從接地平面解耦的指示器電路的制作方法

本發明涉及從接地平面解耦的指示器電路，并且更具體地，涉及從電池組（battery）解耦的指示器電路。

背景技術：

包括射頻識別（RFID）和其它近場通信（NFC）協議的無線通信正在針對諸如安全性、庫存管理、訪問控制等等之類的應用而受到歡迎。包括RFID或NFC協議的智能電話的數量正在隨著無源或有源發射機應答器（諸如RFID指示器電路和NFC指示器電路）的各種應用一起增長。這樣的指示器電路包括調制且在一些實例中發射可由諸如智能電話之類的讀取器讀取的無線通信信號的天線。然而，寄生電容可以在天線和接地平面之間形成。例如，當天線被放置在金屬上或附近時，寄生電容可能特別成問題。寄生電容可以減小指示器電路內的天線的天線電壓。因此，可以減小天線的讀取范圍。另外，寄生電容可以使天線失諧于天線的指定頻率，諸如13.56MHz。天線可能需要被重新調諧，并且在某些情形中，重新調諧可能是不可行的。

電化學電池（cell）或電池組通常被用作電能源。電池組包含通常稱為陽極的負電極和通常稱為陰極的正電極。陽極包含可被氧化的活性材料。陰極包含可被還原的活性材料。陽極活性材料能夠還原陰極活性材料。分隔部（separator）被設置在陽極和陰極之間。電解質也被包括在電池組內。上述部件通常被設置在金屬罐中。

電池組測試器可以被用于確定電池組的特性，諸如剩余電池組容量。被放置在電池組上的常用電池組測試器的示例性類型被稱為熱致變色型測試器。在熱致變色電池組測試器中，當消費者手動按下一個或兩個按鈕開關時，可以把電路接通。一旦開關被按下，消費者就已經將電池組連接到熱致變色測試器。熱致變色測試器可以包括銀電阻器，例如，具有可變寬度以使得電阻也沿其長度而變化的平坦銀層。隨著電流行進通過銀電阻器，耗散的功率生成熱量，該熱量改變被放置在銀電阻器之上的熱致變色油墨顯示器的顏色。熱致變色油墨顯示器可以被布置為指示電池組的相對容量的計量器。然而，對于消費者來說通常必需的是不方便地握持電池組和/或從設備中移除電池組以便使用電池組測試器來測試電池組。

因此，存在針對從接地平面解耦的用于無線通信（例如RFID和/或NFC應用）的指示器電路的需要。包括這樣的指示器電路的通信系統可以減少或消除天線和接地平面之間的短路。另外，包括這樣的指示器電路的通信系統可以消除重新調諧天線的任何需要。另外，包括這樣的指示器電路的通信系統可以減小或消除來自可起接地平面作用的其它金屬部分的干擾。從接地平面解耦的用于無線通信的指示器電路還可以被并入電池組測試器內。可以減小或消除可能由于電池組或其它金屬部件（諸如，設備內的那些金屬部件）的金屬外殼的結果而形成的任何寄生電容。在兩個實例中的任一個實例中，當天線處于接地平面/金屬部件附近時，指示器電路內的天線的讀取范圍可能不受接地平面/金屬部件不利地影響。

技術實現要素：

在一個實施例中，本發明針對一種指示器電路。所述指示器電路包括：接地平面；天線；解耦器部件；以及集成電路。所述天線包括：至少一個天線跡線；第一天線端子；以及第二天線端子。所述解耦器部件包括第一解耦器部件端子和第二解耦器部件端子。所述集成電路電耦合到所述第一天線端子和所述第二天線端子。所述集成電路電耦合到所述第一解耦器部件端子。所述第二解耦器部件端子電連接到所述接地平面。

在另一實施例中，本發明針對一種指示器電路。所述指示器電路包括：電池組；天線；解耦器部件；以及集成電路。所述電池組包括正端子和負端子。所述天線包括：至少一個天線跡線；第一天線端子；以及第二天線端子。所述解耦器部件包括第一解耦器部件端子和第二解耦器部件端子。所述集成電路電耦合到所述第一天線端子和所述第二天線端子。所述集成電路電耦合到所述電池組的所述正端子。所述集成電路電耦合到所述第一解耦器部件端子。所述第二解耦器部件端子電連接到所述電池組的所述負端子。

在另一實施例中，本發明針對一種指示器電路。所述指示器電路包括：電池組；天線；解耦器部件；以及集成電路。所述電池組包括正端子和負端子。所述天線包括：至少一個天線跡線；第一天線端子；以及第二天線端子。所述解耦器部件包括第一解耦器部件端子和第二解耦器部件端子。所述集成電路電耦合到所述第一天線端子和所述第二天線端子。所述集成電路電耦合到所述電池組的所述負端子。所述集成電路電耦合到所述第一解耦器部件端子。所述第二解耦器部件端子電連接到所述電池組的所述正端子。

