专利名称：圆极化天线的制作方法
圆极化天线技术领域
本发明是有关于一种天线，特别是指一种单馈入宽带圆极化天线。
背景技术：
随着无线射频技术(RFID)于物流应用的逐渐普及，收发货物不再需要繁复的人力清点统计，并且以RFID技术盘点货物以及统计库存也得以更快速且正确，而大大的降低库存过高或不足的控管风险，但此一优势必须建立在良好无误的射频讯号收发及辨识基础。在货物盘点的应用上，圆极化天线相较于线性极化天线更能克服多重路径差等非理想环境因素的干扰，所以更适合作为RFID技术的应用。
一般平面的圆极化天线设计可以分为单馈入及双馈入两种方式，该单馈入的方式如论文 “Circularly polarized microstrip antenna with a tuning stub,，，Electron.Lett., vol.34，pp.831-832，April 30, 1998.中所提及的于一单层介质基板设计的天线的辐射金属片内挖槽缝或是另外加入单个金属微扰片即可达成圆极化的设计，但该种设计方式却有3dB轴比(axial ratio)频宽偏窄(小于线性辐射频宽的三分之一)的缺点；并且，由于该种天线的金属微扰片或槽缝的数目都仅为单个，且该种天线的频宽偏窄，所以只要对该微扰片或槽缝微调都会造成圆极化辐射频带范围的大幅变动，进而增加设计时的困难度以及降低量产时的稳定度及良率。
所以为了进一步解决上述的缺点，一种如中华民国专利第200926521公开号的双馈入圆极化天线于是被提出，该种设计虽能解决圆极化频宽不足的问题，且较大的频宽特性对于天线结构上些微的变异所造成的频带偏移或频宽变化的变动的百分比就较低，而增加实际应用的稳定度及量产的良率，但该种双馈入圆极化天线却会因其使用的威金森功率分配器(Wilkinson power divider)或支路稱合器(branch-line coupler)等电路造成额外的功率损耗、设计的复杂度及量产成本。发明内容
因此，本发明的目的是提供一种可 以提供较大频宽且无需额外电路的圆极化天线设计。
于是，本发明的圆极化天线，包含接地部、主辐射片、两个微扰片及用以传递讯号的馈入单元。
该主辐射片间隔地重迭于该接地部之上。该等微扰片相间隔地从该主辐射片的周缘凸出且沿着将该主辐射片区分为两实质地相对称结构的第一直线排列。该馈入单元包括第一电位部及第二电位部，该第一电位部电连接于该接地部，该第二电位部电连接于该主辐射片。借助该等微扰片的配置，该辐射单元可共振出两极化方向实质地垂直的共振模态，且再通过调整该等微扰片的长度使该等共振模态的相位实质地相差九十度，即可达到圆极化操作。
本发明的功效为提供一种宽带且为单馈入式的圆极化天线，在不额外增加电路设计的情形下仍可具有宽带及量产稳定度的特性。
图1是本发明圆极化天线的较佳实施例的立体图，说明主辐射片为圆形； 图2是该较佳实施例的平面图，说明该主辐射片为圆环形； 图3是该较佳实施例的平面图，说明该主辐射片为方形； 图4是该较佳实施例的平面图，说明该主辐射片为方环形； 图5是该较佳实施例模拟的反射损失图； 图6是该较佳实施例模拟的史密斯图； 图7是该较佳实施例在频带内模拟的轴比值的变化图；及 图8是该较佳实施例在该频带内仿真的天线增益变化图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。
参阅图1至图4，是本发明圆极化天线的较佳实施例，该实施例的圆极化天线应用在920 MHz的操作频率，包含接地部1、主辐射片2、两个微扰片3、第一匹配凸部4、第二匹配凸部5，及用以传递讯号的馈入单元6。
该接地部I为金属材质并形成于第一基板7的表面71，该主辐射片2为金属材质并形成于第二基板8的表面81,且该第二基板8间隔地重迭于该第一基板7之上。在本实施例中该第一基板7及该第二基板8是玻璃纤维板(FR4)，但实际应用时也可以是别种可支撑该主辐射片2及该接地部I的其它非导体材质，或是并无该第一基板7及第二基板8而以其它方式固定该主辐射片2及该接地部I。该主辐射片2的形状除了图1所示的圆形，也可以是如图2所示的圆环形、图3所示的方形或图4所示的方环形。
该等微扰片3相间隔地从该主辐射片2的周缘21凸出且沿着将该主辐射片2区分为两实质地相对称结构的第一直线LI排列。
该第一匹配凸部4及该第二匹配凸部5用以调整阻抗匹配，且该第一匹配凸部4与该第二匹配凸部5分别自该主辐射片2的周缘21沿着将该主辐射片2区分为另外两个相对称结构的第二直线L2排列。
该馈入单元6包括第一电位部61及第二电位部62，该第一电位部61电连接于该接地部1，该第二电位部62经由该第一匹配凸部4电连接于该主辐射片2。
在本实施例的说明中该馈入单元6包括五十欧姆的SMA接头6’，该第一电位部61具有该SMA接头6’的屏蔽层611，该第二电位部62具有该SMA接头6’的探针621。该SMA接头6’的探针621与该接地部I不接触地经由该第一匹配凸部4电连接于该主辐射片2。
