專利名稱：高指向性寬頻天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種天線，尤其關(guān)于一種適用于無線射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID)的高指向性寬頻天線。
背景技術(shù)：
無線射頻識別(RFID)由無線射頻識別芯片(RFID IC)及天線(Antenna)所 組成，其中無線射頻識別芯片可以記錄一些信息，如產(chǎn)品類別、位置、日期 等，要讀寫這些信息則是利用無線電波技術(shù)在一定范圍內(nèi)以非接觸的方式對 無線射頻識別芯片進(jìn)行讀寫。由于無線射頻識別具有以無線方式傳輸數(shù)據(jù)的 特性，因此無線射頻識別己經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在各種領(lǐng)域，例如門禁管制、 聯(lián)合票證、防竊(盜)應(yīng)用、物流管理、寵物身份識別等。
請參閱圖1，其為傳統(tǒng)無線射頻識別的天線架構(gòu)示意圖。如圖所示，傳 統(tǒng)無線射頻識別的天線1包含環(huán)形部件ll(loop element)及輻射主體12，其中 環(huán)形部件11的第一饋入點(diǎn)lll(feedingpoint)與第二饋入點(diǎn)112之間會構(gòu)成環(huán) 形路徑(path)，且利用環(huán)形部件11的一側(cè)A處與輻射主體12進(jìn)行耦合。輻 射主體12由耦合側(cè)A處往兩邊延伸后在兩邊分別彎折多次，用以接收或產(chǎn) 生電波。無線射頻識別芯片(未圖標(biāo))連接于環(huán)形部件11的第一饋入點(diǎn)111與 第二饋入點(diǎn)112，通過第一饋入點(diǎn)111與第二饋入點(diǎn)112將能量傳送到無線 射頻識別的天線1，或?qū)o線射頻識別的天線1接收到的電波信號傳送到無 線射頻識別芯片。
環(huán)形部件11的第一饋入點(diǎn)111與第二饋入點(diǎn)112之間會產(chǎn)生等效電感 元件的特性，而無線射頻識別芯片為電容特性，因此當(dāng)無線射頻識別芯片連 接于環(huán)形部件11的第一饋入點(diǎn)111與第二饋入點(diǎn)112時，會產(chǎn)生共軛匹配 的補(bǔ)償效果，所以無線射頻識別芯片可以有效地將能量傳送到環(huán)形部件11， 而環(huán)形部件11再通過耦合(coupling)的方式將能量傳送到輻射主體12。
然而，傳統(tǒng)無線射頻識別的天線1只使用單一諧振頻率，因此天線的頻
寬較小只能使用在單一頻率上，且天線架構(gòu)為非陣列式，所以天線指向性較 低，相對地使得無線射頻識別讀取距離較短。因此，如何發(fā)展一種可改善上 述現(xiàn)有技術(shù)缺失的適用于無線射頻識別的高指向性寬頻天線，實(shí)為目前迫切 需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種適用于無線射頻識別的高指向性寬頻 天線，該天線使用兩個諧振頻率，因此天線的頻寬較大可以使用在多個不同
頻率的無線射頻識別上，例如862MHz 1006MHz的頻率。此外，天線架構(gòu) 為陣列式，所以天線有較高的指向性，相對地使得無線射頻識別的讀取距離 較長。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明之一較廣義實(shí)施態(tài)樣為提供一種高指向性寬頻天 線，該高指向性寬頻天線適用于無線射頻識別且包含第一部件，由導(dǎo)體所 構(gòu)成，且一端具有第一饋入點(diǎn)，其中第一饋入點(diǎn)取得的等效為電感特性；第 一輻射主體， 一端與第一部件連接，且另一端為耦合面；第二輻射主體，一 端具有第二饋入點(diǎn)，第二輻射主體由第二饋入點(diǎn)延伸至第一輻射主體的耦合