附圖說明

盡管本說明書以權利要求特別指出且清楚地要求保護被視為形成本發明的主題來結束，但應當相信，本發明將從結合附圖進行的以下描述中更好地理解。

圖1是根據本文中示出和描述的一個或多個實施例的從接地平面解耦的指示器電路的示意圖。

圖2是根據本文中示出和描述的一個或多個實施例的從接地平面解耦的另一指示器電路的示意圖。

圖3是根據本文中示出和描述的一個或多個實施例的從接地平面解耦的另一指示器電路的示意圖。

圖4是根據本文中示出和描述的一個或多個實施例的從接地平面解耦的另一指示器電路的示意圖。

圖5是根據本文中示出和描述的一個或多個實施例的從接地平面解耦的另一指示器電路的示意圖。

圖6是包括根據本文中示出和描述的一個或多個實施例的指示器電路的圓柱形電池組上的天線。

圖7是包括根據本文中示出和描述的一個或多個實施例的指示器電路的圓柱形電池組上的另一天線。

圖8是可與根據本文中示出和描述的一個或多個實施例的指示器電路結合地使用的兩個對稱環形天線的異相配置。

圖9是可與根據本文中示出和描述的一個或多個實施例的指示器電路結合地使用的兩個對稱環形天線的另一異相配置。

圖10是可與根據本文中示出和描述的一個或多個實施例的指示器電路結合地使用的兩個對稱環形天線的同相配置。

圖11是可與根據本文中示出和描述的一個或多個實施例的指示器電路結合地使用的兩個對稱環形天線的另一同相配置。

具體實施方式

本發明針對一種從接地平面解耦的指示器電路。指示器電路能夠發送和/或接收無線通信信號。指示器電路包括集成電路、天線和解耦器部件。指示器電路可以電耦合到諸如電池組之類的設備，并且指示器電路可以向諸如智能電話之類的讀取器無線地傳送諸如電池組電壓之類的特性。在一些實施例中，接地平面可以是例如電池組的金屬外殼。

集成電路（IC）可以包括在單個襯底（諸如半導體晶片或芯片、或金屬、聚合物、或陶瓷襯底）上構造的晶體管、電阻器、二極管、電感器和/或電容器的電路，其中分立部件被互連以執行給定的功能。IC可以包括電耦合在一起以執行一功能或任何數量的功能的通信電路和/或模數轉換器（ADC）。IC可以電連接到系統接地，以便使IC執行其（一個或多個）功能。IC可以包括其它電路，從而包括但不限于指示電路、電源電路、RFID電路或塊、NFC電路或塊、輸入/輸出電路或端口等。IC可以在物理上將通信電路和ADC并排地共同定位在一起或者在物理上將它們集成在一起。IC還可以包括專用集成電路（ASIC），其具體被制造成涵蓋該功能或所必需的任何數量的功能的執行。該功能可以是確定物件的指定狀況并以功能信息的形式將該信息中繼到讀取器。該功能還可以是以信號的方式傳送物件的特定狀況的通知，或者該功能可以是提供物件的指定狀況的指示，其可以包括可聽、可見或振動覺指示。振動覺是感測振動的能力，并且振動覺指示是提供振動感覺的機械或機電手段。IC可以是任何合適形狀的。IC可以具有帶有長度、寬度和高度的矩形或正方形形狀。IC可以是有源的、半有源的、電池組輔助無源的或者可以是無源的。IC可以具有小于約3mm（例如約0.5mm和約2mm之間）的寬度。IC可以具有小于約1.0mm（例如約0.02mm和約0.10mm之間）的高度。IC可以具有小于約3mm（例如約1.0mm至約2.0mm之間）的長度。

通信電路可以是諸如下述各項之類的任何合適通信電路系統：如包括在例如ISO/IEC 14443（接近式卡）、15693（鄰近式卡）、15961、15962、15963和18000通信標準內的射頻識別（RFID）電路系統和近場通信（NFC）電路系統；如包括在例如IEEE 802.15.1通信標準內的Bluetooth電路系統；如包括在例如IEEE 802.11通信標準內的WiFi電路系統；如包括在例如IEEE 802通信標準內的Zigbee電路系統；以及任何合適固定無線通信電路系統。通信電路可以利用諸如下述各項之類的任何合適頻帶：低頻率（從約125kHz到約134.2kHz和從約140kHz到約148.5kHz）；高頻率（HF）（13.56MHz）；超高頻率（UHF）（860-956MHz）；或微波頻率（2.4-5.8GHz）。另外，可以使用其它通信電路系統，諸如可聽或不可聽聲音或可見光。

天線可以包括可限定單個天線、多個天線或者限定一個或多個連續環形天線的至少一個天線跡線。每個環路可以具有該至少一個天線跡線的一個或多個匝或繞組。該至少一個天線跡線可以包括第一天線端子和第二天線端子。第一天線端子和第二天線端子可以提供用于集成電路（IC）的焊合、導電粘合劑、超聲焊接、熱超聲接合、熱壓接合或壓接的接頭連接。第一天線端子和第二天線端子可以電耦合到IC。

天線可以包括實現期望讀取范圍所需的任何數量的環路。在決定多少對稱環路和/或每對稱環路多少匝可以被用于提供具有可調諧性范圍的LC（電感和電容）儲能電路（tank circuit）時，必須計及對應的IC輸入電容和天線電感，以滿足通信電路和讀取器諧振頻率。

該至少一個天線跡線、第一天線端子和第二天線端子可以由銅、鋁、銀、金或其它導電金屬制成。其它示例包括導電聚合物、導電膠和導電碳，諸如石墨。該至少一個天線跡線、第一天線端子和第二天線端子可以被印刷或噴涂。天線的該至少一個天線跡線可以被機器印刷，該機器通過使用絲網印刷、凹版印刷或噴墨印刷以將材料施加到主體表面上來限定天線。印刷可以經由下述各項而被完成：RF濺射技術；在主體表面上限定材料的撞擊或擠壓技術；金屬箔掩模技術；以及蝕刻技術，或者活化被施加到主體表面的材料的熱或光活化技術。

該至少一個天線跡線、第一天線端子和第二天線端子可以由箔制成。該至少一個天線跡線、第一天線端子和第二天線端子可以是絕緣或裸露的預成型線。如果預成型線是裸露的，則其可以被非導電片材、非導電帶、非導電柔性襯底或非導電收縮包裹物覆蓋。

接地平面可以是連接到系統接地的導電表面。接地平面可以是例如金屬。接地平面可以是例如被包括在設備內的金屬部件或部件部分。

寄生電容可以在天線接近于接地平面時形成。寄生電容可以是天線與接地平面之間的分布式電容。寄生電容可能影響包括例如單端天線和差分類型或浮點類型天線的任何天線。寄生電容可以減小天線的期望讀取范圍。寄生電容可以以電子的方式起電容器的作用，并可以具有電容值。寄生電容的電容值將取決于天線與接地平面的重疊面積而變化。寄生電容的電容值還將取決于天線與接地平面之間的距離以及天線與接地平面之間的電介質而變化。電介質可以是電絕緣體，諸如鐵氧體、塑料、空氣等等。寄生電容的電容值可以根據等式1來計算：

