天线结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种天线结构，尤其涉及一种应用在短距离无线通讯的天线结构。


背景技术：

2.射频辨识(radio frequency identification，rfid)技术是利用具有天线的射频识别读取器(rfid reader)产生电磁场或发射电磁波至射频识别标签(rfid tag)，射频识别标签接收到电磁波或感应到电磁场后可以产生回应的电磁场或电磁波供射频识别读取器来识别。通过射频辨识技术进行无线识别的方式已广泛用于自动化生产设备、仓储管理、电子收费等用途。
3.天线是射频识别读取器的重要元件，天线的设计大大地影响无线识别的效率。现有的天线依据传输的距离分为远场天线(far field antenna)及近场天线(near field antenna)，其中远场天线用于发射或接收远场电磁波，因此较着重于增益的大小；而近场天线大多使用于射频识别读取器，其利用电磁耦合的方式来读取待测物的内存资料，因此，近场天线更重视的是电磁场强度。


技术实现要素：

4.本实用新型是针对一种天线结构，其可提供分布均匀的近距离磁场，且具有较高的感应灵敏度及感应正确率。
5.本实用新型的一种天线结构包括多个辐射部以及多个延伸部。辐射部彼此分离且排列成圆形。延伸部连接辐射部且往圆形的圆心延伸。两相邻的辐射部的两顶端之间的第一间隙等于两相邻的延伸部的两底端之间的第二间隙。
6.在本实用新型的实施例中，上述第一间隙的范围介于0.5毫米至4毫米。
7.在本实用新型的实施例中，上述的辐射部与延伸部为一体成形的结构。
8.在本实用新型的实施例中，上述的每一辐射部具有彼此相对的第一弧形边缘与第二弧形边缘。第一弧形边缘的长度大于第二弧形边缘的长度。延伸部分别连接第二弧形边缘的相对两侧。
9.在本实用新型的实施例中，上述的第一弧形边缘至第二弧形边缘的最短距离介于34毫米至40毫米之间。
10.在本实用新型的实施例中，上述的每一辐射部的形状为扇形。
11.在本实用新型的实施例中，上述的两相邻的第一间隙的延伸方向与圆心的夹角为90度。
12.在本实用新型的实施例中，上述的辐射部其中的一者具有开口，以将辐射部区分为第一辐射部与第二辐射部。开口的口径等于第一间隙。
13.在本实用新型的实施例中，上述的每一延伸部包括第一延伸部与第二延伸部，且第一延伸部垂直连接第二延伸部。
14.在本实用新型的实施例中，上述的第一延伸部的长度介于29毫米至32毫米。
15.在本实用新型的实施例中，上述的第二延伸部的长度介于8毫米至15毫米。
16.在本实用新型的实施例中，上述的每一延伸部的形状为l型。
17.在本实用新型的实施例中，上述的每一延伸部的l型以第二间隙相隔，并且背对背呈左右反置结构。
18.在本实用新型的实施例中，上述的每一辐射部的厚度与每一延伸部的厚度介于0.018毫米至0.07毫米。
19.在本实用新型的实施例中，上述的第一辐射部与第二辐射部以传输线作馈电线路连结。
20.在本实用新型的实施例中，上述的传输线为sam接头、n
‑
type接头或tnc接头。
21.在本实用新型的实施例中，上述的天线结构还包括载体，且辐射部与延伸部配置于载体上。
22.在本实用新型的实施例中，上述的载体的形状包括正方形或圆形。
23.在本实用新型的实施例中，上述的载体的边长或直径介于160毫米至180毫米。
24.在本实用新型的实施例中，上述的载体的厚度介于1.5毫米至2.5毫米。
25.基于上述，在本实用新型的天线结构的设计中，天线结构的辐射部彼此分离且排列成圆形，可达到彼此共振的效果，且于天线结构的上方产生一个近距离的磁场。此外，天线结构的延伸部连接辐射部且往圆形的圆心延伸，可使磁场均分布均匀。简而言之，本实用新型的天线结构可提供分布均匀的近距离磁场，且具有较高的感应灵敏度及感应正确率。
26.为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
27.图1是依照本实用新型的一实施例的一种天线结构的俯视示意图；
28.图2是图1的hfss电脑模拟天线结构测试的频率与阻抗值曲线图；
29.图3是图1的hfss电脑模拟天线结构测试的频率与损耗值曲线图。
30.附图标记说明
31.10:传输线；
32.100:天线结构；
33.110a、110b、110c、110d:辐射部；
34.112:第一弧形边缘；
35.114:第二弧形边缘；