面，使第一輻射主體與第二輻射主體的能量通過耦合面相互傳遞；第三輻射 主體， 一端與第一輻射主體及第一部件連接，且另一端向外側(cè)延伸；以及第 四輻射主體， 一端連接于第一輻射主體、第三輻射主體以及第一部件，且另 一端向外側(cè)延伸。其中，第一輻射主體與第二輻射主體實(shí)現(xiàn)第一諧振頻率， 第三輻射主體與第四輻射主體實(shí)現(xiàn)第二諧振頻率。
上述的高指向性寬頻天線，其中優(yōu)選地，還包含一第五輻射主體，其一 端連接于該第一輻射主體、該第三輻射主體、該第四輻射主體以及該第一部 件，且另一端向外側(cè)延伸。
上述的高指向性寬頻天線，其中優(yōu)選地，該第五輻射主體實(shí)現(xiàn)該第一諧 振頻率。
上述的高指向性寬頻天線，其中優(yōu)選地，該第五輻射主體的長度實(shí)質(zhì)上 為該第一諧振頻率的四分之一波長。
上述的高指向性寬頻天線，其中優(yōu)選地，該第五輻射主體的延伸方向與 該第三輻射主體及該第四輻射主體的延伸方向?qū)嵸|(zhì)上差90度。
上述的高指向性寬頻天線，其中優(yōu)選地，該第五輻射主體的外側(cè)具有彎 折狀和/或大于內(nèi)側(cè)寬度的輻射面。
上述的高指向性寬頻天線，其中優(yōu)選地，該第一輻射主體及該第二輻射 主體的長度實(shí)質(zhì)上為該第一諧振頻率的四分之一波長。
上述的高指向性寬頻天線，其中優(yōu)選地，該第三輻射主體及該第四輻射 主體的長度實(shí)質(zhì)上為該第二諧振頻率的四分之一波長。
上述的高指向性寬頻天線，其中優(yōu)選地，該第三輻射主體以及該第四輻 射主體的延伸方向與該第一輻射主體的延伸方向?qū)嵸|(zhì)上差90度。
上述的高指向性寬頻天線，其中優(yōu)選地，該第三輻射主體以及該第四輻 射主體的外側(cè)具有彎折狀和/或大于內(nèi)側(cè)寬度的輻射面。
上述的高指向性寬頻天線，其中優(yōu)選地，該第一諧振頻率小于該第二諧 振頻率。
上述的高指向性寬頻天線，其中優(yōu)選地，該第一諧振頻率實(shí)質(zhì)上為890 赫茲，該第二諧振頻率實(shí)質(zhì)上為990赫茲。
上述的高指向性寬頻天線，其中優(yōu)選地，該第一部件的長度小于一第一 部件頻率的四分之一波長，且該第一部件頻率選自該第一諧振頻率與該第二 諧振頻率之間。
上述的高指向性寬頻天線，其中優(yōu)選地，該第一部件頻率實(shí)質(zhì)上為該第 一諧振頻率與該第二諧振頻率的中間頻率。 '
上述的高指向性寬頻天線，其中優(yōu)選地，該第一輻射主體與該第三輻射 主體及該第四輻射主體的一天線間距實(shí)質(zhì)上為該第一諧振頻率或i系第二諧 振頻率的四分之一波長。
綜上所述，本發(fā)明的適用于無線射頻識別的高指向性寬頻天線使用兩個 諧振頻率，因此天線的頻寬較大可以使用在多個不同頻率的無線射頻識別 (RFID)上；此外，天線架構(gòu)為陣列式，所以天線有較高的指向性，相對地使 得無線射頻識別的讀取距離較長。


圖1為傳統(tǒng)無線射頻識別的天線架構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的適用于無線射頻識別的高指向性寬頻天線的較佳實(shí)施例
的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明的適用于無線射頻識別的高指向性寬頻天線的阻抗對頻率 關(guān)系圖。
圖4為本發(fā)明的適用于無線射頻識別的高指向性寬頻天線的頻率響應(yīng)圖。
圖5為本發(fā)明的適用于無線射頻識別的高指向性寬頻天線的另一較佳實(shí) 施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，附圖標(biāo)記說明如下
