專利名稱：天線系統(tǒng)及其天線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明有關一種天線系統(tǒng)及其天線；更具體說，是有關一種包含多個天線的天線系統(tǒng)及其天線，且各該天線皆具有幾何輪廓為Y型或T型的孔隙區(qū)。
背景技術：
射頻識別(radio frequency identification; RFID)為一種自動識別解決方案，其依賴射頻電磁波在一射頻識別標簽與一發(fā)射器或一讀取器間進行通信?，F(xiàn)今的一些應用是將發(fā)射器與讀取器組合成一個裝置。射頻識別標簽為一貼附至或者是包含于一物品、動物或人體內(nèi)以達成識別目的的小物體，其中射頻識別標簽儲存對應于該物品、動物或人的數(shù)據(jù)。而為了獲得這些數(shù)據(jù)，可在其附近安裝一讀取器以接收自射頻識別標簽發(fā)射的射頻電磁波，并由此射頻電磁波擷取對應于該物品、動物或人的數(shù)據(jù)。由于現(xiàn)今的技術可以支持一射頻識別標簽與一相距數(shù)米之遠的讀取器或發(fā)射器間的射頻電磁波的傳播，故射頻識別能夠應用至諸多需要對物品進行無線識別或記錄的環(huán)境中，其中一項應用則為大賣場中的結帳系統(tǒng)。
射頻識別依數(shù)據(jù)的讀取距離分為兩大類，一種為使用磁場感應原理來讀取數(shù)據(jù)的近場(near-field)射頻識別，其數(shù)據(jù)的讀取距離約為幾十厘米；另一種則為使用電場感應原理來讀取數(shù)據(jù)的遠場(far-field)射頻識別，其讀取范圍約為幾米至幾十米之間。以結帳系統(tǒng)的應用來說，需近距離且無方向性地感應射頻識別標簽及進行數(shù)據(jù)的讀取，因而通常使用近場射頻識別來感應欲結帳物品的射頻識別標簽，并讀取其數(shù)據(jù)以進行結帳。
如圖1所示，一般用來感應射頻識別標簽的近場射頻識別的天線1包含一金屬區(qū)11以及一孔隙(slot)區(qū)13。金屬區(qū)11涂布有金屬。孔隙區(qū)13使電磁波通過并產(chǎn)生磁場以感應射頻識別標簽，其尺寸則與射頻識別的操作頻段相關，更具體說，依據(jù)孔隙區(qū)13的尺寸大小不同，天線1將具有880MHz至960MHz的不同操作頻段。由于圖1所示的孔隙區(qū)13的幾何輪廓的緣故，其通過的電磁波所產(chǎn)生的磁場僅能單方向地感應射頻識別標簽。例如，當物品由Y軸方向通過天線1時，其上的射頻識別標簽將被天線1感應，而其數(shù)據(jù)亦得以順利被讀??；但若物品是由X軸方向通過天線1時，其上的射頻識別標簽將無法被天線1感應，此時射頻識別標簽的數(shù)據(jù)將無法被讀取。因此，使用如圖1所示的天線1感應射頻識別標簽時，將會造成許多不便。更進一步來說，于采用射頻識別系統(tǒng)結帳的大賣場購物時，若以圖1所示的天線1來感應各物品的射頻識別標簽，購物者需將物品全部排列整齊且各物品的射頻識別標簽必須放置于單一方向上，否則結帳系統(tǒng)將因漏掉感應物品的射頻識別標簽而出現(xiàn)結帳錯誤的情形。
有鑒于此，如何設計出可在各方向上皆能讀取射頻識別標簽的天線系統(tǒng)是此一業(yè)界亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的在于提供一種能在各方向上皆能讀取射頻識別標簽的天線及天線系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明一方面的一種能在各方向上皆能讀取射頻識別標簽的天線，其包含一第一面及一第二面。該第一面包含一金屬區(qū)及一孔隙區(qū)，該金屬區(qū)涂布有金屬，該孔隙區(qū)由三孔隙所組成，于各該孔隙中，分別形成有一第一區(qū)域及一第二區(qū)域。其中，各該孔隙的該第一區(qū)域彼此相連，且各該孔隙的該第二區(qū)域分別延伸至不同方向。該第二面與該第一面相對，涂布有一金屬線段，用以做為一信號饋入端。此金屬線段終止于一信號饋入孔隙的相對位置，該信號饋入孔隙為該三孔隙其中之
根據(jù)本發(fā)明另一方面的一種能在各方向上皆能讀取射頻識別標簽的天線系統(tǒng)。該天線系統(tǒng)包含一具有多個天線的天線陣列以及用以間隔兩相鄰的這些天線的至少一隔板。該天線陣列中的各該天線皆包含一第一面以及一第二面。該第一面包含一金屬區(qū)以及一孔隙區(qū)。該金屬區(qū)涂布有金屬。該孔隙區(qū)由三孔隙所組成，各該孔隙形成有一第一區(qū)域以及一第二區(qū)域。各該孔隙的該第一區(qū)域彼此相連，各該孔隙的該第二區(qū)域則分別延伸至不同方向。該第二面則與該第一面相對，其涂布有一金屬線段，用以做為一信號饋入端。該金屬線段終止于一信號饋入孔隙的相對位置，其中該信號饋入孔隙為該三孔隙其中之一。由于本發(fā)明的天線的孔隙區(qū)的三孔隙皆彼此相連且分別延伸至不同方向，因此其產(chǎn)生的磁場并不僅僅為單方向的磁場；意即，本發(fā)明的天線及天線系統(tǒng)可于其讀取范圍內(nèi)感應任何方向的射頻識別標簽，因此可解決先前技術無法感應不同方向的射頻識別標簽以讀取其數(shù)據(jù)的問題。


