線：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。（見圖4）

⑶閱讀器：讀?。ㄔ谧x寫卡中還可以寫入）標簽信息的設(shè)備。

對于低頻發(fā)射天線多采用125kHz和134.2kHz兩個頻率段，一般來說轉(zhuǎn)換頻率段在低于135KHz的情況下，轉(zhuǎn)換線圈一般都是串聯(lián)于片式電容器上達到轉(zhuǎn)換的頻率（C2=20-220pF）。

在后續(xù)配套系統(tǒng)設(shè)計中，將會持續(xù)考量系統(tǒng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，如系統(tǒng)電流值等，這些都會對整個電路的設(shè)計產(chǎn)生影響。（見圖5）

發(fā)射天線磁芯的設(shè)計原理及其計算原理可參照截面公式，如圖6所示：

當頻率小于135kHz時，首選大型發(fā)射器，它的原理特性為：此類發(fā)射器可以承受很高的能量，因為低頻的原因本身消耗的能量極少，各種形狀的發(fā)射接收天線版本可以隨意設(shè)計，低吸收性（磁場而非電磁波）和高滲透性（非金屬性材料，如水或墻體等）。中頻與高頻因為Powering range的變化而沒有這些特性，見圖8。

數(shù)據(jù)的傳輸方式及數(shù)據(jù)的完整性也是天線設(shè)計中的重要因素。本項目產(chǎn)品的主要數(shù)據(jù)傳輸方式是頻率和編碼拆分傳輸法（解碼與組碼modulator anddemodulator）（見下頁圖9），傳輸過程中的誤差等情況主要由客戶系統(tǒng)所編程序決定。

配套系統(tǒng)設(shè)計時，需考慮相關(guān)的國際標準并作為研發(fā)原理，ETSIEN 300 330（見圖10）就是其中最重要的一個，主要集中在頻率9kHz至30MHz之間。

除此以外，材料學(xué)原理，如膠水自粘線的特性原理、磁性材料的溫度特性原理等，結(jié)構(gòu)學(xué)原理，如工裝設(shè)計、工裝繞制、注塑模構(gòu)造等也是重要技術(shù)原理。最后，芯片廠商如microchip等的系統(tǒng)解決方案原理，如microchip 的低頻發(fā)射器原理、microchip 應(yīng)答器（使用PIC16F639）相關(guān)原理、microchip RF 接收器/解碼器原理等，也是針對不同客戶研發(fā)時所需考慮的。

關(guān)鍵技術(shù)展示

1.三維低頻接收天線骨架和磁芯的外形設(shè)計材質(zhì)選用及粘結(jié)組合方式RFID發(fā)射和接收天線的設(shè)計

材質(zhì)選用及黏結(jié)組合方式RFID發(fā)射和接收天線的設(shè)計中，三維接收天線關(guān)鍵部件的設(shè)計精度尤其重要，其中涉及材料學(xué)、電磁學(xué)、工業(yè)設(shè)計和機械工程等多門學(xué)科。天線骨架和磁芯外形設(shè)計的好壞直接影響后道工序即超細線繞制的好壞；天線材質(zhì)的選用直接影響天線品質(zhì)的好壞，不同材質(zhì)的選用會造成一致性和絕緣性的影響，而此兩點為低頻發(fā)射天線品質(zhì)的重要組成部分；天線的黏結(jié)組合方式直接影響產(chǎn)品的平面度和量產(chǎn)可行性。

此項目三維低頻接收天線骨架設(shè)計精度偏差值為0.01mm，模具具有極高的精度；骨架平面度誤差0.1mm，為SMD貼片設(shè)計；針腳突出繞線連接部位僅0.9mm。骨架采用高溫耐燙電木材料，最大尺寸為15.5mm×15.5mm（不含連接針腳），和磁芯尺寸的配合保證所有產(chǎn)品的繞線區(qū)域保持在此范圍內(nèi)，不會超出上述大小。

為了防止三維接收線圈底座出現(xiàn)拉膠口和五金件毛刺問題，設(shè)計時需充分計算及利用matlab多次模擬確認注塑口及五金件位置，材料學(xué)計算收縮率及結(jié)構(gòu)工程學(xué)模擬實驗數(shù)次后可以將位置數(shù)據(jù)誤差控制在0.03-0.07mm范圍之內(nèi)。