借助该等微扰片3的配置，使该第一直线LI与该第二直线L2大概呈正四十五度的夹角Θ，则该圆极化天线可共振出两极化方向实质地垂直的共振模态，且再通过调整该等微扰片3的长度使该等共振模态的相位实质地相差九十度，即可达到圆极化操作。此外，该图1的设计为右旋圆极化(RHCP)天线，但也可以依相同的设计概念将右旋圆极化(RHCP)改成左旋圆极化(LHCP)，其中仅需改变该第一直线LI与该第二直线L2的夹角Θ为负四十五度即可。
参阅图6至图9，是图1的圆极化天线的仿真结果。
参阅图6，是该圆极化天线的反射损失图。该天线的阻抗频宽以反射损失10 dB定义时，该圆极化天线的阻抗频宽为50 MHz (890^940 MHz)。
参阅图7,是该圆极化天线的史密斯图(smith chart)。由图中的尖点A可以知道该圆极化天线确实产生两个频率相邻的共振模态。
参阅图8，是该圆极化天线于操作频带内的轴比值。该轴比频宽以3dB定义时的频宽为21 MHz (907^928 MHz)。所以本实施例的圆极化频宽(21 MHz)相较于线性辐射频宽(50 MHz)可达百分之四十二，相较习知单馈入单微扰片的圆极化天线的3dB轴比频宽仅为线性辐射频宽的三分之一为宽。
参阅图9，该圆极化天线于接地部I面积为100x100 mm2时，该操作频带内的辐射增益(gain)均高于8 dBi。
综上所述，本实施例包含两微扰片3的单馈入圆极化天线相较于习知单微扰片的单馈入设计具有较宽的圆极化轴比频宽，并能降低其结构变化时所造成的频带偏移百分t匕，相较于双馈入天线可免除功率分配器所造成的路径损失而提高辐射增益并降低设计复杂度与量产成本，故确实能达成本发明的目的。
上面所述的仅为本发明的较佳实施例而已，而不能以此限定本发明实施的范围，即凡是按照本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修改，都仍属于本发明专利涵盖的范围。
部件符号说明:1...............接地部2...............主辐射片21..............周缘3...............微扰片4...............第一匹配凸部5...............第二匹配凸部6...............馈入单元6，..............SMA接头61..............第一电位部 611............屏蔽层62..............第二电位部621............探针L1.............第一直线L2.............第二直线
权利要求
1.一种圆极化天线，包含: 接地部; 主辐射片，间隔地重迭于该接地部之上 '及 两个微扰片，相间隔地从该主辐射片的周缘凸出且沿着将该主辐射片区分为两相对称结构的第一直线排列；及 用以传递讯号的馈入单元，包括第一电位部及第二电位部，该第一电位部电连接于该接地部，该第二电位部电连接于该主辐射片， 借助该等微扰片的配置，该辐射单元能够共振出两极化方向垂直的共振模态，且再通过调整该等微扰片的长度使该等共振模态的相位相差九十度，从而能够达到圆极化操作。
2.根据权利要求1所述的圆极化天线，其中，该主辐射片为圆形或圆环形。
3.根据权利要求1所述的圆极化天线，其中，该主辐射片为方形或方环形。
4.根据权利要求1所述的圆极化天线还包括用以调整阻抗匹配的第一匹配凸部，该馈入单元的第二电位部经由该第一匹配凸部电连接到该主辐射片。
5.根据权利要求4所述的圆极化天线还包括自该主辐射片的周缘向外延伸的第二匹配凸部，该第一匹配凸部与该第二匹配凸部分别自该主辐射片的周缘沿着将该主辐射片区分为另外两个相对称结构的第二直线排列。
6.根据权利要求1所述的圆极化天线，其中，该馈入单元包括五十欧姆的SMA接头，该第二电位部具有该接头的探针，该第一电位部具有该接头的屏蔽层。
全文摘要
一种圆极化天线，包含接地部、主辐射片、两个微扰片及用以传递讯号的馈入单元。该主辐射片间隔地重迭于该接地部之上。该等微扰片相间隔地从该主辐射片的周缘凸出且沿着将该主辐射片区分为两实质地相对称结构的第一直线排列。该馈入单元包括第一电位部及第二电位部，该第一电位部电连接于该接地部，该第二电位部电连接于该主辐射片。借助该等微扰片的配置，该辐射单元可共振出两极化方向实质地垂直的共振模态，且再通过调整该等微扰片的长度使该等共振模态的相位实质地相差九十度，即可达到圆极化操作。
文档编号H01Q1/36GK103165972SQ20111041858
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者谭玮, 林长春, 陈松琳, 陈华明, 许瑞展, 陈建宏 申请人:中国钢铁股份有限公司