l:無線射頻識別的天線ll:環(huán)形部件
12:輻射主體lll:第一饋入點(diǎn)
112:第二饋入點(diǎn)2:高指向性寬頻天線
21:第一部件211:第一饋入點(diǎn)
22:第一輻射主體22A:耦合面
23:第二輻射主體231:第二饋入點(diǎn)
24:第三輻射主體25:第四輻射主體
26:第五輻射主體d:天線間距
fl:第一諧振頻率f2:第二諧振頻率
A:耦合側(cè)B:連接處
X:電抗R:電阻
具體實(shí)施例方式
體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的一些典型實(shí)施例將在后段的說明中詳細(xì)敘述。 應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的態(tài)樣上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明 的范圍，且其中的說明及附圖在本質(zhì)上為當(dāng)作說明之用，而非用以限制本發(fā) 明。
請參閱圖2，其為本發(fā)明的適用于無線射頻識別的高指向性寬頻天線的
較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本發(fā)明的高指向性寬頻天線2包含第 一部件21、第一輻射主體22、第二輻射主體23、第三輻射主體24以及第四 輻射主體25。其中第一部件21由導(dǎo)體所構(gòu)成，其一端為第一饋入點(diǎn)211。 于本實(shí)施實(shí)例中，第一部件21的長度小于四分之一波長，所以由第一饋入 點(diǎn)211取得的電路特性可以等效為電感特性。第一輻射主體22的一端與第 一部件21連接，另一端為耦合面22A。第二輻射主體23的一端為第二饋入 點(diǎn)231，且第二輻射主體23由第二饋入點(diǎn)231延伸至第一輻射主體22的耦 合面22A，因此第一輻射主體22與第二輻射主體23的能量可以通過耦合面 22A相互傳遞。第三輻射主體24的一端與第一輻射主體22及第一部件21 連接，另一端則向外側(cè)延伸，且延伸方向與第一輻射主體22延伸方向差實(shí) 質(zhì)上90度。第四輻射主體25的一端連接于第一輻射主體22、第三輻射主體 24以及第一部件21，另一端則向外側(cè)延伸，且延伸方向同樣與第一輻射主 體22延伸方向差實(shí)質(zhì)上90度。
請再參閱圖2，第一輻射主體22與第二輻射主體23實(shí)現(xiàn)第一諧振頻率 fl，其長度為第一諧振頻率fl的四分之一波長。此外，第三輻射主體24與 第四輻射主體25實(shí)現(xiàn)第二諧振頻率f2，其長度為第二諧振頻率G的四分之 一波長。于一些實(shí)施例中，第一諧振頻率fl實(shí)質(zhì)上小于第二諧振頻率G。 此外，第一部件21的長度實(shí)質(zhì)上小于第一部件頻率的四分之一波長，其中 第一部件頻率為第一諧振頻率fl與第二諧振頻率G之間任選。
于本實(shí)施例中，第一諧振頻率fl與第二諧振頻率G可分別為但不限于 890MHz(兆赫)與990MHz，且第一部件21的長度小于第一部件頻率，例如 940MHz，的四分之一波長。其中，第一部件頻率(940MHz)為第一諧振頻率 fl與第二諧振頻率f2的中間頻率。由天線技術(shù)可知，在第一輻射主體22、 第三輻射主體24、第四輻射主體25以及第一部件21的連接處B其電氣特 性等效為短路(short)，在第一輻射主體22、第二輻射主體23、第三輻射主體 24以及第四輻射主體25的外側(cè)其電氣特性等效為開路(open)，所以第一輻射 主體22與第三輻射主體24及第四輻射主體25中的電流會相差例如90度的 相差，同時空間也差例如卯度且天線間距d為第一諧振頻率fl或第二諧振 頻率f2的四分之一波長，因此本發(fā)明的高指向性寬頻天線2具有陣列效果。
