具体实施方式

现在参考附图描述本发明，其中，贯穿全文，相似的参考标号用于指代相似的元件。在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对其的透彻理解。但是，很明显，没有这些具体细节也可以实践创新。在其他实例中，以框图形式示出了公知的结构和装置以便于对其进行描述。

本发明公开了一种RFID标签，其可以耐受高场发射并且可以被认为是微波安全的，从而使得在设备中(例如微波炉中)烹饪、解冻、加热和/或再加热之前不需要将标签从诸如食物的产品中移除，并且可以提供数据来控制烹饪过程。在一个实施例中，RFID标签包括形成在基板(或电介质)的一侧上的开口环(split ring)(或屏蔽)导体，形成在基板的相对侧上的线圈天线导体以及RFID芯片。开口环导体通过电介质电容性地耦合至线圈天线导体，开口环导体中的间隙可防止电弧放电。此外，RFID芯片可以携带与RFID被附接到的产品或食品和/或需要微波炉执行的过程有关的数据。RFID读取器系统读取RFID芯片上的数据，以授权和/或控制微波过程，例如烹饪、加热、再加热或解冻食品。

首先，参照附图，图1示出了标准的高频(HF)RFID标签装置100。在一个实施例中，HF RFID标签装置100是螺旋形构造或如在本领域中已知的任何其他合适构造的导电天线组件102的平面结构。此外，平面结构被显示为矩形，但是可以是本领域中已知的任何合适的形状，例如圆形、正方形或三角形等。具有螺旋型构造的平面结构在导电天线组件102之间形成多个间隙104。另外，在导电天线组件102本身中的间隙106是RFID芯片108所处的位置，使得RFID芯片108被置于导电天线组件102的线圈中。此外，RFID标签装置100的中心112和导电天线组件102的平面结构的外边缘114与导电迹线116桥接在一起，从而在HF RFID标签装置100上形成电感器(或桥接导体)110，并在所需频率谐振。

通常，HF RFID标签在100kHz至15MHz的频带内操作，特定标准频率为13.56MHz。此外，典型的读取范围可达大约1m；但是，对于许多移动装置(例如根据近场通信(NFC)标准操作的蜂窝电话)的应用程序，根据RFID标签的大小，范围只能为10-15mm。标签和读取器之间的距离在近场中，并且耦合主要是磁性的，并且通常使用被设计为与RFID芯片电容谐振的电感的线圈型天线。

如图2所示，示出了具有高发射场耐受性并且通常被认为是微波安全的RFID标签200，其被设计成放置在加热设备内部而不会损坏RFID标签200被附接到的食品或其他产品。RFID标签200可以通过本领域中已知的任何合适的方式固定到食品，例如通过GRAS(通常公认安全)粘合剂来固定。此外，如图1所示，RFID标签200可以是双模式标签或单模式标签，并且可以包括与HF读取器系统通信的HF核心组件。通常，RFID标签200可以是本领域中已知的任何合适的尺寸、形状和构造，而不影响本发明的整体概念。本领域的普通技术人员将理解，如图2所示的RFID标签200的形状和尺寸是仅出于说明性目的，RFID标签200的许多其他形状和尺寸都在本公开的范围内。尽管RFID标签200的尺寸(即，长度、宽度和高度)是实现良好性能的重要设计参数，但是RFID标签200可以是确保使用期间最佳性能的任何形状或尺寸。

在一个实施例中，能够承受微波炉的RFID标签装置200包括螺旋形配置或本领域已知的任何其他合适配置的导电天线组件202的平面结构。本发明预期导电天线组件202是金属的，但是可以由本领域中已知的任何合适的材料制造。此外，平面结构被示为矩形，但是可以是本领域中已知的任何合适的形状，例如圆形、正方形或三角形等。具有螺旋型构造的平面结构在导电天线组件202之间形成间隙204。另外，导电天线组件202本身中的至少一个间隙206是放置RFID芯片208的位置，以便将RFID芯片208放置在导电天线组件202的线圈中。

此外，微波安全的RFID标签装置200的中心218和导电天线组件202的平面结构的外边缘220可以与导电迹线222桥接在一起，从而在整个微波安全的RFID标签装置200上形成在所需频率下谐振的电感器(或桥接导体)210。此外，微波安全的RFID标签装置200包括开口环形式或本领域已知的任何其他合适形状的第二导体212。该第二导体(或环形导体)212通过电介质214与桥导体(或线圈导体)210分开。该电介质214通常是塑料或粘合剂，或本领域已知的任何其他合适的电介质材料。

