TWI849985B - 耦合式電子封條 - Google Patents

Abstract

本發明包括有插栓、鎖座。該插栓是由栓件及電路裝置組成；該栓件具有能安裝電路裝置之容孔，而容孔界定有沿軸向設置之孔身，更於孔身底端界定有連通內外之孔底；該電路裝置安裝有RFID晶片，用以電氣連接有主電路及輻射單元，該主電路具有下接點，另控制該輻射單元足以與孔身產生耦合饋入效應，用以使栓件構成該電路裝置之上單極天線。鎖座安裝有下單極天線，且具有供栓件鎖掣之鎖孔，據以控制下單極天線與下接點電氣連接時，從而致能上、下單極天線而組成一標準偶極天線，使之足以發出可供監控之訊號。

Description

耦合式電子封條

本發明尤指電路裝置是透過輻射單元耦合饋入(Coupling feed)效應，用以使栓件形成上單極天線(Monopole Antenna)之電子封條。

請參看本發明人核准之US09508271前案，該前案插栓設有栓件、電路裝置及上蓋，該電路裝置下接點是裸露突出栓件，以利栓件鎖掣於鎖座而關閉貨櫃門栓時，用以電氣連接鎖座內部之下單極天線，進而發出供海關主機監控之訊號，此時電路裝置會切換至與上蓋電氣連接，其為一個直接接觸方式饋入，用以使栓件形成上單極天線，俾增益該訊號。

然，該前案有以下待改進之處：

一、電路裝置與上蓋接觸之部位，需經過側邊鍍銅，此製程導致電路裝置成本無法降低。

二、電路裝置與上蓋之間需具有能精準離合之結構配置，方能控制栓件形成上單極天線之時機，該結構配置造成整體生產成本不符經濟效益。

三、栓件密封上蓋時，會有累進公差或密合不良， 導致讀取距離不足。

四、栓件在形成上單極天線時，是透過電路裝置頂端電氣連接上蓋，令栓件呈由頂端朝下發出訊號之倒L型天線配置，其在與下單極天線搭配運作時，係為一非標準之偶極天線，其天線增益遠小於標準偶極天線配置，而有讀取距離不足缺點。

五、因電路裝置下接點是裸露於外，其極易提供手工具握持施力，強制該電路裝置可由栓件容孔拉出，而有結構容易破壞散離之問題，此外，該下接點接觸任何導電材料或肌膚，其便會有誤觸發出訊號之安全顧慮。

本發明內容：

一、本發明在栓件容孔安裝有一具有射頻電路(Radio Frequency Circuit)之電路裝置，此電路裝置進一步電氣連接有一輻射單元，控制該輻射單元能與容孔之孔身產生耦合饋入(Coupling feed)效應，透過頻率響應傳遞電磁波訊號，用以使栓件構成該電路裝置之上單極天線(Monopole Antenna)。據以改善上揭前案栓件容孔頂端需密合上蓋之不穩定製程，以及去除電路裝置頂端與上蓋接觸諸多問題，進而有效降低電子封條生產成本及提高良率。

二、進一步控制輻射單元是與孔身底緣產生耦合饋入效應，據此，當栓件下部鎖掣於鎖座之鎖孔，用以使電路裝置與鎖座之下單極天線電氣連接時，令上、下單極天線組合成一標準的偶極天線(Dipole Antenna)，使本發明整體運作較該前案確具 有天線增益(Gain)，足以改進該前案電路裝置頂端電氣連接上蓋之效能不佳問題。

