高指向性宽频天线的制作方法

文档序号:7234364
专利名称:高指向性宽频天线的制作方法
技术领域
本发明关于一种天线,尤其关于一种适用于无线射频识别(Radio Frequency Identification, RFID)的高指向性宽频天线。
背景技术
无线射频识别(RFID)由无线射频识别芯片(RFID IC)及天线(Antenna)所 组成,其中无线射频识别芯片可以记录一些信息,如产品类别、位置、日期 等,要读写这些信息则是利用无线电波技术在一定范围内以非接触的方式对 无线射频识别芯片进行读写。由于无线射频识别具有以无线方式传输数据的 特性,因此无线射频识别己经被广泛地应用在各种领域,例如门禁管制、 联合票证、防窃(盗)应用、物流管理、宠物身份识别等。
请参阅图1,其为传统无线射频识别的天线架构示意图。如图所示,传 统无线射频识别的天线1包含环形部件ll(loop element)及辐射主体12,其中 环形部件11的第一馈入点lll(feedingpoint)与第二馈入点112之间会构成环 形路径(path),且利用环形部件11的一侧A处与辐射主体12进行耦合。辐 射主体12由耦合侧A处往两边延伸后在两边分别弯折多次,用以接收或产 生电波。无线射频识别芯片(未图标)连接于环形部件11的第一馈入点111与 第二馈入点112,通过第一馈入点111与第二馈入点112将能量传送到无线 射频识别的天线1,或将无线射频识别的天线1接收到的电波信号传送到无 线射频识别芯片。
环形部件11的第一馈入点111与第二馈入点112之间会产生等效电感 元件的特性,而无线射频识别芯片为电容特性,因此当无线射频识别芯片连 接于环形部件11的第一馈入点111与第二馈入点112时,会产生共轭匹配 的补偿效果,所以无线射频识别芯片可以有效地将能量传送到环形部件11, 而环形部件11再通过耦合(coupling)的方式将能量传送到辐射主体12。
然而,传统无线射频识别的天线1只使用单一谐振频率,因此天线的频
宽较小只能使用在单一频率上,且天线架构为非阵列式,所以天线指向性较 低,相对地使得无线射频识别读取距离较短。因此,如何发展一种可改善上 述现有技术缺失的适用于无线射频识别的高指向性宽频天线,实为目前迫切 需要解决的问题。

发明内容
本发明的目的之一在于提供一种适用于无线射频识别的高指向性宽频 天线,该天线使用两个谐振频率,因此天线的频宽较大可以使用在多个不同
频率的无线射频识别上,例如862MHz 1006MHz的频率。此外,天线架构 为阵列式,所以天线有较高的指向性,相对地使得无线射频识别的读取距离 较长。
为达上述目的,本发明之一较广义实施态样为提供一种高指向性宽频天 线,该高指向性宽频天线适用于无线射频识别且包含第一部件,由导体所 构成,且一端具有第一馈入点,其中第一馈入点取得的等效为电感特性;第 一辐射主体, 一端与第一部件连接,且另一端为耦合面;第二辐射主体,一 端具有第二馈入点,第二辐射主体由第二馈入点延伸至第一辐射主体的耦合
面,使第一辐射主体与第二辐射主体的能量通过耦合面相互传递;第三辐射 主体, 一端与第一辐射主体及第一部件连接,且另一端向外侧延伸;以及第 四辐射主体, 一端连接于第一辐射主体、第三辐射主体以及第一部件,且另 一端向外侧延伸。其中,第一辐射主体与第二辐射主体实现第一谐振频率, 第三辐射主体与第四辐射主体实现第二谐振频率。
上述的高指向性宽频天线,其中优选地,还包含一第五辐射主体,其一 端连接于该第一辐射主体、该第三辐射主体、该第四辐射主体以及该第一部 件,且另一端向外侧延伸。
上述的高指向性宽频天线,其中优选地,该第五辐射主体实现该第一谐 振频率。
上述的高指向性宽频天线,其中优选地,该第五辐射主体的长度实质上 为该第一谐振频率的四分之一波长。
上述的高指向性宽频天线,其中优选地,该第五辐射主体的延伸方向与 该第三辐射主体及该第四辐射主体的延伸方向实质上差90度。
上述的高指向性宽频天线,其中优选地,该第五辐射主体的外侧具有弯 折状和/或大于内侧宽度的辐射面。
