平面天线的制作方法_2

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设计波长的间隔处的位置之间相反。因此,当两个谐振器被以半个设计波长的间隔布置在相对于导体12的宽度方向而言的相同侧时,流经两个谐振器的电流具有相反的相位,即流动电流的方向相反。因此,由两个谐振器产生的电场彼此抵消。相比之下,当两个谐振器被以设计波长的整数倍的间隔布置在相对于导体12的宽度方向而言的相同侧时,流经两个谐振器的电流同相,即流动电流的方向相同。类似地,当两个谐振器被布置成使得以半个设计波长的间隔将导体12夹在其间时,流经两个谐振器的电流的方向也相同。当流经两个谐振器的电流的方向相同时,由谐振器产生的相应的电场彼此增强。相应地,在本实施例中,以使得将导体12夹在其间的方式来交替地布置谐振器。两个相邻谐振器被布置为使得这两个相邻谐振器的一端分别位于导体12的两个相邻节点附近可以电磁耦合到导体12的范围内。相应地,在两个相邻谐振器的端部电磁耦合到导体12的这一侧的、两个相邻谐振器的端部之间的间隔近似为半个设计波长。具体地,谐振器13-1被布置在离开放端12b为半个设计波长λ /2距离的位置附近。谐振器13-2被布置在与谐振器13-1相同侧的离谐振器13-1为λ的距离的位置附近。相比之下,谐振器13-3和谐振器13-4被布置在导体12的与谐振器13-1和谐振器13-2相对的侧的离谐振器13-1和谐振器13-2分别为λ /2的距离的位置附近。也就是说,谐振器13-3和谐振器13-4被布置在离开放端12b分别为λ和2 λ的位置附近。
[0047]如图3所示,谐振器13-1至13-4中的每个谐振器形成为环形,并且沿纵向方向具有近似为半个设计波长的长度。由架天线I辐射或接收的无线电波导致流经每个谐振器的电流是交流电,因此,对于交流电的每半个波长相位反向,也就是说电流的方向相反。因此,在形成为环形的、沿纵向方向具有近似为半个设计波长的长度的谐振器中,在沿该谐振器的纵向方向的两个部分中流动的电流的方向相同。因此,在两个部分处分别产生的电场可以彼此增强。
[0048]下面将描述架天线I的天线特性的模拟结果。图4是架天线I的平面图,其示出了用于模拟的元件的尺寸。图5是描绘架天线I的S参数的频率特性的模拟结果的曲线图。图6是描绘在架天线I的表面的附近形成的电场的模拟结果的图示。在该模拟中,形成基板10的电介质的相对介电常数ε r为4.0,并且电介质的介电损耗正切tan δ为0.01。地电极11、导体12以及谐振器13-1至13-4全部是由铜(电导率σ = 5.8X107S/m)形成的。
[0049]如图4所示,基板10沿导体12的纵向方向具有500mm的长度,并且沿与导体12的纵向方向正交的方向具有240mm的长度。基板10的厚度为3mm。导体12的宽度是6mm,并且从馈电点12a到开放端12b的长度为417mm。形成谐振器13_1至13_4中的每个谐振器的导体的宽度是3_,并且该导体的沿每个谐振器的纵向方向的两条线之间的间隔为5_。此外,沿每个谐振器的纵向方向的长度为85_ (沿环的内侧的纵向方向的间隔是79_)。从导体12的开放端12b到谐振器13-1的距离是84mm。此外,谐振器13_1与谐振器13_2之间的间隔以及谐振器13-3与谐振器13-4之间的间隔各自均为171_。从谐振器13_4到馈电点12a的距离是40mm。
[0050]在图5中,横轴代表频率[GHz],而纵轴代表Sll参数的值[dB]。曲线图500描绘了通过使用有限积分技术模拟电磁场而获得的架天线I的Sll参数的频率特性。如曲线图500所示,发现在架天线I中,Sll参数在RFID系统中使用的900MHz频带中的大约930MHz处在-1OdB处或在-1OdB以下,这被认为指示良好的天线特性。
[0051]在图6中,曲线图600描绘了在架天线I的表面上方30cm的位置处的与架天线I的表面平行的平面的电场的强度分布。注意,假设无线电波的频率为930MHz。在曲线图600中,密度越高的地方,电场越强。如曲线图600所示,发现电场不仅在沿导体12的纵向方向的方向上均匀地延伸,还在与导体12的纵向方向正交的方向上均匀地延伸。
[0052]如上所述,在该架天线中,微带天线的一端形成为开放端,因此流经微带天线的电流形成驻波。在驻波的节点附近,一个或更多个谐振器被布置在与形成微带线的导体相同的平面上,因此微带天线和谐振器电磁耦合。因此,在该架天线中,无线电波可以从微带天线和每个谐振器二者辐射,或者可以由微带天线和每个谐振器二者接收。这可以提高架天线的表面附近的电场的均匀性,并且可以增加该电场的强度。此外,在该架天线中,谐振器与形成微带线的导体布置在同一平面上。因此,不需要以多层结构来形成基板。为此,该架天线可以抑制制造成本。