當(dāng)然，為了使本發(fā)明的高指向性寬頻天線2的面積更小，第三輻射主體
24及第四輻射主體25的外側(cè)可以彎折多次，也就是第三輻射主體24及第四 輻射主體25的外側(cè)可具有彎折狀。于一些實(shí)施例中，若要增加輻射效果， 可以將第三輻射主體24及第四輻射主體25的外側(cè)面加大，以增加第三輻射 主體24及第四輻射主體25的輻射量。此外，于其它實(shí)施例中，如圖5所示， 本發(fā)明的高指向性寬頻天線2還可以增加一個第五輔射主體26，以得到更好 的輻射效果，其中第五輻射主體26的一端連接于第一輻射主體22、第三輻 射主體24、第四輻射主體25以及第一部件21，另一端同樣向外側(cè)延伸，且 延伸方向與第三輻射主體24及第四輻射主體25的延伸方向差例如90度。 第五輻射主體26實(shí)現(xiàn)第一諧振頻率fl ，所以長度為第一諧振頻率fl的四分 之一波長。此外，于一些實(shí)施例中，第五輻射主體26的外側(cè)可具有彎折狀 和/或大于內(nèi)側(cè)寬度的輻射面。
請參閱圖3，其為本發(fā)明的適用于無線射頻識別的高指向性寬頻天線的 阻抗對頻率關(guān)系圖。如圖3所示，本發(fā)明的高指向性寬頻天線2等效電抗包 含電阻R及電抗X，在第一諧振頻率fl及第二諧振頻率f2時，電阻R有一 峰值產(chǎn)生，此為諧振特性。在第一諧振頻率fl及第二諧振頻率f2之間電阻 R及電抗X的大小變化較小，相似于無線射頻識別芯片(RFID IC)的阻抗特 性，因此在第一諧振頻率fl及第二諧振頻率G之間，本發(fā)明的高指向性寬 頻天線2可以與無線射頻識別芯片產(chǎn)生共軛匹配的補(bǔ)償效果。
請參閱圖4，其為本發(fā)明的適用于無線射頻識別的高指向性寬頻天線的 頻率響應(yīng)圖。如圖4所示，由于在第一諧振頻率fl及第二諧振頻率f2之間， 本發(fā)明的高指向性寬頻天線2可以與無線射頻識別芯片產(chǎn)生共軛匹配的補(bǔ)償 效果，因此本發(fā)明的高指向性寬頻天線2可使用的頻率范圍會落在第一諧振 頻率fl及第二諧振頻率f2之間，于本實(shí)施例中，第一諧振頻率fl與第二諧 振頻率f2分別為例如890MHz與990MHz，而本發(fā)明的高指向性寬頻天線2 可使用的頻率范圍為例如862 MHz 1006 MHz，兩者相差不大。
綜上所述，本發(fā)明的適用于無線射頻識別的高指向性寬頻天線使用兩個 諧振頻率，因此天線的頻寬較大可以使用在多個不同頻率的無線射頻識，IJ (RFID)上，例如862MHz 1006MHz的頻率。此外，天線架構(gòu)為陣列式，'所 以天線有較高的指向性，相對地使得無線射頻識別的讀取距離較長。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任
何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與 潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種高指向性寬頻天線，適用于無線射頻識別，該高指向性寬頻天線至少包含一第一部件，由導(dǎo)體所構(gòu)成，且其一端具有一第一饋入點(diǎn)，其中該第一饋入點(diǎn)取得的等效為電感特性；一第一輻射主體，其一端與該第一部件連接，且另一端為一耦合面；一第二輻射主體，其一端具有一第二饋入點(diǎn)，該第二輻射主體由該第二饋入點(diǎn)延伸至該第一輻射主體的該耦合面，使該第一輻射主體與該第二輻射主體的能量通過該耦合面相互傳遞；一第三輻射主體，其一端與該第一輻射主體及該第一部件連接，且另一端向外側(cè)延伸；以及一第四輻射主體，其一端連接于該第一輻射主體、該第三輻射主體以及該第一部件，且另一端向外側(cè)延伸；其中，該第一輻射主體與該第二輻射主體實(shí)現(xiàn)一第一諧振頻率，該第三輻射主體與該第四輻射主體實(shí)現(xiàn)一第二諧振頻率。