A:插栓

10:栓件

11:桿身

12:帽頭

13:容孔

131:孔頂

132:孔底

133:孔身

14:上卡扣

20:電路裝置

20A:正面

20B:背面

211:公塞件

212:母塞件

213:貫孔

214:梢件

22:主電路

221:下接點

222:匹配線路

223:橋接線路

23:輻射單元

24:RFID晶片

241:主訊號腳

242:副訊號腳

243:固定腳

25:導電部

251:前導線

252:後導線

26:隔離區

H:套掣區

B:鎖座

30:外殼

31:匣室

32:鎖孔

33:肩部

34:底蓋

40:基座

41:第一孔

42:第二孔

43:第三孔

44:第四孔

50:下卡扣

51:擋環

511:第五孔

512:推拔孔

52:扣環

60:下單極天線

61:彈簧

62:滑塊

621:突緣

C:門栓

第1圖係本發明分解示意圖。

第2圖係本發明電路裝置正面示意圖。

第3圖係本發明電路裝置背面示意圖。

第4圖係本發明插栓、鎖座與門栓之位置示意圖。

第5圖係第4圖之剖面示意圖。

第6圖係第5圖A-A位置之剖面示意圖。

第7圖係第5圖之組合示意圖。

第8圖係本發明插栓與鎖座鎖掣時，輻射單元之位置示意圖。

第9圖係本發明組成標準的偶極天線模式之電磁波運行示意圖。

如第4圖所示，本發明電子封條係由插栓A及鎖座B組成，插栓A能由上向下鎖掣鎖座B，用以閉鎖貨櫃門栓C，俾供海關主機監控貨櫃門栓C是否正常開啟。

請參看第1至7圖，插栓A是於一栓件10內部安裝一電路裝置20所組成；其中；

栓件10是採金屬導電材製成，其具有一桿身11、一徑向外擴於桿身11頂端之帽頭12、一開口朝下之容孔13，以及一環凹於桿身11下部外周之上卡扣14，該容孔13係沿桿身11軸向設置，其界定有一封閉之孔頂131、一開放之孔底132，以及介於該 孔頂131與孔底132間之孔身133，令孔底132連通孔身133底端內外；

該電路裝置20係採用雙層印刷電路板為之，也能採用軟性電路板、噴塗材料或導線方式為之，其界定有一正面20A、一與正面20A相反之背面20B，使之足以由下向上的插入容孔13中，然後完全內藏的固定於孔身133，其固定方式是於正面20A與孔身133一側之間設有公塞件211，以及於該背面20B與孔身133另側之間設有母塞件212，而電路裝置20設有貫孔213，用以供梢件214將公塞件211、母塞件212安裝於電路裝置20，令公塞件211、母塞件212能承受孔身133徑向迫緊，進而將電路裝置20夾固；

該電路裝置20利用蝕刻技術在正面20A設置主電路22，以及在背面20B底緣設置一呈面狀之輻射單元23；該主電路22於電路裝置20底端設有下接點221、於電路裝置20頂部設有匹配線路222，以及於下接點221與匹配線路222中間點之間設有橋接線路223，令匹配線路222與橋接線路223能大範圍的縱向佈設於相對桿身11的位置，使桿身11在剪斷時能中斷該主電路22，以因應打開貨櫃需求，再則，本發明由於將電路裝置20完全內藏的固定於容孔13中，所以能控制該下接點221與容孔13底端之間保持一套掣區H，以利後述操作；該主電路22及輻射單元23電氣連接有一RFID晶片24，用以組成一射頻電路(Radio Frequency Circuit)，該RFID晶片24是安裝於正面20A頂緣，而具一連接匹配線路222一端之主訊號腳241、一連接匹配線路222另端之副訊號腳242，以及一提供輔助支撐之固定腳243；

該電路裝置20在頂緣貫穿有一孔狀之導電部25，此導電部25於前端接出有一連接匹配線路222一端之前導線251，更於導電部25後端接出有一連接輻射單元23之後導線252，用以提供RFID晶片24、主電路22及輻射單元23電氣連接，更控制該輻射單元23與下接點221保持有第3圖所示之隔離區26，以避免輻射單元23與下接點221形成短路，在此特別說明，該主電路22、RFID晶片24及導電部25是無法與栓件10直接電氣連接，以避免電路裝置20容易因誤觸栓件10而發出訊號；本發明主要藉由控制該面狀輻射單元23之面積參數，以及位於該容孔13之相對位置參數，令該輻射單元23在未接觸該孔身133下，而足以與該孔身133產生耦合饋入(Coupling feed)效應，用以使栓件10構成該電路裝置20之上單極天線(Monopole Antenna)，該耦合饋入效應並非一般電子電路的電容式儲能效應，而是利用輻射單元23與孔身133產生頻率響應(Frequency response)，使射頻電路的信號耦合饋入，用來傳遞電磁波訊號以達到電氣連接栓件10之孔身133，而此時上單極天線因增益(Gain)過低，並無法直接啟動RFID晶片24；在此需特別陳述，當該輻射單元23之面積超過該面積參數時，將會直接形成一天線作用，此時RFID晶片24的信號將被封鎖在金屬容孔13內，而無法透過栓件10收發訊號，另外，當輻射單元23之面積小於該面積參數時，輻射單元23則無法與栓件10產生頻率響應，所以仍無法透過栓件10收發訊號；