上述的高指向性宽频天线,其中优选地,该第一辐射主体及该第二辐射 主体的长度实质上为该第一谐振频率的四分之一波长。
上述的高指向性宽频天线,其中优选地,该第三辐射主体及该第四辐射 主体的长度实质上为该第二谐振频率的四分之一波长。
上述的高指向性宽频天线,其中优选地,该第三辐射主体以及该第四辐 射主体的延伸方向与该第一辐射主体的延伸方向实质上差90度。
上述的高指向性宽频天线,其中优选地,该第三辐射主体以及该第四辐 射主体的外侧具有弯折状和/或大于内侧宽度的辐射面。
上述的高指向性宽频天线,其中优选地,该第一谐振频率小于该第二谐 振频率。
上述的高指向性宽频天线,其中优选地,该第一谐振频率实质上为890 赫兹,该第二谐振频率实质上为990赫兹。
上述的高指向性宽频天线,其中优选地,该第一部件的长度小于一第一 部件频率的四分之一波长,且该第一部件频率选自该第一谐振频率与该第二 谐振频率之间。
上述的高指向性宽频天线,其中优选地,该第一部件频率实质上为该第 一谐振频率与该第二谐振频率的中间频率。 '
上述的高指向性宽频天线,其中优选地,该第一辐射主体与该第三辐射 主体及该第四辐射主体的一天线间距实质上为该第一谐振频率或i系第二谐 振频率的四分之一波长。
综上所述,本发明的适用于无线射频识别的高指向性宽频天线使用两个 谐振频率,因此天线的频宽较大可以使用在多个不同频率的无线射频识别 (RFID)上;此外,天线架构为阵列式,所以天线有较高的指向性,相对地使 得无线射频识别的读取距离较长。


图1为传统无线射频识别的天线架构示意图。
图2为本发明的适用于无线射频识别的高指向性宽频天线的较佳实施例
的结构示意图。
图3为本发明的适用于无线射频识别的高指向性宽频天线的阻抗对频率 关系图。
图4为本发明的适用于无线射频识别的高指向性宽频天线的频率响应图。
图5为本发明的适用于无线射频识别的高指向性宽频天线的另一较佳实 施例的结构示意图。
其中,附图标记说明如下
l:无线射频识别的天线ll:环形部件
12:辐射主体lll:第一馈入点
112:第二馈入点2:高指向性宽频天线
21:第一部件211:第一馈入点
22:第一辐射主体22A:耦合面
23:第二辐射主体231:第二馈入点
24:第三辐射主体25:第四辐射主体
26:第五辐射主体d:天线间距
fl:第一谐振频率f2:第二谐振频率
A:耦合侧B:连接处
X:电抗R:电阻
具体实施例方式
体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。 应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化,其皆不脱离本发明 的范围,且其中的说明及附图在本质上为当作说明之用,而非用以限制本发 明。
请参阅图2,其为本发明的适用于无线射频识别的高指向性宽频天线的
较佳实施例的结构示意图。如图所示,本发明的高指向性宽频天线2包含第 一部件21、第一辐射主体22、第二辐射主体23、第三辐射主体24以及第四 辐射主体25。其中第一部件21由导体所构成,其一端为第一馈入点211。 于本实施实例中,第一部件21的长度小于四分之一波长,所以由第一馈入 点211取得的电路特性可以等效为电感特性。第一辐射主体22的一端与第 一部件21连接,另一端为耦合面22A。第二辐射主体23的一端为第二馈入 点231,且第二辐射主体23由第二馈入点231延伸至第一辐射主体22的耦 合面22A,因此第一辐射主体22与第二辐射主体23的能量可以通过耦合面 22A相互传递。第三辐射主体24的一端与第一辐射主体22及第一部件21 连接,另一端则向外侧延伸,且延伸方向与第一辐射主体22延伸方向差实 质上90度。第四辐射主体25的一端连接于第一辐射主体22、第三辐射主体 24以及第一部件21,另一端则向外侧延伸,且延伸方向同样与第一辐射主 体22延伸方向差实质上90度。