（等式1）

其中C是寄生電容的電容值，以法拉（F）為單位；是天線與接地平面之間的電介質的相對靜態電容率或介電常數（對于真空，=1）；是真空電容率，其近似為8.854×10^-12 F m^-1；A是天線與接地平面的重疊面積，以平方米（m²）為單位；以及d是天線與接地平面之間的分隔距離，以米（m）為單位。例如，天線與接地平面之間的介電材料可以是具有為1的介電常數的鐵氧體；天線跡線的表面積可以是335mm²；以及天線與接地平面之間的距離可以是0.1mm。使用等式1，將這些條件下的寄生電容的電容值計算為約29.7×10^-12 F [(1)(0.000335m²)(8.854×10^-12 F m^-1)/(0.0001m)]。

天線的電抗和寄生電容可以充當指示器電路內的分壓器。分壓器將減小天線的天線電壓和天線的關聯讀取范圍。解耦器部件可以被選擇成最小化由分壓器對天線電壓的減小。解耦器部件將寄生電容從天線解耦，并減小或消除來自接地平面的與天線的任何干擾。解耦器部件可以是提供天線從接地平面的必要解耦的任何部件。解耦器部件可以是電阻器、電感器及其任何組合。解耦器部件可以是例如分立的表面安裝部件。解耦器部件可以是印刷部件，諸如印刷碳。解耦器部件可以是電阻材料，諸如電阻膠。當解耦器部件被包括在指示器電路內時，系統接地和接地平面不直接連接。

解耦器部件可以是例如具有下述電阻的電阻器：該電阻被選擇成最小化由接地平面對指示器電路內的天線電壓的減小。電阻器的電阻可以是例如在指示器電路的操作頻率處的寄生電容的電抗的至少約10倍。電阻器可以具有例如大于約100歐姆（Ω）的電阻。電阻器可以具有例如大于約200Ω的電阻。電阻器可以具有例如大于約1000Ω的電阻。電阻器可以具有例如大于約10000Ω的電阻。電阻器可以具有例如大于約20000Ω的電阻。

解耦器部件可以是例如具有下述電感的電感器：該電感被選擇成最小化由接地平面對指示器電路內的天線電壓的減小。電感器可以具有例如大于約50微亨（μH）的電感。電感器可以具有例如大于約100μH的電感。電感器可以具有例如大于約150μH的電感。

解耦器部件的選擇可以根據下面的示例計算來確定。天線將具有下述電感：該電感被最大化以便在考慮到通信電路的輸入電容時使天線保持可調諧。天線的電抗可以根據等式2來計算：

（等式2）

其中Z_L是天線的電抗，以歐姆（Ω）為單位；f是天線電壓的頻率，以赫茲（Hz）為單位；以及L是天線的電感，以亨利（H）為單位。例如，13.56MHz處的高頻率RFID或NFC通信電路的天線可以具有約5×10^-6H的電感，其中天線被參考到系統接地。使用等式2，將針對示例性RFID指示器電路的天線的電抗計算為約426Ω(2·π·13.56×10⁶Hz·5×10^-6H)。

通過上面的等式1計算的示例性寄生電容還可以具有電抗。寄生電容的電抗可以根據等式3來計算：

（等式3）

其中Z_C是寄生電容的電抗，以歐姆（Ω）為單位；f是天線電壓的頻率，以赫茲（Hz）為單位；以及C是寄生電容的電容值，如通過等式1計算的那樣，以法拉（F）為單位。使用等式3，將寄生電容的電抗計算為約390Ω[1/(2·π·13.56×10⁶Hz·29.7×10^-12F)]。

對指示器電路內的天線來說可用的電流將根據基爾霍夫定律而被分割在由集成電路拉取的電流與耗費在寄生電容上的電流之間。該關系根據等式4而在數學上被表達：

（等式4）

其中I_ANT是天線電流，以安培（A）為單位；I_IC是集成電路的輸入電流，以安培（A）為單位；以及I_LOST是耗費在寄生電容上的電流，以安培（A）為單位。

指示器電路內的特定集成電路將具有最小操作電流。特定集成電路還將具有集成電路在其處能夠接通的最小電壓或閾值電壓。可以根據歐姆定律針對特定集成電路來確定最小操作電流，這是由于特定集成電路的閾值電壓和特定集成電路內的電阻是已知的。例如，特定集成電路的閾值電壓和特定集成電路內的電阻可以分別是1伏特（V）和1000Ω。根據歐姆定律的集成電路的最小操作電流I_IC是0.001A [1V/1000Ω]。

天線將需要產生足夠的電流來補償與寄生電容相關聯的任何損失電流，以便保持閾值電壓恒定。耗費在寄生電容上的電流I_LOST可以使用歐姆定律和如通過等式3計算的寄生電容的電抗來計算。根據歐姆定律的耗費在寄生電容上的電流在恒定閾值電壓處為0.00256A [1V/390Ω]。

根據等式4的天線電流是0.00356A [0.001A+0.00256A]。天線將必須生成1V并根據等式5補償跨天線電抗的損失：

（等式5）

其中V_ANT是天線電壓，以伏特（V）為單位；V_IC是集成電路的閾值電壓，以伏特（V）為單位；I_ANT是天線電流，以安培（A）為單位；以及Z_ANT是天線的電抗，如通過等式2計算的那樣，以歐姆（Ω）為單位。如根據等式5計算的天線電壓是2.517V [1V+(0.00356A×426Ω)]，這將導致指示器電路的減小的讀取范圍。