鎖座B係由外殼30、基座40、下卡扣50及下單極天線60所組成；

該外殼30概呈筒狀，而具有一由下向上凹之匣室31、一由匣室31頂端向上接出之鎖孔32，令鎖孔32孔徑足以供栓件10下部插入且較匣室31孔徑小，所以匣室31頂端形成一肩部33，至於該匣室31底端則能透過一底蓋34安裝而封閉；

基座40是固定於匣室31內，使之定位於肩部33與底蓋34之間，該基座40由上向下依序連通有與鎖孔32呈同軸配置之第一孔41、第二孔42、第三孔43、第四孔44，控制第二孔42的孔徑與鎖孔32孔徑相當，用以供栓件10底端插入，該第一孔41孔徑則是較第二孔42孔徑大，用以提供後述下卡扣50安裝，另控制第三孔43孔徑較第二孔42孔徑小，至於第四孔44孔徑則是較第三孔43孔徑大，令第三孔43及第四孔44可供後述下單極天線60安裝；

下卡扣50是由擋環51及扣環52所組成，令擋環51置於第一孔41中，且頂端定位於肩部33，其具有可供栓件10底端通過之第五孔511，該第五孔511底端另同軸接通有一推拔孔512，該推拔孔512孔徑係呈朝下漸擴配置，至於扣環52則是安裝於推拔孔512範圍內，其外徑較第二孔42大，用以在與上卡扣14相對時能產生扣合，使扣環52可限制栓件10脫出鎖座B；

下單極天線60則是由一安裝於第四孔44之彈簧61，以及一滑配於第三孔43之滑塊62所組成，該彈簧61則是抵接於底蓋34與滑塊62底端之間，至於滑塊62底端則徑向外擴有突緣621，令彈簧61提供一份預壓力予滑塊62，促動滑塊62之突緣621止擋於第四孔44頂端，用以控制滑塊62頂端隨時保持懸空定位於第二孔42，俾能相對插入套掣區H而與下接點221匹配；

請配合第4至7圖觀之，當栓件10下部欲插入鎖孔32，用以閉鎖貨櫃門栓C時，在栓件10下部持續插入鎖孔32過程中，滑塊62頂端會相對進入套掣區H而抵接下接點221，繼之，克服彈簧61預壓力使栓件10下部繼續向下插入鎖孔32，以利上卡扣14卡掣定位於下卡扣50，用以使栓件10鎖掣鎖座B而無法脫出，令滑塊62頂端保持電氣連接下接點221，使彈簧61與滑塊62構成啟動RFID晶片24之下單極天線60，從而增益上單極天線，令上單極天線與下單極天線60組合成如第8及9圖所示之標準偶極天線(Dipole Antenna)，以發出可供海關主機識別管理之RFID頻段或微波頻段訊號，進而保證貨櫃閉鎖之有效監控，如欲正常開啟貨櫃門栓C，其只須以油壓剪將栓件10從中破壞，即可截斷主電路22，從而中斷該訊號；再此特別說明，本發明可以透過該下接點221與下單極天線60頂端之面積參數設定，以及間距參數設定，用以在栓件10鎖掣鎖座B時，控制下接點221與下單極天線60頂端在不接觸下產生耦合饋入效應，令下接點221對下單極天線60頂端傳遞電磁波訊號，從而相互電氣連接。

本發明確具以下優點：

一、本發明透過控制輻射單元足以與栓件之孔身產生耦合饋入效應，用以傳遞電磁波訊號，使栓件構成該電路裝置之上單極天線，該技術使電路裝置無需直接電氣連接栓件即可為之，所以可去除前案電路裝置需經過側邊鍍銅製程，更精簡了該前案在電路裝置與上蓋間之離合結構，以及去除該前案栓件需確實密封上蓋要求，所以本案較前案更符合經濟效益。

二、請配合第8及9圖觀之，本發明可輕易控制輻射單元與孔身底緣產生耦合饋入效應，使栓件構成上單極天線，用以在搭配下單極天線致能下，可形成一標準偶極天線模式，反觀該前案是以電路裝置頂端電氣連接上蓋，其根本無法形成標準偶極天線模式，所以本發明形成之偶極天線，確可獲得高天線增益，以及能有更佳的讀取距離。