磁芯材質(zhì)的選擇為大量實驗的結(jié)果，最終選定為某材質(zhì)的鎳鋅材料。

黏結(jié)方式為單分組環(huán)氧膠點膠黏合法，經(jīng)過實驗論證，選擇18點式氣壓點膠粘合。量產(chǎn)時通過黏膠儀器（全自動氣壓點膠設(shè)備）和其他設(shè)備參數(shù)進行控制。

磁芯和骨架通過自主設(shè)計的工裝進行相應(yīng)位置的固定，能有效防止出現(xiàn)偏差及平面度不良等問題。

2.三維低頻接收天線的繞制方式及其工裝設(shè)計endprint

RFID發(fā)射和接收天線設(shè)計中最重要的環(huán)節(jié)是三維低頻接收天線的超細線繞制方式，具體包括6個步驟，分別是：XY軸線圈的繞制方式、Z軸線圈的繞制方式、XY軸線圈繞制工裝的設(shè)計與調(diào)試、Z軸線圈繞制工裝的設(shè)計與調(diào)試、各軸線圈繞制所用張力的過程控制、天線與骨架的連接方式以及焊接過程控制。

此項目三維低頻接收天線的超細線選用直徑為0.03-0.07mm的超精漆包線（見圖11）。

XY軸線圈的繞制方式基本相同，關(guān)鍵為XY軸之間的絕緣問題，本項目產(chǎn)品可達到XY軸之間為獨立兩個電感，減小互相間的影響。

Z軸線圈的繞制方式關(guān)鍵是如何達到自粘線隨骨架型的獨立繞制。本項目產(chǎn)品通過使用精密伺服電機繞線機及自主設(shè)計開發(fā)的繞制工裝有效實現(xiàn)Z軸線圈隨骨架型的獨立繞制。

XY軸線圈繞制工裝采用單夾式啟口，能夠固定X 軸繞制Y軸或固定Y軸繞制X軸。

Z軸繞線的工裝為氣槍式頂針設(shè)計，保證繞制時Z軸的平面度。

各軸線圈繞制所用張力的過程控制非常重要，本項目產(chǎn)品每一軸張力的實驗次數(shù)達到20次，保證了產(chǎn)品張力恒定以及產(chǎn)品外觀和感量的一致性。

超細線與骨架的連接方式以及焊接是保證產(chǎn)品良品率的重要環(huán)節(jié)。本項目天線超細線的繞腳為3圈向外拉線，經(jīng)試驗比對，此方法為防止短路的最佳方式，短路率只有0.25‰。另外兩種方式的短路率分別為三圈或兩圈向內(nèi)拉線8.3‰、正繞掐線式7.3‰。

3.低頻發(fā)射天線在不同領(lǐng)域及軟件系統(tǒng)下的設(shè)計

低頻發(fā)射天線的關(guān)鍵技術(shù)為可配套開發(fā)用于多通道應(yīng)答模擬前端和集成加密外設(shè)單片系統(tǒng)的相關(guān)天線，多用于20kHZ、125kHz和134.2kHz三個頻率段，以低頻耦合方式工作。按照其喚醒、識別、定位三大主要作用可以運用于多方面系統(tǒng)開發(fā)（見圖12，舉例為：

⑴PKE系統(tǒng)的運用，如在東南汽車、吉利汽車的應(yīng)用，其關(guān)鍵技術(shù)為：天線結(jié)構(gòu)設(shè)計要達到汽車結(jié)構(gòu)系統(tǒng)配套合理化，天線電氣性能設(shè)計要和系統(tǒng)軟件的融合化，天線本身需具有防水防油耐高溫的特性。

⑵智能電網(wǎng)系統(tǒng)的運用，本項目所開發(fā)的天線在系統(tǒng)中起喚醒作用，主要用于用戶端，關(guān)鍵點為天線接收和發(fā)射端運用的定位及和其他頻段物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合運用及補充。

⑶識別系統(tǒng)（智能無線射頻識別、財產(chǎn)及身份識別、醫(yī)院系統(tǒng)，畜牧業(yè)識別運用和計算機訪問等）的運用，如監(jiān)獄定位系統(tǒng)采用耐壓灌封設(shè)計，產(chǎn)生的低頻磁場感應(yīng)對人體無害，可用于24時對犯人的不間斷定位與識別。