在系統接地與接地平面之間添加解耦器部件。指示器電路的所得等效電路將具有與寄生電容串聯的解耦器部件。耗費在寄生電容上的電流I_LOST現在根據等式6而在數學上被表示：

（等式6）

其中V_IC是集成電路的閾值電壓，以伏特（V）為單位；Z_C是寄生電容的電抗，如通過等式3計算的那樣，以歐姆（Ω）為單位；以及Z_D是解耦器部件的電抗，以歐姆（Ω）為單位。解耦器部件的電抗應當相對于寄生電容的電抗而言較大，以最小化寄生電容對指示器電路內的天線的任何負面影響。

該指示器電路的天線電壓可以例如大于未受寄生電容影響的指示器電路的天線電壓的約95%。在該實例中，耗費在寄生電容上的電流應當小于集成電路的輸入電流的5%。在這些條件下的等式6可以被編寫如下：

求解Z_C+Z_D得到約5%電壓減小處的指示器電路內的總電抗，其是20000Ω。寄生電容的電抗Z_C上面被計算為390Ω。針對示例性指示器電路的解耦器部件的所得阻抗Z_D是19610Ω（20000Ω–390Ω）。因此，解耦器部件（諸如，具有約20000Ω電阻的電阻器）的包括將導致小于約5%天線電壓損失。例如，電阻器將寄生電容從天線解耦，并減小或消除來自接地平面的與天線的任何干擾。

如上所述的解耦器部件可以是電感器。電感器的電感可以根據等式7來計算：

（等式7）

其中L是電感器的電感，以亨利（H）為單位；f是天線電壓的頻率，以赫茲（Hz）為單位；以及Z_L是解耦器部件（例如，電感器）的電阻，以歐姆（Ω）為單位。使用等式7，電感器的所計算出的電感是約0.00023H [19610Ω/(2·π·13.56×10⁶Hz)]。因此，解耦器部件（諸如，具有約0.00023H電感的電感器）的包括將導致小于約5%天線電壓損失。電感器作為解耦器部件的使用可以最適用于帶有具有高頻率的天線的通信電路，諸如UHF和微波通信電路。

另外，解耦器部件（諸如電阻器或電感器）的阻抗可能不超過通過由指示器電路內的ADC進行的電壓測量的期望準確度而確定的電阻值。解耦器部件的阻抗的最大值將取決于針對特定指示器電路選擇的ADC的輸入電阻和ADC的電壓測量的期望準確度而變化。

解耦器部件可以包括第一解耦器部件端子和第二解耦器部件端子。第一解耦器部件端子可以電耦合到IC。第二解耦器部件端子可以電耦合到接地平面。例如，諸如引線之類的導電跡線可以將解耦器部件的第一解耦器部件端子耦合到IC。類似地，諸如引線之類的導電跡線可以將解耦器部件的第二解耦器部件端子耦合到接地平面。導電跡線可以由導電的任何合適材料（諸如，導電聚合物、導電膠、導電碳（諸如石墨）和導電金屬（諸如鋁、鎳、銀、銅、金和錫））形成。導電跡線可以采取提供從解耦器部件的第一解耦器端子到IC的電耦合以及從解耦器部件的第二解耦器端子到接地平面的電耦合的任何合適形式。例如，導電跡線可以被直接印刷在主體表面上；可以是加接到主體表面的細金屬線；或者可以是附接到主體表面的細絕緣線。導電跡線還可以部分地起解耦器部件的作用。例如，可以使導電跡線的或導電跡線的一段的電阻滿足解耦器部件的所需電阻。例如，導電跡線（諸如導電膠或碳）可以遍及整個導電跡線或在導電跡線的一段內具有約20000Ω的電阻。

讀取器可以是能夠讀取RFID指示器電路或NFC指示器電路的任何設備。讀取器的特定示例包括智能電話、平板電腦、具有NFC適配器的個人計算機（PC）、專用RFID指示器電路讀取器、專用NFC指示器電路讀取器、手持計算設備或電耦合到計算設備的魔杖天線（wand antenna）。讀取器可以用于通過發射詢問信號來激勵IC，或者可以向IC發射“喚醒”信號。詢問信號可以是用于給IC中的電路供能且向IC提供發射其功能信息的功率的預定頻率的RF脈沖。“喚醒”信號可以是RF脈沖，但是IC可以使用來自另一個源的功率來為IC供電并發射其功能信息。讀取器可以包括用于可視地呈現功能信息的顯示器或能夠可聽地呈現功能信息的可聽設備。讀取器還可以包括用于在呈現之前解釋和/或修改功能信息的算法。

電池上遠程指示系統可以包括電耦合到電化學電池或電池組的指示器電路。電池上遠程指示系統可以通過使用讀取器來向例如消費者提供關于電池組的信息。電池組可以包括金屬外殼。金屬外殼可以充當接地平面。指示器電路可以被從接地平面解耦。在電池上遠程指示系統內從接地平面解耦的指示器電路內的天線的天線電壓可能不受可在天線與電池組/接地平面之間形成的寄生電容不利地影響。

電化學電池是能夠借助于電化學氧化還原（redox）反應轉換電化學電池的活性材料內的化學能量的設備。David Linden, Handbook of Batteries,1.3 (2011年第4版)。電化學電池由陽極、陰極和電解質構成。同上。一個或多個電化學電池可以被稱作電池組。電化學電池或電池組可以是一次的或二次的。一次電池組意味著被僅一次放電例如到耗盡、然后被丟棄。一次電池組例如被描述在David Linden, Handbook of Batteries(2011年第4版)中。二次電池組意圖被再充電。二次電池組可以被放電和再充電許多次，例如多于50次、100次或更多。二次電池組例如被描述在David Linden, Handbook of Batteries(2011年第4版)中。因此，電池組可以包括各種電化學耦合和電解質組合。應當意識到，本發明適用于水體系、非水體系、離子液體體系和固態體系的一次電池組和二次電池組兩者。上述體系的一次電池組和二次電池組因此處于本申請的范圍內，并且本發明不限于任何特定實施例。