三、本發明除將電路裝置之下接點完全內藏於栓件容孔中，更控制下接點與容孔底端之間保持有套掣區，如此配置確可去除前案電路裝置容易被拉出及誤觸發出訊號之問題，再則，在栓件鎖掣鎖座過程中，控制下單極天線頂端會相對進入套掣區，使下單極天線與下接點能電氣連接，該等整體配置相當合理，其極具有產業利用性及進步性。

四、本發明利用彈簧直接當作下單極天線，令彈簧除提供該下單極天線與該下接點電氣連接之預壓力外，並進一步控制該彈簧足以匹配海關主機監控之頻段，此設計前所未見；再則，本發明透過彈簧圈數及直徑搭配，用以在有限空間下，進一步控制該彈簧總長度能與上單極天線之栓件長度相匹配，如此即可大幅縮減鎖座材積及製造成本。

A:插栓

10:栓件

11:桿身

12:帽頭

131:孔頂

133:孔身

14:上卡扣

20:電路裝置

20A:正面

214:梢件

22:主電路

221:下接點

222:匹配線路

223:橋接線路

24:RFID晶片

241:主訊號腳

242:副訊號腳

243:固定腳

B:鎖座

30:外殼

31:匣室

32:鎖孔

33:肩部

34:底蓋

40:基座

42:第二孔

43:第三孔

44:第四孔

50:下卡扣

51:擋環

512:推拔孔

52:扣環

61:彈簧

62:滑塊

621:突緣

C:門栓

Claims (8)

1. 一種耦合式電子封條，其至少包括：

   一插栓，其係由栓件、電路裝置所組成；該栓件具有一上卡扣及一能安裝該電路裝置之容孔，該容孔界定有沿軸向設置之孔身，更於孔身底端界定有連通內外之孔底；該電路裝置安裝有RFID晶片，更設有電氣連接該RFID晶片之主電路及輻射單元，該主電路具有下接點，更控制該輻射單元足以與栓件之孔身產生耦合饋入效應，用以使栓件構成該電路裝置之上單極天線：

   一安裝有下單極天線之鎖座，其具有供該栓件下部插合之鎖孔，且設有供上卡扣定位之下卡扣，用以使栓件能鎖掣於鎖座，更控制下單極天線與下接點電氣連接，據以啟動RFID晶片，從而致能上單極天線及下單極天線成一偶極天線。
2. 如請求項1之耦合式電子封條，該輻射單元是呈面狀設置，其藉由控制該輻射單元之面積參數，以及位於該容孔之相對位置參數，用以使該輻射單元在未接觸該孔身下，足以與該孔身產生頻率響應，俾遂行耦合饋入效應。
3. 如請求項1之耦合式電子封條，該輻射單元是與該孔身之底緣產生耦合饋入效應，用以使該上單極天線及下單極天線在致能時能構成標準型配置之偶極天線。
4. 如請求項1、2或3之耦合式電子封條，該電路裝置界定有一正面、一與正面相反之背面，該正面設置該主電路，該 主電路於電路裝置底端設有下接點；該背面設置該輻射單元，更控制該輻射單元與下接點保持有一隔離區。
5. 如請求項4之耦合式電子封條，該主電路於電路裝置頂部設有一匹配線路，以及於下接點與匹配線路中間點之間設有橋接線路，該RFID晶片則具有一連接匹配線路一端之主訊號腳、一連接匹配線路另端之副訊號腳；該電路裝置另設有一導電部，此導電部接出有一連接匹配線路一端之前導線、一連接輻射單元之後導線。
6. 如請求項1、2或3之耦合式電子封條，該下接點與下單極天線頂端是藉由面積參數設定，以及間距參數設定，用以在栓件鎖掣鎖座時，控制下接點與下單極天線頂端在不接觸下產生耦合饋入效應，從而相互電氣連接。
7. 如請求項1、2或3之耦合式電子封條，該下接點與孔底之間保持有一套掣區，而下單極天線頂端係懸空定位於鎖座中，用以在栓件鎖掣於鎖座時，令下單極天線頂端能相對通過套掣區，進而與下接點電氣連接。
8. 如請求項1、2或3之耦合式電子封條，該下單極天線至少為一彈簧所組成，該彈簧是安裝於對應該鎖孔的位置，令該彈簧除提供該下單極天線與該下接點電氣連接之預壓力外，並進一步控制該彈簧足以匹配海關主機監控之頻段。

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