优选地，环形导体212覆盖如图2所示的大多数导电天线组件或线圈202，留下不覆盖线圈202的小的间隙216或开放空间。开口环导体212的形状和大小被设计为整个微波安全的RFID标签装置200结构的一部分，以提供与微波场的受控相互作用以最小化发热量并防止电弧放电。通常，开口环导体212的设计是变化的，并且可以使用本领域中已知的任何合适的成形导体。此外，开口环导体212的共同特征是圆角(rounded corner)，与微波频率下的波长相比限定的边长，以及环形元件(即线圈202)之间的受控间隙。

开口环导体212通过电介质214电容性地耦合到线圈202。例如，对于10mm的正方形区域和k＝325μm厚的电介质，电容为106pF(皮法拉)。在13.56MHz处，到线圈202的等效耦合阻抗为110欧姆，这将对线圈操作产生最小的影响。在2.45GHz时，耦合阻抗约为0.61欧姆，有效地使线圈和环短路。这防止了线圈元件之间的电弧和在线圈导体202中的整个长度上流动的过量电流。因此，电弧的防止减小了施加到微波安全的RFID标签200的能量，然后也使微波安全的RFID标签200的发热最小化。因此，可以在大功率微波发射(即2.45GHz)之前或期间读取微波安全的RFID标签200。

环形导体212有开口(或间隙)216以防止其充当短路线匝，在环形导体212与线圈天线202发生磁性相互作用的情况下，当将其放置在磁场中时，电流将在其中流动。在开口(或间隙)216的区域中，因为线圈导体202的任一侧都牢固地耦合到环形导体212，微波电流在环形导体212中的间隙216所限定的长度上流过线圈导体202。选择间隙216的尺寸，使得间隙216中的线圈202的任何结构都不会与微波场相互作用；因此，为了本发明的目的，该波长应小于微波频率波长的十分之一，或约12mm。

另外，微波安全的RFID标签200的RFID芯片208携带与微波炉需要执行的过程有关的数据。具体地，从RFID芯片208接收的数据可以包括但不限于RFID标签200的唯一标识符，产品标识，产品“此日之前使用”数据，产品“此日之前消费”日期，过敏原信息，用于食物的烹饪参数，诸如加热、搅拌和加热后的停留时间的说明。

例如，关于过期的产品“此日之前使用”日期或“此日之前消费”日期，RFID芯片208可用于防止微波解冻、烹饪、加热或再加热食物，而无需手动操作，从而防止使用者在不知不觉中食用不再适合食用的食物并预防疾病。例如，当包含产品“此日之前使用”或“此日之前消费”的信息上的印刷不再能被人眼识别或与食品分开时，此功能特别有用。

另外，对于不同的食品和/或不同的用户，覆盖RFID芯片208所需的授权可能是不同的。例如，婴儿食品、海鲜食品或具有特定已知过敏原的食品(例如含有花生的食品)所需的超控可能被认为是高风险的，可能需要特定的密码，而不是简单的是/否或口头确认。此外，该特定产品数据还可以与关于用户的数据(例如过敏原信息)组合在一起，以防止烹饪动作，发出警报，要求口头确认等。此外，RFID芯片208也可以与传感器关联，传感器可以检测食品是否已解冻，冷藏或冷冻，并且传感器的信息或输出可以依次用于适当修改烹饪参数，而无需用户进一步干预。例如，对于冷冻食品，传感器输出可用于指示微波炉首先在一个微波功率设置下解冻食品，然后在不同功率设置下烹饪食物。可替代地，如果通过传感器确定食品已经解冻，则传感器输出可用于指示微波炉绕过解冻过程并直接进行烹饪过程，从而节省了操作所需的时间和解冻过程中操作微波炉所需的能量。

在如图3所示的另一实施例中，示出了微波安全的RFID标签装置300，其中屏蔽导体302靠近HF RFID线圈天线(或线圈导体)304。此外，屏蔽导体302通过电介质(或基板)306与线圈导体304分离，例如塑料或粘合剂等，或本领域已知的任何其他合适的材料。另外，微波安全的RFID标签装置300可以以多种方式制成。例如，屏蔽导体302和线圈导体304可以位于诸如PET基板306之类的基板(或电介质)306的相对表面上，其中在PET基板306的一侧上蚀刻线圈导体304，在另一侧蚀刻屏蔽导体302。