電池組還在于變化的大小和尺寸。例如，國際電工委員會（IEC）已經為對消費者來說零售可購得的電池組建立了標準大小和尺寸。IEC已經設置了標準大小和尺寸，例如圓柱形電池組，諸如AAA電池組、AA電池組、C電池組和D電池組。類似地，已經為非圓柱形電池組設置了標準大小和尺寸。例如，9V堿性電池組具有棱柱形或矩形形狀。個體電池組或設備制造商還可以指定可能一般零售不可購得的棱柱形電池組（諸如鋰離子棱柱形電池組）的尺寸。應當意識到，本發明適用于各種大小（諸如圓柱形和棱柱形）和尺寸（諸如AA、AAA、C、D和9V）以及由個體電池組或設備制造商指定的電池組大小和尺寸的電池組。

電池組可以具有正端子和負端子。IC可以以串聯、并聯或其組合的方式電耦合到電池組的正端子和負端子。例如，諸如引線之類的導電跡線可以將電池組的負端子連接到IC。類似地，諸如引線之類的導電跡線可以將電池組的正端子連接到IC。導電跡線可以由導電的任何合適材料形成，該合適材料諸如是：導電聚合物；導電膠；導電碳，諸如石墨；以及導電金屬，諸如鋁、鎳、銀、銅、金和錫。導電跡線可以被直接印刷在電池組上；可以是加接到電池組的細金屬線；可以是附接到電池組的細絕緣線；或者是提供從正端子到IC以及從負端子到IC的電連接的任何其它合適形式。導電跡線可以與電池組的外殼電隔離。例如，導電跡線可以從IC延伸到電池組的負端子，并保持與電池組電隔離直到其電耦合到電池組的負端子。類似地，導電跡線可以從IC延伸到電池組的正端子，并保持與電池組電隔離直到其電耦合到電池組的正端子。導電跡線可以例如通過導電粘合劑（諸如銀環氧樹脂）、通過超聲焊接、通過電阻焊接、通過激光焊接、或通過機械壓力而耦合到電池組的正端子和負端子。

指示器電路的IC可以執行關于電池組的任何數量的一系列功能。IC可以提供關于以下各項的信息：電池組的功率輸出；電池組的放電速率；電池組何時接近其使用壽命的結尾；以及電池組的充電狀態。IC還可以提供：過放電保護；過充電保護；剩余容量確定；電壓確定；循環壽命確定；以及功率管理。功率管理功能可以包括：電池組識別；電池組健康狀態；電池組保護；電池平衡；燃料計量；充電控制；電壓轉換；負載調節；使電池組通電/斷電；功率設置調整；允許或阻止再充電；電池組旁路；溫度監測；以及充電速率調整。IC可以例如被用在電池上遠程指示系統中，以通過使用讀取器來向例如消費者提供關于電池組的信息。IC還可以被配置有唯一標識符，諸如RFID指示器電路等效物，該唯一標識符指示數字/符號的唯一序列或者諸如例如制造日期、批號、序列號和其它可識別信息之類的信息。

用于電池上遠程指示系統的指示器電路還可以包括如上所述的天線，其包括至少一個天線跡線、第一天線端子和第二天線端子。例如，IC可以在物理上將諸如RFID指示器電路和/或NFC指示器電路之類的通信電路、ADC、第一天線端子和第二天線端子集成并電耦合在一起。

IC可以例如被配置成利用電耦合到電池組的負端子的第一引線和電耦合到電池組的正端子的第二引線來感測電池組的電壓。IC可以感測電池組的負端子與電池組的正端子之間的電壓，并以信號的方式向讀取器報告該電壓。電池組的金屬外殼可以充當接地平面。另外，多個電池組可以被包括在電子設備內。包括電池上遠程指示系統的處于電池組附近的電池組的金屬外殼可以充當接地平面。另外，電子設備可以包括可充當接地平面的金屬部件，諸如端子、電路系統等等。寄生電容可以在天線接近于該電池組的金屬外殼、另一電池組的金屬外殼和/或電子設備內的其它金屬部件時形成。寄生電容可以減小電池上遠程指示系統內的天線的天線電壓。與IC以及例如電池組的正端子電耦合的解耦器部件將寄生電容從天線解耦，并減小或消除來自接地平面的與天線的任何干擾。在電池上遠程指示系統內從接地平面解耦的指示器電路內的天線的天線電壓可能不受可在天線與電池組/接地平面之間形成的寄生電容不利地影響。

如果電池上遠程指示系統所附接到的電池組的外殼是金屬的，則電池上遠程指示系統還可以包括磁轉向器（magnetic diverter）。磁轉向器可以是在指定頻率處具有高磁導率且具有低電導率的任何材料。磁轉向器可以是例如鄰近于且覆蓋外殼的薄的柔性鐵氧體材料。可以使用其它材料作為提供高磁導率的鐵氧體屏蔽物，諸如例如鐵、鎳或鈷及其對應合金。用于鐵氧體屏蔽物的其它材料還包括基本上不導電的氧化物。磁轉向器可以是加接到外殼的表面或并入覆蓋外殼的標簽內的膜。磁轉向器可以被噴涂或涂覆在外殼的表面上。磁轉向器可以是例如約30微米至約300微米厚。

參照圖1，示出了包括天線110、集成電路（IC）120、接地平面130、系統接地132和解耦器部件140的指示器電路100。天線110包括至少一個天線跡線150、第一天線端子152和第二天線端子154。天線110的第一天線端子152和第二天線端子154電耦合到集成電路120。解耦器部件140包括第一解耦器部件端子142和第二解耦器部件端子144。集成電路120經由系統接地132電耦合到第一解耦器部件端子142。第二解耦器部件端子144電連接到接地平面130。寄生電容160可以在天線110與接地平面130之間形成。寄生電容160可以具有由電容器162示意性地表示的電容值。寄生電容160的電容值將取決于天線110與接地平面130的重疊面積而變化。寄生電容160的電容值還將取決于天線110與接地平面130之間的距離以及天線110與接地平面130之間的電介質而變化。在圖1內還示出了集成電路電流（I_IC）、天線電流（I_ANT）、耗費在寄生電容上的電流（I_LOST）和天線電壓（V_ANT），以進一步輔助上面討論的示例性計算。