请再参阅图2,第一辐射主体22与第二辐射主体23实现第一谐振频率 fl,其长度为第一谐振频率fl的四分之一波长。此外,第三辐射主体24与 第四辐射主体25实现第二谐振频率f2,其长度为第二谐振频率G的四分之 一波长。于一些实施例中,第一谐振频率fl实质上小于第二谐振频率G。 此外,第一部件21的长度实质上小于第一部件频率的四分之一波长,其中 第一部件频率为第一谐振频率fl与第二谐振频率G之间任选。
于本实施例中,第一谐振频率fl与第二谐振频率G可分别为但不限于 890MHz(兆赫)与990MHz,且第一部件21的长度小于第一部件频率,例如 940MHz,的四分之一波长。其中,第一部件频率(940MHz)为第一谐振频率 fl与第二谐振频率f2的中间频率。由天线技术可知,在第一辐射主体22、 第三辐射主体24、第四辐射主体25以及第一部件21的连接处B其电气特 性等效为短路(short),在第一辐射主体22、第二辐射主体23、第三辐射主体 24以及第四辐射主体25的外侧其电气特性等效为开路(open),所以第一辐射 主体22与第三辐射主体24及第四辐射主体25中的电流会相差例如90度的 相差,同时空间也差例如卯度且天线间距d为第一谐振频率fl或第二谐振 频率f2的四分之一波长,因此本发明的高指向性宽频天线2具有阵列效果。
当然,为了使本发明的高指向性宽频天线2的面积更小,第三辐射主体
24及第四辐射主体25的外侧可以弯折多次,也就是第三辐射主体24及第四 辐射主体25的外侧可具有弯折状。于一些实施例中,若要增加辐射效果, 可以将第三辐射主体24及第四辐射主体25的外侧面加大,以增加第三辐射 主体24及第四辐射主体25的辐射量。此外,于其它实施例中,如图5所示, 本发明的高指向性宽频天线2还可以增加一个第五辅射主体26,以得到更好 的辐射效果,其中第五辐射主体26的一端连接于第一辐射主体22、第三辐 射主体24、第四辐射主体25以及第一部件21,另一端同样向外侧延伸,且 延伸方向与第三辐射主体24及第四辐射主体25的延伸方向差例如90度。 第五辐射主体26实现第一谐振频率fl ,所以长度为第一谐振频率fl的四分 之一波长。此外,于一些实施例中,第五辐射主体26的外侧可具有弯折状 和/或大于内侧宽度的辐射面。
请参阅图3,其为本发明的适用于无线射频识别的高指向性宽频天线的 阻抗对频率关系图。如图3所示,本发明的高指向性宽频天线2等效电抗包 含电阻R及电抗X,在第一谐振频率fl及第二谐振频率f2时,电阻R有一 峰值产生,此为谐振特性。在第一谐振频率fl及第二谐振频率f2之间电阻 R及电抗X的大小变化较小,相似于无线射频识别芯片(RFID IC)的阻抗特 性,因此在第一谐振频率fl及第二谐振频率G之间,本发明的高指向性宽 频天线2可以与无线射频识别芯片产生共轭匹配的补偿效果。
请参阅图4,其为本发明的适用于无线射频识别的高指向性宽频天线的 频率响应图。如图4所示,由于在第一谐振频率fl及第二谐振频率f2之间, 本发明的高指向性宽频天线2可以与无线射频识别芯片产生共轭匹配的补偿 效果,因此本发明的高指向性宽频天线2可使用的频率范围会落在第一谐振 频率fl及第二谐振频率f2之间,于本实施例中,第一谐振频率fl与第二谐 振频率f2分别为例如890MHz与990MHz,而本发明的高指向性宽频天线2 可使用的频率范围为例如862 MHz 1006 MHz,两者相差不大。
综上所述,本发明的适用于无线射频识别的高指向性宽频天线使用两个 谐振频率,因此天线的频宽较大可以使用在多个不同频率的无线射频识,IJ (RFID)上,例如862MHz 1006MHz的频率。此外,天线架构为阵列式,'所 以天线有较高的指向性,相对地使得无线射频识别的读取距离较长。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然而其并非用以限定本发明,任