或者，屏蔽导体302和线圈导体304可以位于PET基板306的相对表面上，其中在PET基板306的一侧上激光切割线圈导体304，并且在PET基板306的另一侧上激光切割屏蔽导体302。或者，屏蔽导体302和线圈导体304可以位于PET基板306的相对表面上，其中在PET基板306和屏蔽导体302的一侧上激光切割线圈导体304，在PET基板306的另一侧上模切屏蔽导体302。或者，屏蔽导体302和线圈导体304可以位于PET基板306的相对表面上，在其中线圈导体304在PET基板306的一个表面上被激光切割或蚀刻，预先切割屏蔽导体302，并用粘合剂将屏蔽导体302施加在PET基板306的另一表面上。

替代地，屏蔽导体302和线圈导体304可以在PET基板306的同一表面上，其中线圈导体304在PET基板306的一个表面上被激光切割或蚀刻，并且屏蔽导体302预先被切割并作为添加成分并用粘合剂将其施加到PET基板306的同一表面上。或者最后，屏蔽导体302和线圈导体304可以位于PET基板306的同一表面或相对表面上，其中屏蔽导体302作为印刷结构被施加在PET基板306的背面上或在线圈导体304的顶部上，其间具有合适的介电分离器，例如清漆，或本领域已知的任何其他合适的电介质材料。

图4提供了微波安全的RFID标签400的视图，特别是开口环(或屏蔽)导体404中的间隙402在HF线圈天线导体406上方的区域。间隙402在任一侧上均具有大的重叠区域408。大的重叠区域408在线圈匝的任一侧上提供了到线圈天线导体406的低阻抗耦合，因为它们被屏蔽导体404电容性地短接在一起。因此，屏蔽导体404用作能够携带电流通过间隙402的单个宽导体。这防止了线圈元件(或匝)之间的电弧和过多的电流流过线圈天线导体406的整个长度。在间隙402区域中，微波电流在间隙402限定的长度上流过线圈元件，因为在线圈天线导体406的任一侧牢固地耦合到开口环导体404一样。选择间隙402的大小，使得间隙402中的线圈元件的任何结构都不会与微波场相互作用，例如，间隙402的尺寸应小于微波频率处的波长的十分之一，或约12mm。

图5示出了微波安全的RFID标签装置500的另一实施例，其包括形成在基板(或电介质)514的一侧上的开口环(或屏蔽)导体502，形成在基板514的相对侧上的线圈天线导体504，以及RFID芯片506。在微波安全的RFID标签装置500中，开口环屏蔽导体502还充当线圈天线导体504的中心508和边缘510之间的HF桥516，以使连续导体在13.56MHz处与RFID芯片506谐振。通过使用顶部和底部导体(即，屏蔽导体502和线圈天线导体504)之间的压接连接512或其他连接方式(例如，镀通孔等)或本领域已知的任何其他合适的连接方式提供低电阻(即10欧姆)路径来实现桥接功能。如果屏蔽导体502作为附加导体直接施加在线圈天线导体504上，而在它们之间没有基板514，则可以通过本领域已知的合适的导电粘合剂来进行连接。

图6A-C示出了微波安全的RFID标签装置600的另一实施例，其包括两个开口环屏蔽件(屏蔽件1 602和屏蔽件2 604)，HF RFID线圈天线导体(或HF RFID嵌体)610和RFID芯片616。微波安全的RFID标签装置600包括第一开口环(或屏蔽)导体(屏蔽件1)602，其在屏蔽件1导体602的底部边缘608上形成有间隙606，并且其中屏蔽件1导体602位于线圈天线导体610的一侧。微波安全的RFID标签装置600还包括第二开口环(或屏蔽)导体(屏蔽件2)604，其在屏蔽件2导体604的顶部边缘614上形成有间隙612，其中屏蔽件2导体604位于线圈天线导体610的相反侧。