2. 如權(quán)利要求1所述的高指向性寬頻天線，還包含一第五輻射主體，其 一端連接于該第一輻射主體、該第三輻射主體、該第四輻射主體以及該第一 部件，且另一端向外側(cè)延伸。
3. 如權(quán)利要求2所述的高指向性寬頻天線，其中該第五輻射主體實(shí)現(xiàn)該 第一諧振頻率。
4. 如權(quán)利要求2所述的高指向性寬頻天線，其中該第五輻射主體的長度 實(shí)質(zhì)上為該第一諧振頻率的四分之一波長。
5. 如權(quán)利要求2所述的高指向性寬頻天線，其中該第五輻射主體的延伸 方向與該第三輻射主體及該第四輻射主體的延伸方向?qū)嵸|(zhì)上差90度。
6. 如權(quán)利要求2所述的高指向性寬頻天線，其中該第五輻射主體的外側(cè) 具有彎折狀和/或大于內(nèi)側(cè)寬度的輻射面。
7. 如權(quán)利要求1所述的高指向性寬頻天線，其中該第一輻射主體及該第 二輻射主體的長度實(shí)質(zhì)上為該第一諧振頻率的四分之一波長。
8. 如權(quán)利要求1所述的高指向性寬頻天線，其中該第三輻射主體及該第 四輻射主體的長度實(shí)質(zhì)上為該第二諧振頻率的四分之一波長。
9. 如權(quán)利要求1所述的高指向性寬頻天線，其中該第三輻射主體以及該 第四輻射主體的延伸方向與該第一輻射主體的延伸方向?qū)嵸|(zhì)上差90度。
10. 如權(quán)利要求1所述的高指向性寬頻天線，其中該第三輻射主體以及該 第四輻射主體的外側(cè)具有彎折狀和/或大于內(nèi)側(cè)寬度的輻射面。
11. 如權(quán)利要求1所述的高指向性寬頻天線，其中該第一諧振頻率小于該 第二諧振頻率。
12. 如權(quán)利要求1所述的高指向性寬頻天線，其中該第一諧振頻率實(shí)質(zhì)上為890赫茲。
13. 如權(quán)利要求1所述的高指向性寬頻天線，其中該第二諧振頻率實(shí)質(zhì)上 為990赫茲。
14. 如權(quán)利要求1所述的高指向性寬頻天線，其中該第一部件的長度小于 一第一部件頻率的四分之一波長，且該第一部件頻率選自該第一諧振頻率與 該第二諧振頻率之間。
15. 如權(quán)利要求14所述的高指向性寬頻天線，其中該第一部件頻率實(shí)質(zhì) 上為該第一諧振頻率與該第二諧振頻率的中間頻率。
16. 如權(quán)利要求14所述的高指向性寬頻天線，其中該第一輻射主體與該 第三輻射主體及該第四輻射主體的一天線間距實(shí)質(zhì)上為該第一諧振頻率或 該第二諧振頻率的四分之一波長。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高指向性寬頻天線。該天線包含第一部件，一端具有第一饋入點(diǎn)，該第一饋入點(diǎn)取得的等效為電感特性；第一輻射主體，一端與第一部件連接，且另一端為耦合面；第二輻射主體，一端具有第二饋入點(diǎn)，第二輻射主體由第二饋入點(diǎn)延伸至第一輻射主體的耦合面，使第一輻射主體與第二輻射主體的能量通過耦合面相互傳遞；第三輻射主體；以及第四輻射主體；其中，第一輻射主體與第二輻射主體實(shí)現(xiàn)第一諧振頻率，第三輻射主體與第四輻射主體實(shí)現(xiàn)第二諧振頻率。本發(fā)明的高指向性寬頻天線使用兩個諧振頻率，因此天線的頻寬較大，天線架構(gòu)為陣列式，天線有較高的指向性，相對地使得無線射頻識別的讀取距離較長。
文檔編號H01Q21/00GK101373856SQ200710142399
公開日2009年2月25日 申請日期2007年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月22日
發(fā)明者符一如, 羅永志, 陳躍仁 申請人:資茂科技股份有限公司