何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种的更动与 润饰,因此本发明的保护范围当视权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1.一种高指向性宽频天线,适用于无线射频识别,该高指向性宽频天线至少包含一第一部件,由导体所构成,且其一端具有一第一馈入点,其中该第一馈入点取得的等效为电感特性;一第一辐射主体,其一端与该第一部件连接,且另一端为一耦合面;一第二辐射主体,其一端具有一第二馈入点,该第二辐射主体由该第二馈入点延伸至该第一辐射主体的该耦合面,使该第一辐射主体与该第二辐射主体的能量通过该耦合面相互传递;一第三辐射主体,其一端与该第一辐射主体及该第一部件连接,且另一端向外侧延伸;以及一第四辐射主体,其一端连接于该第一辐射主体、该第三辐射主体以及该第一部件,且另一端向外侧延伸;其中,该第一辐射主体与该第二辐射主体实现一第一谐振频率,该第三辐射主体与该第四辐射主体实现一第二谐振频率。
2. 如权利要求1所述的高指向性宽频天线,还包含一第五辐射主体,其 一端连接于该第一辐射主体、该第三辐射主体、该第四辐射主体以及该第一 部件,且另一端向外侧延伸。
3. 如权利要求2所述的高指向性宽频天线,其中该第五辐射主体实现该 第一谐振频率。
4. 如权利要求2所述的高指向性宽频天线,其中该第五辐射主体的长度 实质上为该第一谐振频率的四分之一波长。
5. 如权利要求2所述的高指向性宽频天线,其中该第五辐射主体的延伸 方向与该第三辐射主体及该第四辐射主体的延伸方向实质上差90度。
6. 如权利要求2所述的高指向性宽频天线,其中该第五辐射主体的外侧 具有弯折状和/或大于内侧宽度的辐射面。
7. 如权利要求1所述的高指向性宽频天线,其中该第一辐射主体及该第 二辐射主体的长度实质上为该第一谐振频率的四分之一波长。
8. 如权利要求1所述的高指向性宽频天线,其中该第三辐射主体及该第 四辐射主体的长度实质上为该第二谐振频率的四分之一波长。
9. 如权利要求1所述的高指向性宽频天线,其中该第三辐射主体以及该 第四辐射主体的延伸方向与该第一辐射主体的延伸方向实质上差90度。
10. 如权利要求1所述的高指向性宽频天线,其中该第三辐射主体以及该 第四辐射主体的外侧具有弯折状和/或大于内侧宽度的辐射面。
11. 如权利要求1所述的高指向性宽频天线,其中该第一谐振频率小于该 第二谐振频率。
12. 如权利要求1所述的高指向性宽频天线,其中该第一谐振频率实质上为890赫兹。
13. 如权利要求1所述的高指向性宽频天线,其中该第二谐振频率实质上 为990赫兹。
14. 如权利要求1所述的高指向性宽频天线,其中该第一部件的长度小于 一第一部件频率的四分之一波长,且该第一部件频率选自该第一谐振频率与 该第二谐振频率之间。
15. 如权利要求14所述的高指向性宽频天线,其中该第一部件频率实质 上为该第一谐振频率与该第二谐振频率的中间频率。
16. 如权利要求14所述的高指向性宽频天线,其中该第一辐射主体与该 第三辐射主体及该第四辐射主体的一天线间距实质上为该第一谐振频率或 该第二谐振频率的四分之一波长。
全文摘要
本发明公开了一种高指向性宽频天线。该天线包含第一部件,一端具有第一馈入点,该第一馈入点取得的等效为电感特性;第一辐射主体,一端与第一部件连接,且另一端为耦合面;第二辐射主体,一端具有第二馈入点,第二辐射主体由第二馈入点延伸至第一辐射主体的耦合面,使第一辐射主体与第二辐射主体的能量通过耦合面相互传递;第三辐射主体;以及第四辐射主体;其中,第一辐射主体与第二辐射主体实现第一谐振频率,第三辐射主体与第四辐射主体实现第二谐振频率。本发明的高指向性宽频天线使用两个谐振频率,因此天线的频宽较大,天线架构为阵列式,天线有较高的指向性,相对地使得无线射频识别的读取距离较长。
文档编号H01Q21/00GK101373856SQ200710142399
公开日2009年2月25日 申请日期2007年8月22日 优先权日2007年8月22日
发明者符一如, 罗永志, 陈跃仁 申请人:资茂科技股份有限公司
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