寄生電容160在圖1中被示出為虛線，以指示寄生電容162不是指示器電路100的電路系統的物理部分。解耦器部件140將寄生電容160從天線110解耦，并減小或消除來自接地平面130的與天線110的任何干擾。從接地平面130解耦的指示器電路100內的天線110的天線電壓（V_ANT）可能不受可在天線110與接地平面130之間形成的寄生電容160不利地影響。

參照圖2，示出了包括天線210、集成電路（IC）220、接地平面230、系統接地232和連接到電池組270的解耦器部件240的指示器電路200。天線210包括至少一個天線跡線250、第一天線端子252和第二天線端子254。天線210的第一天線端子252和第二天線端子254電耦合到集成電路220。電池組270包括一個電化學電池。電池組270包括正端子272和負端子274。集成電路220電連接到電池組270的正端子272。解耦器部件240包括第一解耦器部件端子242和第二解耦器部件端子244。集成電路220經由系統接地232電耦合到第一解耦器部件端子242。第二解耦器部件端子244電連接到電池組270的負端子274。電池組270的負端子274還充當接地平面230。寄生電容260可以在天線210與負端子274/接地平面230之間形成。寄生電容260可以具有由電容器262示意性地表示的電容值。寄生電容260的電容值將取決于天線210與負端子274/接地平面230的重疊面積而變化。寄生電容260的電容值還將取決于天線210與負端子274/接地平面230之間的距離以及天線210與負端子274/接地平面230之間的電介質而變化。

寄生電容260在圖2中被示出為虛線，以指示寄生電容260不是指示器電路200的電路系統的物理部分。解耦器部件240將寄生電容260從天線210解耦，并減小或消除來自負端子274/接地平面230的與天線210的任何干擾。從負端子274/接地平面230解耦的指示器電路200內的天線210的天線電壓可能不受可在天線210與負端子274/接地平面230之間形成的寄生電容260不利地影響。

參照圖3，示出了包括天線310、集成電路（IC）320、接地平面330、系統接地332和連接到電池組370的解耦器部件340的指示器電路300。天線310包括至少一個天線跡線350、第一天線端子352和第二天線端子354。天線310的第一天線端子352和第二天線端子354電耦合到集成電路320。電池組370包括一個電化學電池。電池組370包括正端子372和負端子374。集成電路320電耦合到電池組370的負端子374。解耦器部件340包括第一解耦器部件端子342和第二解耦器部件端子344。集成電路320經由系統接地332電耦合到第一解耦器部件端子342。第二解耦器部件端子344電連接到電池組370的正端子372。電池組370的正端子372還充當接地平面330。寄生電容360可以在天線310與正端子372/接地平面330之間形成。

寄生電容360可以具有由電容器362示意性地表示的電容值。寄生電容360的電容值將取決于天線310與正端子372/接地平面330的重疊面積而變化。寄生電容360的電容值還將取決于天線310與正端子372/接地平面330之間的距離以及天線310與正端子372/接地平面330之間的電介質而變化。寄生電容360在圖3中被示出為虛線，以指示寄生電容360不是指示器電路300的電路系統的物理部分。解耦器部件340將寄生電容360從天線310解耦，并減小或消除來自正端子372/接地平面330的與天線310的任何干擾。從正端子372/接地平面330解耦的指示器電路300內的天線310的天線電壓可能不受可在天線310與正端子372/接地平面330之間形成的寄生電容360不利地影響。

參照圖4，示出了包括天線410、集成電路（IC）420、接地平面430、系統接地432和連接到電池組470的解耦器部件440的指示器電路400。天線410包括至少一個天線跡線450、第一天線端子452和第二天線端子454。天線410的第一天線端子452和第二天線端子454電耦合到集成電路420。電池組470包括至少兩個電化學電池。電池組470包括正端子472和負端子474。IC 420與電池組470的正端子472電耦合。解耦器部件440包括第一解耦器部件端子442和第二解耦器部件端子444。集成電路420經由系統接地432電耦合到第一解耦器部件端子442。第二解耦器部件端子444電連接到電池組470的負端子474。電池組470的負端子474還充當接地平面430。寄生電容460可以在天線410與負端子474/接地平面430之間形成。寄生電容460可以具有由電容器462示意性地表示的電容值。寄生電容460的電容值將取決于天線410與負端子474/接地平面430的重疊面積而變化。寄生電容460的電容值還將取決于天線410與負端子474/接地平面430之間的距離以及天線410與負端子474/接地平面430之間的電介質而變化。

寄生電容460可以具有由電容器462示意性地表示的電容值。寄生電容460的電容值將取決于天線410與負端子474/接地平面430的重疊面積而變化。寄生電容460的電容值還將取決于天線410與負端子474/接地平面430之間的距離以及天線410與負端子474/接地平面430之間的電介質而變化。寄生電容460在圖4中被示出為虛線，以指示寄生電容460不是指示器電路400的電路系統的物理部分。解耦器部件440將寄生電容460從天線410解耦，并減小或消除來自負端子474/接地平面430的與天線410的任何干擾。從負端子474/接地平面430解耦的指示器電路400內的天線410的天線電壓可能不受可在天線410與負端子474/接地平面430之間形成的寄生電容460不利地影響。