36.113:开口；
37.115:第一辐射部；
38.117:第二辐射部；
39.120:延伸部；
40.122:第一延伸部；
41.124:第二延伸部；
42.130:载体；
43.a:夹角；
44.c:圆心；
45.d:口径；
46.l:最短距离；
47.l1、l2:长度；
48.g1:第一间隙；
49.g2:第二间隙；
50.t:边长。
具体实施方式
51.现将详细地参考本实用新型的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在图式和描述中用来表示相同或相似部分。
52.图1是依照本实用新型的一实施例的一种天线结构的俯视示意图。请参考图1，在本实施例中，天线结构100包括多个辐射部(示意地绘示四个辐射部110a、110b、110c、110d)以及多个延伸部(示意地绘示八个延伸部120)。辐射部110a、110b、110c、110d彼此分离且排列成圆形。延伸部120连接辐射部110a、110b、110c、110d且往圆形的圆心c延伸。两相邻的辐射部的两顶端之间110a、110b的第一间隙g1等于两相邻的延伸部120的两底端之间的第二间隙g2。较佳地，第一间隙g1的范围例如是介于0.5毫米至4毫米。
53.详细来说，在本实施例中，每一辐射部(如辐射部110a)具有彼此相对的第一弧形边缘112与第二弧形边缘114。第一弧形边缘112的长度大于第二弧形边缘114的长度，其中第一弧形边缘112与第二弧形边缘114以共圆心的方式设置。较佳地，第一弧形边缘112至第二弧形边缘114的最短距离l例如是介于34毫米至40毫米之间。如图1所示，本实施例的每一辐射部110a、110b、110c、110d的形状例如是扇形，且各扇形的外径(即第一弧形边缘112至圆心c的距离)相同，且内径(即第二弧形边缘114至圆心c的距离)也相同。
54.再者，本实施例的辐射部110c具有开口113，以将辐射部110c区分为第一辐射部115与第二辐射部117，来作为馈电电路连接使用。较佳地，开口113的口径d等于第一间隙g1，意即开口113的口径d的范围例如是介于0.5毫米至4毫米。如图1所示，传输线10可连接至第一辐射部115与第二辐射部117，其中传输线10可为sam接头、n
‑
type接头或tnc接头，于此并不加以限制。
55.特别是，在本实施例中，两相邻的辐射部110a、110b、110c、110d之间的第一间隙g1可作为辐射部110a、110b、110c、110d彼此互相耦合的间隙，可达到彼此共振的效果，并在于天线结构100的上方产生一个近距离的磁场。此处，两相邻的第一间隙g1的延伸方向与圆心c的夹角a例如为90度，意即四个扇形(即辐射部110a、110b、110c、110d)间隙与圆心的夹角各为90度。
56.请再参考图1，本实施例的延伸部120分别连接第二弧形边缘114的相对两侧，意即每一个辐射部110a、110b、110c、110d连接二个延伸部120。每一延伸部120包括第一延伸部122与第二延伸部124，其中第一延伸部122垂直连接第二延伸部124。意即，每一延伸部120的形状例如是l型，且每一延伸部的l型以第二间隙g2相隔，并且背对背呈左右反置结构。较佳地，第一延伸部122的长度l1介于29毫米至32毫米，而第二延伸部124的长度l2介于8毫米
至15毫米。l型的延伸部120位于辐射部110a、110b、110c、110d所排列成的圆形内部，可使整体天线结构100能够有理想的阻抗做调节，并做均匀的磁场分布。
57.在本实施例中，辐射部110a、110b、110c、110d与延伸部120较佳地为一体成形的结构，其中辐射部110a、110b、110c、110d与延伸部120例如是通过蚀刻或印刷而成。辐射部110a、110b、110c、110d的材质与延伸部120的材质例如是铜、银或导电油墨，但不以此为限。每一辐射部110a、110b、110c、110d的厚度与每一延伸部120的厚度例如是介于0.018毫米至0.07毫米。