通过使两个屏蔽导体(即，屏蔽件1 602和屏蔽件2 604)相对旋转，屏蔽导体(602和604)的间隙606和612位于不同的位置。因此，尽管两个屏蔽导体(602和604)都不与线圈天线导体610短路，但是由于屏蔽件1和屏蔽件2(602和604)中的间隙(606和612)位于不同的位置，当线圈天线导体610在2.45GHz处彼此桥接时，没有电流在任何一点流入线圈天线导体610。因此，具有两个屏蔽导体(602和604)的微波安全的RFID标签装置600使线圈天线导体610中的电流最小化。

图7示出了微波安全的RFID标签装置700的另一实施例，其包括形成在基板(或电介质)704的一侧上的开口环(或屏蔽)导体702，形成在基板704的相对侧上的线圈天线导体706，以及RFID芯片718。在微波安全的RFID标签装置700中，线圈天线导体706还充当线圈天线导体706的中心710和边缘712之间的HF桥708，以使连续导体在13.56MHz处与RFID芯片706谐振。通过使用压接连接714或其他连接方式(例如镀通孔等)或本领域已知的任何其他合适的连接方式来提供低电阻(即10欧姆)的路径来实现桥接功能。

此外，线圈天线导体706在10μm至100μm的范围内或本领域已知的任何其他合适的尺寸上包括小的间隙716。小间隙716用于隔离线圈天线导体706的线圈匝。由于间隙716较小，因此线圈匝之间的耦合电容在2.45GHz处为低阻抗，从而使得线圈天线导体706的线圈看起来像2.45GHz的实心环，没有间隙来防止产生电弧。

图8A-C公开了微波安全的RFID标签装置800的实施例，该微波安全的RFID标签装置800包括连接至带808的RFID芯片806，其中RFID芯片806和带808位于线圈天线导体820上，并且开口环(或屏蔽)导体802形成在RFID芯片806和带808的顶部上。具体地，RFID芯片806连接到两条线810和两个焊盘812，该焊盘设计成将其连接(或桥接)到线圈天线导体820的中心814和外边缘816，产生谐振电路。桥接(或连接)功能是通过使用压接连接818或其他连接方式(例如镀通孔等)或本领域已知的任何其他合适的连接方式来与RFID芯片806的两条线810和两个焊盘812连接来实现的。

此外，带808并入了顶部屏蔽金属层，该金属屏蔽层形成了屏蔽带808。该屏蔽带808用作线圈天线导体820上的连续导体。此外，屏蔽导体802包括开口环(或间隙)804，如上所述，并放置在线圈天线导体820的顶部，通过屏蔽带808和电容耦合，在2.45GHz处使环形(或屏蔽)导体802中的间隙804短路。因此，该微波安全的RFID标签装置800在开口环屏蔽导体802中存在间隙804的位置，防止任何电流流过线圈天线导体820，从而防止产生电弧。

重要地，包含在RFID芯片806上的数据(例如“此日之前使用”或“此日之前消费”数据)可以与制造商或与特定用户有关的其他数据组合，以激活不同的烹饪参数、超控烹饪参数所需的授权级别等。与用户有关的数据可以包括但不限于有关过敏反应、烹饪时间、用户年龄等的信息。该数据以及制造商数据和/或产品数据，用于控制是否批准了特定的微波操作(例如解冻、加热、再加热、烹饪等)，如果未直接授权，则需要用户采取进一步的措施。用户的所述进一步动作可以包括使用RFID卡，使用启用了近场通信(NFC)的电话等来输入密码，或者本领域中已知采取动作的任何其他合适的动作。

更具体地说，该过程可以从读取或询问RFID标签800以及收集和分析与带有RFID标签的产品有关的数据开始。取决于所使用的特定RFID读取器系统，可以在微波腔的内部或外部读取或询问RFID标签800。然后，基于所述收集的数据，可以确定从RFID标签800读取的数据是否显示出带有标签的产品已过期(即，超出其“此日之前最佳使用”或“此日之前消费”日期)。如果产品不是过期产品，则可以继续进行微波过程，并且微波炉控制面板可以控制对带有RFID标签的产品的适当微波功能(例如解冻、加热、再加热或烹饪)。另一方面，如果该产品已经过时，则可以进一步确定该产品是否为关键产品。产品是否为“关键产品”可以通过任意数量的用户指定参数来定义。例如，“关键产品”可能包括婴儿产品，如果过期则容易引起食物中毒的产品等。如果该产品不是关键产品，那么微波过程可以直接进行所需的微波功能(即，解冻、加热、再加热、烹饪等)，然后通过微波炉控制面板控制所需的微波功能。