參照圖5，示出了包括天線510、集成電路（IC）520、接地平面530、系統接地532和連接到電池組570的解耦器部件540的指示器電路500。天線510包括至少一個天線跡線550、第一天線端子552和第二天線端子554。天線510的第一天線端子552和第二天線端子554電耦合到集成電路520。電池組570包括至少兩個電化學電池。電池組570包括正端子572和負端子574。IC 520電耦合到電池組570的負端子574。解耦器部件540包括第一解耦器部件端子542和第二解耦器部件端子544。集成電路520經由系統接地532電耦合到第一解耦器部件端子542。第二解耦器部件端子544電連接到電池組570的正端子572。電池組570的正端子572還充當接地平面530。寄生電容560可以在天線510與正端子572/接地平面530之間形成。

寄生電容560可以具有由電容器562示意性地表示的電容值。寄生電容560的電容值將取決于天線510與正端子572/接地平面530的重疊面積而變化。寄生電容560的電容值還將取決于天線510與正端子572/接地平面530之間的距離以及天線510與正端子572/接地平面530之間的電介質而變化。寄生電容560在圖5中被示出為虛線，以指示寄生電容560不是指示器電路500的電路系統的物理部分。解耦器部件540將寄生電容560從天線510解耦，并減小或消除來自正端子572/接地平面530的與天線510的任何干擾。從正端子572/接地平面530解耦的指示器電路500內的天線510的天線電壓可能不受可在天線510與正端子572/接地平面530之間形成的寄生電容560不利地影響。

參照圖6，示出了包括天線610、集成電路（IC）620、系統接地632和連接到圓柱形電池組670的解耦器部件640的指示器電路600。天線610包括至少一個天線跡線650、第一天線端子652和第二天線端子654。天線610的第一天線端子652和第二天線端子654電耦合到集成電路620。電池組670包括正端子672和負端子674。集成電路620電耦合到電池組670的負端子674。解耦器部件640包括第一解耦器部件端子642和第二解耦器部件端子644。集成電路620經由系統接地632電耦合到第一解耦器部件端子642。第二解耦器部件端子644電連接到電池組670的正端子672。電池組670的正端子672還充當接地平面。寄生電容可以在天線610與電池組670的正端子672之間形成。解耦器部件640將寄生電容從天線610解耦，并減小或消除來自正端子672的與天線610的任何干擾。從正端子672/接地平面解耦的指示器電路600內的天線610的天線電壓可能不受可在天線610與正端子672/接地平面之間形成的寄生電容不利地影響。

參照圖7，示出了包括天線710、集成電路（IC）720、系統接地732和連接到圓柱形電池組770的解耦器部件740的指示器電路700。天線710包括至少一個天線跡線750、第一天線端子752和第二天線端子754。天線710的第一天線端子752和第二天線端子754電耦合到集成電路720。電池組770包括正端子772和負端子774。集成電路720電耦合到電池組770的正端子772。解耦器部件740包括第一解耦器部件端子742和第二解耦器部件端子744。集成電路720經由系統接地732電耦合到第一解耦器部件端子742。第二解耦器部件端子744電連接到電池組770的負端子774。電池組770的負端子774還充當接地平面。寄生電容可以在天線710與電池組770的負端子774之間形成。解耦器部件740將寄生電容從天線710解耦，并減小或消除來自負端子774的與天線710的任何干擾。從負端子774/接地平面解耦的指示器電路700內的天線710的天線電壓可能不受可在天線710與負端子774/接地平面之間形成的寄生電容不利地影響。

參照圖8，示出了雙對稱環形天線800的異相配置。為了非重疊的兩個對稱環路的清楚起見，圖8將雙對稱環形天線800描繪為平坦的。雙對稱環形天線800可以被印刷在柔性襯底810上。柔性襯底810可以具有第一邊緣820和第二邊緣830。雙對稱環形天線800的每一個對稱環路可以包括天線跡線840的一個、兩個或更多個匝。天線800可以包括第一天線端子842和第二天線端子844。第一天線端子842和第二天線端子844可以電耦合到集成電路（IC）850。天線800可以被包括在從接地平面解耦的指示器電路內，以供無線通信系統內使用。

參照圖9，示出了可卷繞在圓柱體（諸如電池組）周圍的柔性910上的雙對稱環形天線900（如圖8中所示）的異相配置。在第一邊緣920與第二邊緣930之間不存在重疊。IC 950、第一天線端子942和第二天線端子944被示出且如上所述那樣工作。在該說明性實施例中，當柔性襯底910卷繞在圓柱形對象周圍時，第一邊緣920和第二邊緣930基本上彼此平行。在另一實施例中，雙對稱環形天線可以被印刷在形狀上為圓柱形的柔性襯底910上。圓柱形的柔性襯底910可以在圓柱體之上滑動。天線900可以被包括在從接地平面解耦的指示器電路（諸如圓柱形電池組）內，以供無線通信系統（諸如電池上遠程指示系統）內使用。

參照圖10，示出了雙對稱環形天線1000的同相配置。為了非重疊的兩個對稱環路的清楚起見，圖10將雙對稱環形天線1000描繪為平坦的。雙對稱環形天線1000可以被印刷在柔性襯底1010上。柔性襯底1010可以具有第一邊緣1020和第二邊緣1030。雙對稱環形天線1000的每一個對稱環路可以包括天線跡線1040的一個、兩個或更多個匝。天線1000可以包括第一天線端子1042和第二天線端子1044。第一天線端子1042和第二天線端子1044可以電耦合到集成電路（IC）1050。在同相配置1000中，天線跡線1040與IC 1050的連接是與圖8和9的異相連接中所示出的連接反向的。天線1000可以被包括在從接地平面解耦的指示器電路內，以供無線通信系統內使用。