58.此外，请再参考图1，本实施例的天线结构100还包括载体130，其中辐射部110a、110b、110c、110d与延伸部120配置于载体130上。载体130的材质例如是纸质材料、陶瓷、环氧树脂玻璃纤维板、聚酰亚胺(pi)、聚酯(pet)、聚胺基甲酸酯(pu)、聚碳酸酯(pc)、聚乙烯(pe)或聚丙烯(pp)，但不以此为限。此处，载体130的形状例如是正方形，较佳地，载体130的边长t例如是介于160毫米至180毫米。当然，于其他未绘示的实施例中，在载体的形状亦可为圆形，且载体的直径例如是介于160毫米至180毫米。另外，载体130的厚度例如是介于1.5毫米至2.5毫米，意即本实施例的天线结构100具有体积小的优势。在固定时，可在载体130上挖孔并使用相关零件固定于装置上，或是在载体130背面(即天线的相对面)，施加黏结层以固定于装置上，于此并不加以限制。
59.简而言之，本实施例是以四片像扇形的辐射部110a、110b、110c、110d来做为天线导体，且每个扇形之间的第一间隙g1可做为彼此互相耦合的间隙，可达到彼此共振的效果，并在天线结构100上方产生一个近距离的磁场。此外，天线结构100的延伸部120连接辐射部110a、110b、110c、110d且往圆形的圆心c延伸，可使磁场均分布均匀。因此，本实施例的天线结构100可提供分布均匀的近距离磁场，且具有较高的感应灵敏度及感应正确率。
60.在应用上，本实施例的天线结构100的接收范围小于30公分，可应用在无人商店或自动贩卖机。若商品置于货架上，则每样商品都可有自己的近场天线；若非置于货架上，则可于结账时将商品置于其上进行结账，可是商品的大小或多寡增加天线数量。更进一步来说，本实施例的天线结构100可应用在智慧货架，以近场感应读取，能让顾客或员工只要在感应设备上刷识别证，就可以取走架上的商品，配合后端大数据就可以进行扣款动作，及汇整出此交易的明细。
61.图2是图1的hfss电脑模拟天线结构测试的频率与阻抗值曲线图。理论上，在902mhz至928mhz频段中，阻抗趋近于50
±
10ω为理想值。在图2的hfss电脑模拟天线结构的阻抗测试中，取出902mhz至928mhz频段范围内的三个频率(标示为1、2、3)，测出其对应的阻抗值如表一，并由测试结果可知阻抗值都趋近于50
±
10ω符合理想值范围。
62.表一
63.hfss电脑模拟天线结构测试频率(ghz)阻抗值(ω)标示10.9041.26标示20.9142.41标示30.9243.68
64.图3是图1的hfss电脑模拟天线结构测试的频率与损耗值曲线图。理论上，在902mhz至928mhz频段中，损耗值(即讯号回馈损失值)要低于
‑
12db为理想值，意即损耗数值越低代表读取器发送给天线的能量能够越完全的传送出去。在hfss电脑模拟天线结构的损
耗测试中，取出902mhz至928mhz频段范围内的三个频率(标示为4、5、6)，测出其对应的损耗值(即讯号回馈损失值)如表二，并由测试结果可知损耗值都低于
‑
12db符合理想值范围。
65.表二
66.hfss电脑模拟天线结构测试频率(ghz)损耗值(db)标示40.90
‑
20.09标示50.91
‑
21.67标示60.92
‑
23.36
67.从另一方面来看，针对实际天线结构进行网仪实体测试，一样取出902mhz至928mhz频段范围内的三个频率(标示为7、8、9)，测试结果如表三，并由测试结果可知其对应的阻抗值都趋近于50
±
10ω，以及对应的损耗值都低于
‑
12db，因此都符合理想值范围。
68.表三
69.网仪实体测试频率(ghz)阻抗值(ω)损耗值(db)标示70.90256.971
‑
17.089标示80.91557.108
‑
19.957标示90.92855.228
‑
20.443
70.整体来说，天线匹配值的理想标准是阻抗值趋近于50
±
10ω且损耗值要低于
‑
12db，代表天线结构近的距离磁场分布均匀，且具有较高的感应灵敏度及感应正确率。请同时参考图2、图3以及下表四，经由hfss电脑模拟天线结构的测试以及实际天线的网仪实体测试的比较结果来看，其阻抗值都是趋近于50
±
10ω，且损耗值都低于
‑
12db，因此都在理想的标准的范畴内，即代表此天线结构近的距离磁场分布均匀，且具有较高的感应灵敏度及感应正确率。
71.表四
[0072][0073]
综上所述，在本实用新型的天线结构的设计中，天线结构的辐射部彼此分离且排列成圆形，可达到彼此共振的效果，且于天线结构的上方产生一个近距离的磁场。此外，天线结构的延伸部连接辐射部且往圆形的圆心延伸，可使磁场均分布均匀。简而言之，本实用新型的天线结构可提供分布均匀的近距离磁场，且具有较高的感应灵敏度及感应正确率。
[0074]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。