⑷安防系統(tǒng)（門禁、開門機、遙感機及其互通信）的運用，如蘇州大學(xué)項目，主要用于自動停車場收費和車輛管理，要求相對感應(yīng)距離為10米?，F(xiàn)項目研發(fā)進度至8 米，用于車輛和人員的出入控制及管理，系統(tǒng)可自動辨別車輛、人員是否有權(quán)限通過。技術(shù)關(guān)鍵點為低頻天線功率的放大和損耗的降低，以達到和高頻天線傳輸距離匹敵的效果。

項目創(chuàng)新點

1.應(yīng)用創(chuàng)新：RFID低頻天線在不同領(lǐng)域的應(yīng)用

憑借技術(shù)獨特性和新穎性，本項目所開發(fā)的天線可以代替部分印刷式電子標簽運用及相對的一些高頻運用，集中于電子標簽、高頻超高頻項目的拓展性運用，可廣泛應(yīng)用于汽車PKE系統(tǒng)（現(xiàn)已拓展至定位），監(jiān)獄、賓館、醫(yī)院、學(xué)校門禁系統(tǒng)（身份識別），物流，環(huán)保聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，畜牧業(yè)管理和智能電網(wǎng)系統(tǒng)等。以汽車PKE（無鑰匙進入系統(tǒng)）系統(tǒng)應(yīng)用為例，使用本項目開發(fā)的3D接收天線可以代替原來3個單獨的方向不同的分立天線，達到減少成本、減少PCB板布局空間、增加穩(wěn)定性的效果。（見圖13）

2.技術(shù)創(chuàng)新：RFID低頻感應(yīng)元器件的整體配套設(shè)計和制造

本項目RFID低頻對應(yīng)元器件的整體配套設(shè)計和制造，體現(xiàn)為最基本的兩個單元：接收單元和發(fā)射單元。

（1）接收單元。

接收單元通常由感應(yīng)部分和相應(yīng)的芯片組成，用來和發(fā)射單元傳送數(shù)據(jù)和通訊。本項目所研發(fā)的接收單元采用最先進的無骨式三維構(gòu)造，是三個方向每個方向性質(zhì)相同的組合體，可以代替原來3個單獨的分立天線，達到減少成本，減少PCB板布局空間，增加穩(wěn)定性的效果。

我們已成功試量產(chǎn)15.5×15.5×3.8的三維天線，并已成功研發(fā)下一代小型化產(chǎn)品11.0×11.0×3.5三維天線的全套技術(shù)數(shù)據(jù)（見圖14和圖15）。

（2）發(fā)射單元。

發(fā)射單元根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，安裝的設(shè)計也不同。本項目根據(jù)不同應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)射模塊來相應(yīng)研發(fā)發(fā)射天線。所有天線外殼都是由增強型ABS工程塑料灌膠封裝，具有防潮、防油的特點，并且能在惡劣的環(huán)境下工作。外接線是兩根能耐105度高溫的CSA cable線，長度可根據(jù)用戶的要求定制。天線內(nèi)部是由電容和電感串聯(lián)而成的，可根據(jù)用戶需求決定電氣數(shù)值。目前，已有產(chǎn)品在和一些系統(tǒng)的配合中顯示出了超高的穩(wěn)定性，穩(wěn)定感應(yīng)距離一般可以維持在2米至3.5米之間，最大感應(yīng)距離可以達到8米。

3.結(jié)構(gòu)創(chuàng)新：無骨架式三維低頻接收天線

本項目三維低頻接收天線為無骨式接收天線，將X、Y、Z三個方向上的低頻接收天線分別組合繞制在磁芯與底座組合體上，引出線引至底座上，底座四邊有繞線槽，在底座四角下部設(shè)有接線金屬端子，底座四角上部設(shè)有引線槽。

該天線最大的創(chuàng)新在于去除Z軸骨架的運用，骨架實為SMD貼片底座，達到了空間利用最小化最合理化的程度。三維天線三軸的繞線都位于磁芯（所述磁芯為片狀磁芯）上，骨架的平面的控制為0.1mm，保證整體產(chǎn)品高度不高于3.8mm，并能夠滿足為2.0-10.0mh的區(qū)間電感量的設(shè)計制造要求，成品率高，可操作性強。同類新品11.0×11.0mm接收天線的尺寸更小，高度僅為3.5mm，在低感量區(qū)間的品質(zhì)角度可以和15×15mm型天線媲美。