參照圖11，示出了可卷繞在圓柱體（諸如電池組）周圍的柔性1110上的雙對稱環形天線1100（如圖10中所示）的同相配置。在第一邊緣1120與第二邊緣1130之間不存在重疊。IC 1150、第一天線端子1142和第二天線端子1144被示出且如上所述那樣工作。在該說明性實施例中，當柔性襯底1110卷繞在圓柱形對象周圍時，第一邊緣1120和第二邊緣1130基本上彼此平行。在另一實施例中，雙對稱環形天線1100可以被印刷在形狀上為圓柱形的柔性襯底1110上。圓柱形的柔性襯底1110可以在圓柱體之上滑動。天線1100可以被包括在從接地平面解耦的指示器電路（諸如圓柱形電池組）內，以供無線通信系統（諸如電池上遠程指示系統）內使用。

在異相配置（圖8和9）中和在同相配置（圖10和11）中示出了雙對稱環形天線。當雙對稱環形天線耦合到圓柱體（諸如圓柱形電池組）時，雙對稱環形天線的兩個環路以約180度與彼此分開（圓柱體的相對側），這可以允許雙對稱環形天線與讀取器之間的更好信號通信。異相配置提供了圓柱體的圓柱形末端（頂和底）處的提高的信號保真度，在這些圓柱形末端處，天線跡線的沿圓柱體頂段和底段的圓形段彼此同相，并且天線跡線的長軸段抵消。術語“同相”可以包括下述情形：其中，波形是同步的；或者其中，兩個或更多個波形的頻率是相同的并且它們的正峰值和負峰值同時出現。術語“抵消”可以包括下述情形：其中，兩個或更多個波形異相約180度且具有相同頻率和幅度。

在一些實施例中，柔性襯底可以是多層印刷電路板（PCB）。第一端子可以經由多層PCB上與天線跡線不同的層電耦合到芯片位置上的IC。這可以允許如圖9和11中所示的跡線重疊而不將跡線電耦合在一起。此外，如圖6和7中所示的到電池組的正端子和負端子的引線也可以處于多層PCB的單獨層上，以促進引線與天線跡線的交叉。

實驗測試

具有指示器電路的示例性AA電池組被組裝。該電池組是具有金屬外殼的鎳金屬氫化物可再充電電池組。該電池組包括正端子和負端子。薄鐵氧體材料的層覆蓋電池組的金屬外殼的圓柱軸的表面。柔性天線緊密地卷繞在鐵氧體覆蓋的金屬外殼的圓柱軸周圍。具有板上模數轉換器（ADC）的無源ISO15693 RFID使能硅芯片電連接到天線。用于將天線的諧振頻率與RFID讀取器的諧振頻率（13.56MHz）嚴密地匹配的調諧電容器電連接到集成電路。由680kΩ電阻器和360kΩ電阻器構成的分壓器連接在電池組的正端子與系統接地之間。分壓器的輸出連接到IC的ADC輸入。

電池組A包括指示器電路，其中ADC輸入通過分壓器連接到電池組的正端子。電池組A的指示器電路的IC的系統接地不連接到接地平面或與接地平面接近。電池組B包括指示器電路，其中ADC輸入通過分壓器連接到電池組的正端子。電池組B的指示器電路的IC的系統接地通過作為20kΩ電阻器的解耦器部件連接到電池組的金屬外殼。電池組C包括指示器電路，其中ADC輸入通過分壓器連接到電池組的正端子。電池組C的指示器電路的IC的系統接地直接連接到電池組的金屬外殼。

示例性電池組內的每一個指示器電路的讀取范圍由讀取范圍測試來評估。讀取范圍測試包括：經由智能電話來與RFID使能集成電路通信，該RFID使能集成電路附接到與電池組電通信的指示器電路內的天線。通過將智能電話和電池組的長軸、中心點和相對旋轉進行對準來找到最大讀取范圍。在智能電話上使用NFC使能應用的情況下記錄針對每一個配置的最大讀取范圍。通過測量在智能電話與指示器電路之間建立成功通信的最遠距離來確定最大讀取范圍。為了測量最大讀取范圍，通過使用低電容率的非金屬間隔部來使指示器電路和電話分離所設置的距離。智能電話試圖發起與指示器電路的通信。成功通信被視為在電話能夠接收到并理解指示器電路的包含其唯一標識號碼（UID）和電壓讀取的響應的情況下已經發生。電話與天線之間的距離連續增加，直到通信不再被建立為止。所測量出的距離是電話的背面和天線的與電話最近的表面之間的距離。讀取范圍測試是在室溫處在實驗室中被執行的。

電池組A的最大讀取范圍被確定為28.0mm。電池組C的最大讀取范圍被確定為9mm或者電池組A的最大讀取范圍的約32%。電池組B的最大讀取范圍被確定為27.7mm或者電池組A的最大讀取范圍的約99%。電池組B（其包括一指示器電路，該指示器電路包括本發明的解耦器部件）的讀取范圍具有近似等于電池組A的讀取范圍，并且在有電池組的金屬外殼（接地平面）的情況下未展現出讀取范圍的顯著減小。

本文中公開的尺寸和值不應被理解為嚴格限于所記載的精確數值。代替地，除非另有指定，每一個這樣的尺寸意圖意味著所記載的值和圍繞該值的功能上等效的范圍這兩者。例如，被公開為“40mm”的尺寸意圖意味著“約40mm”。

本文中記載的每個文檔（包括任何交叉引用或相關專利或申請和本申請要求享有其優先權或權益的任何專利申請或專利）由此以其全部內容通過引用并入本文，除非被明確排除或另有限制。任何文檔的引用都不是對下述內容的承認：其為關于本文中公開或要求保護的任何發明的現有技術；或者，其單獨或以與一個或多個任何其它參考文獻的任何組合的方式教導、暗示或公開任何這樣的發明。此外，在本文檔中的術語的任何含義或定義與通過引用而并入的文檔中的相同術語的任何含義或定義沖突的程度上，本文檔中指派給該術語的含義或定義應當起支配作用。

盡管已經說明和描述了本發明的特定實施例，但是對本領域技術人員來說將顯而易見的是，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，可以作出各種其它改變和修改。因此，意圖是，在所附權利要求中覆蓋處于本發明范圍內的所有這樣的改變和修改。