[0053]注意,根据修改,与导体12的馈电点12a相对的端点12b可以例如通过形成在基板10中的通孔而被短路到地电极11。在该情况下,端点12b用作流经微带线的电流的固定端。因此,在将端点12b用作固定端的情况下,识别流经导体12的电流的节点的位置。换言之,离端点12b沿导体12的纵向方向的距离为(1/4+η/2) λ (其中,η是零或大于零的整数,并且λ是设计波长)的位置是节点位置。所有的谐振器沿导体12的纵向方向从离端点12b为1/4 λ的位置开始按顺序地、以将导体12夹在其间的方式交替地布置,以使得相邻谐振器之间的间隔为λ/2。
[0054]根据另一修改,每个谐振器的形状不仅限于环形。图7是根据该修改的架天线2的平面图。架天线2与根据前述实施例的架天线I的不同之处仅在于谐振器的形状。相应地,下面将描述谐振器。在该修改中,如图7所示,谐振器23-1至23-4中的每个谐振器是形成为发夹的形状的偶极天线,并且其与图1中描绘的谐振器13-1至13-4中的每个谐振器的不同之处在于远离于导体12的那一侧的那一端是开口的。然而,同样在该示例中,谐振器23-1至23-4中的每个谐振器的纵向方向上的长度被设置为半个设计波长。这些谐振器以将导体12夹在其间的方式交替地布置在基板10的上表面上。两个相邻的谐振器被布置成使得这两个相邻的谐振器在这些谐振器电磁耦合到导体12的那一侧的端部之间的间隔是半个设计波长。换言之,两个相邻的谐振器被布置成使得这两个相邻的谐振器各自的一端分别位于导体12的两个相邻节点附近可以电磁耦合到导体12的范围内。
[0055]图8是描绘架天线2的S参数的频率特性的模拟结果的曲线图。图9是描绘在架天线2的表面附近形成的电场的模拟结果的图示。注意,在图8和图9的模拟中,假设每个元件的尺寸和电气特性与第一实施例的模拟中的每个元件的尺寸和电气特性相同。
[0056]在图8中,横轴代表频率[GHz],而纵轴代表Sll参数的值[dB]。曲线图800描绘了通过使用有限积分技术模拟电磁场而获得的架天线2的Sll参数的频率特性。如曲线图800所示,发现在架天线2中,Sll参数在大约940MHz处近似为_10dB。
[0057]在图9中,曲线图900描绘了在架天线2的表面上方30cm的位置处的与架天线2的表面平行的平面的电场的强度分布。然而,注意,假设无线电波的频率为940MHz。在曲线图900中,密度越高的地方,电场越强。如曲线图900所示,发现电场不仅在沿导体12的纵向方向的方向上均匀地延伸,还在与导体12的纵向方向正交的方向上均匀地延伸。
[0058]谐振器可以是具有半个设计波长的长度的偶极天线。图10是根据该修改的架天线3的平面图。架天线3与根据第一实施例的架天线I的不同之处仅在于谐振器的形状。相应地,下面将描述谐振器。在该修改中,谐振器33-1至33-4中的每个谐振器是由线性导体形成的偶极天线。然而,同样在该示例中,将谐振器33-1至33-4中的每个谐振器的纵向方向上的长度设置为半个设计波长。这些谐振器以使得将导体12夹在其间的方式交替地布置在基板10的上表面上。两个相邻的谐振器被布置成使得这两个相邻的谐振器在这些谐振器电磁耦合到导体12的那一侧的端部之间的间隔是半个设计波长。换言之,两个相邻的谐振器被布置成使得这两个相邻的谐振器各自的一端分别位于导体12的两个相邻节点附近可以电磁耦合到导体12的范围内。在该修改中,为了使谐振器33-1至33-4中的每个谐振器电磁耦合到微带线,形成微带线的导体12与每个谐振器之间的间隔优选地窄于导体与根据第一实施例或前述修改的谐振器之间的间隔。
[0059]图11是描绘架天线3的S参数的频率特性的模拟结果的曲线图。图12是描绘在架天线3的表面附近形成的电场的模拟结果的图示。注意,在图11和图12的模拟中,每个元件的尺寸和电气特性与第一实施例的模拟中的每个元件的尺寸和电气特性的不同之处仅在于谐振器的尺寸和布置。在该模拟中,形成谐振器33-1至33-4中的每个谐振器的导体的宽度是15mm,并且每个谐振器的沿其纵向方向的长度为83.3mm。此外,谐振器33_1与谐振器33-2之间的间隔以及谐振器33-3与谐振器33-4之间的间隔各自均被假设为167mm。假设从馈电点12a到谐振器33-2和谐振器33_4的距离分别为129mm和38mm。此外,假设每个谐振器与导体12之间的间隔为1.5_。
[0060]在图11中,横轴代表频率[GHz],而纵轴代表Sll参数的值[dB]。曲线图1100描绘了通过使用有限积分技术模拟电磁场而获得的架天线3的Sll参数的频率特性。如曲线图1100所示,发现在架天线3中,Sll参数在930MHz周围处在-1OdB处或-1OdB以下。
[0061]在图12中,曲线图1200描绘了在架天线3的表面上方30cm的位置处的与架天线3的表面平行的平面的电场的强度分布。然而,注意,假设无线电波的频率为940MHz。在曲线图1200中,密度越高的地方,电场越强。如曲线图1200所示,发现电场不仅在沿导体12的纵向方向的方向上均匀地延伸,还在与导体12的纵向方向正交的方向上均匀地延伸。
[0062]注意,在前述实
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