4.工藝創(chuàng)新

（1）低頻發(fā)射天線絕緣工藝endprint

發(fā)射天線主要由電容與線圈串聯(lián)焊接而成，兩出線口為同一側(cè)，天線體積較小，極易造成短路現(xiàn)象及相互干擾現(xiàn)象，對絕緣要求極高。本項目工藝創(chuàng)新為天線易短路處采用全新絕緣材料并采用三層包裹法，并更新檢驗步驟，加入波形查檢法防止裝配短路的產(chǎn)生。

（2）三維接收天線超細線扁平式繞制工藝。

繞制工藝的關(guān)鍵主要是繞線張力的控制，工裝夾具的設(shè)計及伺服電機繞線機的精度保證。繞制好的X、Y 軸天線采用反貼式固定法，由氣槍頂針式工裝，在保持同心度一致的情況下，在4.0mm的區(qū)間范圍內(nèi)高速繞線。在張力合適的情況下面，可以繞制出外觀良好且一致性高的產(chǎn)品，且產(chǎn)品的成品率高，保證量產(chǎn)需求，完全顛覆骨架式繞線后組裝的工藝方式。

下頁圖18為三維接收天線工藝流程圖，其中在線圈繞制環(huán)節(jié)，不同種類型號的天線繞制參數(shù)亦可不同。

無錫科銳漫電子科技有限公司為了保護自主研發(fā)產(chǎn)品知識產(chǎn)權(quán)，對自行研發(fā)的產(chǎn)品進行了專利申請，目前公司法人已申請2項國家發(fā)明專利，獲4項國家實用新型專利及2項外觀設(shè)計專利，如下：

（1）發(fā)明專利：三維低頻接收天線及其繞制方法（201010297914.0）；

（2）發(fā)明專利：三維低頻接收天線綜合檢測裝置（201210017286.5）；

（3）實用新型專利：三維低頻接受天線（ZL201020549869.9）；

（4）實用新型專利：防水低頻天線（ZL201020550472.1）；

（5）實用新型專利：新能源儲能電感非晶磁芯固定調(diào)節(jié)裝置（ZL201020550300.4）；

（6）實用新型專利：新能源儲能電感（ZL201020549988.4）；

（7）外觀設(shè)計專利：防水低頻天線（1）（ZL201030523572.0）；

（8）外觀設(shè)計專利：低頻天線（防水2）（ZL201030523566.5）。

2011年3月16日，公司通過ISO9001：2008認證，ISO14001：2004認證。

2011年6月獲“江蘇省民營科技型企業(yè)”稱號。

2011年12月項目研發(fā)的產(chǎn)品“RFID射頻感應(yīng)天線”獲得江蘇省高新技術(shù)產(chǎn)品稱號。

2012年7月建立了“無錫市RFID無線射頻天線工程技術(shù)研究中心”。endprint

發(fā)射天線主要由電容與線圈串聯(lián)焊接而成，兩出線口為同一側(cè)，天線體積較小，極易造成短路現(xiàn)象及相互干擾現(xiàn)象，對絕緣要求極高。本項目工藝創(chuàng)新為天線易短路處采用全新絕緣材料并采用三層包裹法，并更新檢驗步驟，加入波形查檢法防止裝配短路的產(chǎn)生。

（2）三維接收天線超細線扁平式繞制工藝。

繞制工藝的關(guān)鍵主要是繞線張力的控制，工裝夾具的設(shè)計及伺服電機繞線機的精度保證。繞制好的X、Y 軸天線采用反貼式固定法，由氣槍頂針式工裝，在保持同心度一致的情況下，在4.0mm的區(qū)間范圍內(nèi)高速繞線。在張力合適的情況下面，可以繞制出外觀良好且一致性高的產(chǎn)品，且產(chǎn)品的成品率高，保證量產(chǎn)需求，完全顛覆骨架式繞線后組裝的工藝方式。