例如，如果带有RFID标签的产品超出了其“最佳食用日期”(即过时)，但不是关键产品(例如，基于食物中毒的可能性低)，例如蔬菜，微波炉可以直接进行所需的微波功能。无论是否带有RFID标签的其他参数(例如烹饪说明)，都可能发生这种情况。另一方面，如果该产品既过时又是关键产品，则可能需要手动超控或某种形式的验证才能继续。例如，如果产品属于贝类或婴儿食品等关键产品类别，则微波炉将需要进一步的授权来覆盖锁定，例如密码。包含过敏原的食品产品也可以采用相同的过程。如果用户先前已定义对花生过敏的人可能正在使用微波炉，则向微波炉展示的任何包含花生的产品都将需要高级别的超控(例如密码)，并且可能会发出警报。

另一个方面可以涉及用户的年龄。例如，如果产品显示在烹饪过程中会变得非常热，例如那些含有高含量糖浆的产品，则如果孩子在家中，则需要超控，以防止孩子食用过热食品并遭受燃烧或烫伤。发生进一步授权后，该过程将直接进行所需的微波功能(例如，烹饪，解冻，加热，再加热等)，并且微波炉控制面板控制对带有RFID标签的产品的微波过程。如前所述，可以根据问题的关键性质和/或用户的特定需求来建立不同级别的授权。

如先前所论述，RFID标签800可进一步包含某种形式的传感器。例如，传感器可以是温度传感器，其可以指示带有RFID标签的产品是否已解冻，冷藏或冷冻，或者是本领域已知的任何其他传感器，例如湿度传感器等。基于传感器状态和RFID数据，则微波炉可以选择由微波炉控制器确定的合适的烹饪方法(即，基于食物是否已解冻，冷藏或冷冻)，然后微波炉控制器利用从带有RFID标签的产品读取的数据选择要执行的适当微波功能。

例如，对于冷冻食品，传感器的输出可用于指示微波炉控制器首先在一个微波功率设置下解冻食品，然后在不同功率设置下烹饪食品。可替代地，如果通过传感器确定食品已经解冻，则传感器输出可用于指示微波炉控制器绕过解冻过程，直接进行烹饪过程，从而在解冻过程中操作微波炉所需的节省时间和能源，这在此特定应用中不是必需的。

另外，从RFID标签800获得的标签数据可以触发从在线web服务或外部数据库中查找该特定食品的正确烹饪参数。具体地，微波炉控制器可以将用户界面数据发送到在线系统/网络服务或外部数据库，以获得关于食品以及如何准备食品的附加信息。例如，web服务可以提供有关食品的其他信息，例如有关如何在微波炉中最佳烹饪食品的提示，要使用的适当功率设置，或者食品是否经过更好的解冻，冷藏或冷冻处理。然后可以将烹饪参数与用户对某些食品的偏好进行组合，例如，诸如应如何准备肉的状态或所需的蔬菜、面包等柔软度之类的偏好。然后，微波炉控制器可以利用来自web服务或其他外部数据库的烹饪参数以及用户偏好来控制食品的微波烹饪过程。

图9示出了本发明的另一实施例。图9示出了前述的开口环的屏蔽的替代形式；如图所示，替代形式是星爆905，一系列线从线圈内部的中心点辐射到线圈外部的空间。线宽被制成使得它们与线圈的线充分耦合，例如电容耦合，使得它们在2.45GHz处短路，从而在间隙901之间的空间中终止了小电弧中的间隙，但是提供了HF天线线圈之间的相对低耦合以保持性能。如果将间隙保持在波长907的一小部分，例如λ/20或更小，则间隙与2.45GHz能量之间的相互作用将最小化。应当理解，星爆上的臂的数量可以根据所需的间隙终止水平而变化。

上面已经描述的内容包括所要求保护的主题的示例。当然，出于描述所要求保护的主题的目的，不可能描述组件或方法的每种可能的组合，但是本领域的普通技术人员可以认识到，所要求保护的主题的许多进一步的组合和置换是可能的。因此，要求保护的主题旨在涵盖落入所附权利要求书的精神和范围内的所有这样的改变、修改和变化。此外，就在详细描述或权利要求中使用术语“包括”的程度而言，该术语旨在以当在权利要求中用作过渡词语时解释“包含”时与术语“包含”相似的方式被包括在内。