下頁圖18為三維接收天線工藝流程圖，其中在線圈繞制環(huán)節(jié)，不同種類型號的天線繞制參數(shù)亦可不同。

無錫科銳漫電子科技有限公司為了保護自主研發(fā)產(chǎn)品知識產(chǎn)權(quán)，對自行研發(fā)的產(chǎn)品進行了專利申請，目前公司法人已申請2項國家發(fā)明專利，獲4項國家實用新型專利及2項外觀設(shè)計專利，如下：

（1）發(fā)明專利：三維低頻接收天線及其繞制方法（201010297914.0）；

（2）發(fā)明專利：三維低頻接收天線綜合檢測裝置（201210017286.5）；

（3）實用新型專利：三維低頻接受天線（ZL201020549869.9）；

（4）實用新型專利：防水低頻天線（ZL201020550472.1）；

（5）實用新型專利：新能源儲能電感非晶磁芯固定調(diào)節(jié)裝置（ZL201020550300.4）；

（6）實用新型專利：新能源儲能電感（ZL201020549988.4）；

（7）外觀設(shè)計專利：防水低頻天線（1）（ZL201030523572.0）；

（8）外觀設(shè)計專利：低頻天線（防水2）（ZL201030523566.5）。

2011年3月16日，公司通過ISO9001：2008認證，ISO14001：2004認證。

2011年6月獲“江蘇省民營科技型企業(yè)”稱號。

2011年12月項目研發(fā)的產(chǎn)品“RFID射頻感應(yīng)天線”獲得江蘇省高新技術(shù)產(chǎn)品稱號。

2012年7月建立了“無錫市RFID無線射頻天線工程技術(shù)研究中心”。endprint

發(fā)射天線主要由電容與線圈串聯(lián)焊接而成，兩出線口為同一側(cè)，天線體積較小，極易造成短路現(xiàn)象及相互干擾現(xiàn)象，對絕緣要求極高。本項目工藝創(chuàng)新為天線易短路處采用全新絕緣材料并采用三層包裹法，并更新檢驗步驟，加入波形查檢法防止裝配短路的產(chǎn)生。

（2）三維接收天線超細線扁平式繞制工藝。

繞制工藝的關(guān)鍵主要是繞線張力的控制，工裝夾具的設(shè)計及伺服電機繞線機的精度保證。繞制好的X、Y 軸天線采用反貼式固定法，由氣槍頂針式工裝，在保持同心度一致的情況下，在4.0mm的區(qū)間范圍內(nèi)高速繞線。在張力合適的情況下面，可以繞制出外觀良好且一致性高的產(chǎn)品，且產(chǎn)品的成品率高，保證量產(chǎn)需求，完全顛覆骨架式繞線后組裝的工藝方式。

下頁圖18為三維接收天線工藝流程圖，其中在線圈繞制環(huán)節(jié)，不同種類型號的天線繞制參數(shù)亦可不同。

無錫科銳漫電子科技有限公司為了保護自主研發(fā)產(chǎn)品知識產(chǎn)權(quán)，對自行研發(fā)的產(chǎn)品進行了專利申請，目前公司法人已申請2項國家發(fā)明專利，獲4項國家實用新型專利及2項外觀設(shè)計專利，如下：

（1）發(fā)明專利：三維低頻接收天線及其繞制方法（201010297914.0）；

（2）發(fā)明專利：三維低頻接收天線綜合檢測裝置（201210017286.5）；

（3）實用新型專利：三維低頻接受天線（ZL201020549869.9）；

（4）實用新型專利：防水低頻天線（ZL201020550472.1）；

（5）實用新型專利：新能源儲能電感非晶磁芯固定調(diào)節(jié)裝置（ZL201020550300.4）；

（6）實用新型專利：新能源儲能電感（ZL201020549988.4）；

（7）外觀設(shè)計專利：防水低頻天線（1）（ZL201030523572.0）；

（8）外觀設(shè)計專利：低頻天線（防水2）（ZL201030523566.5）。

2011年3月16日，公司通過ISO9001：2008認證，ISO14001：2004認證。

2011年6月獲“江蘇省民營科技型企業(yè)”稱號。

2011年12月項目研發(fā)的產(chǎn)品“RFID射頻感應(yīng)天線”獲得江蘇省高新技術(shù)產(chǎn)品稱號。

2012年7月建立了“無錫市RFID無線射頻天線工程技術(shù)研究中心”。endprint