在參閱附圖及隨后描述的實施方式后，該技術領域具有通常知識者便可了解本發(fā)明的其它目的，以及本發(fā)明所采用的技術手段及較佳實施態(tài)樣，其。圖1為一般近場射頻識別的天線示意圖；圖2為本發(fā)明第一實施例的示意圖；圖2A為第一實施例的天線的第一面示意圖；圖2B為第一實施例的天線的第二面示意圖；圖3為本發(fā)明第二實施例的示意圖；圖3A為第二實施例的天線的第一面示意圖；以及圖3B為第二實施例的天線的第二面示意圖。
具體實施例方式
如圖2所示，本發(fā)明的第一實施例為一種天線系統(tǒng)2，其包含一天線陣列、一隔板21以及一殼體22。天線陣列具有多個天線，以本實施例來說，天線陣列具有二天線2a、 2b。隔板21用來隔開天線2a、 2b，其是以金屬制成，用來防止天線2a、 2b的電磁波互相干擾進而影響天線系統(tǒng)2感應射頻識別標簽的效能。須特別說明的是，在此實施例中，由于天線陣列具有二天線2a、 2b，因此僅需一隔板21即能隔開相鄰的天線2a、 2b。但本發(fā)明并不限制天線陣列可包含的天線數(shù)目，依據(jù)天線陣列的天線數(shù)目的不同，隔板的數(shù)目亦有所不同。例如，當天線陣列具有以2*2配置的四個天線時，則天線系統(tǒng)2需要二隔板來隔開這些天線。此技術領域具
有通常知識者可依自身需要擴增天線陣列的天線數(shù)目，并依天線陣列中天線的排列方式將隔板數(shù)目及位置進行調(diào)整，故在此不再贅述。
殼體22則用以容置天線陣列及隔板21，其中天線系統(tǒng)2形成一信號屏壁方向以及一信號穿透方向。于本實施例中，天線系統(tǒng)2形成的信號穿透方向為正上方(即正Z軸)，其它方向皆為信號屏壁方向，故殼體22于信號屏壁方向(正負X軸、正負Y軸及負Z軸)上是以金屬材質(zhì)制成，即殼體22的四側面及底面是以金屬材質(zhì)制成，殼體22于信號穿透方向(正Z軸)上則以非金屬材質(zhì)制成，即殼體22的頂面是以非金屬材質(zhì)制成。由于說明需要，殼體22的頂面并未繪示于圖中，使其天線系統(tǒng)2的內(nèi)部得以顯示出來。
如圖2A以及圖2B所示，天線2a、 2b皆具有一第一面23以及與的相對的一第二面25，在此實施例中，第一面23即為面向信號穿透方向(正Z軸)的平面，第二面25即為面向信號屏壁方向(負Z軸)的平面。如圖2A所示，天線2a、 2b的第一面23包含一涂布有金屬的金屬區(qū)231及一孔隙區(qū)233?？紫秴^(qū)233由三孔隙233a、 233b、 233c所組成，孔隙233a、 233b、 233c皆形成有一第一區(qū)域233d及一第二區(qū)域233e?？紫?33a、 233b、 233c的第一區(qū)域233d的一端彼此相連，第二區(qū)域233e則分別延伸至不同方向。以此實施例而言，各孔隙之間具有120度的夾角，故孔隙區(qū)233形成一Y型的幾何輪廓。
本實施例中，各孔隙233a、 233b、 233c的形狀皆相同。各該第一區(qū)域233d為一矩形，各該第二區(qū)域233e為一圓形。以應用于880MHz-960MHz的頻帶來說，該矩形的長度Ll的范圍為20至21毫米，而其寬度Wl的范圍則為7至8毫米，較佳為長度L1為20.664毫米，且寬度W1為7.7毫米的矩形；該圓形的半徑的范圍為8至10毫米，即其直徑D的范圍為16至20毫米，較佳為半徑為8.8毫米的圓形。須特別說明的是，三孔隙233a、 233b、 233c的設計并不只限于前述的說明，此技術領域具有通常知識者可依天線系統(tǒng)2的操作頻段需求將三孔隙233a、 233b、233c尺寸、比例、延伸方向進行適當?shù)淖兏?br> 如圖2B所示，天線2a、 2b的第二面25涂布有一金屬線段251，用以做為一信號饋入端。為方便說明，孔隙區(qū)233的相對位置亦繪示于圖2B，是以虛線表示。金屬線段251終止于一信號饋入孔隙的相對位置，在本實施例中信號饋入孔隙為孔隙233b。更具體說，金屬線段251終止于孔隙233b的第一區(qū)域233d及第二區(qū)域233e交界處的另一面，且其末端突出于交界處。由于信號源系藉由金屬線段251傳送信號，若信號源與金屬線段251的電阻不匹配，將會造成能量損失。在本實施例中，若信號源的電阻值為50歐姆，則金屬線段251于相對位置處的寬度W2為2. 5至3. 5毫米，較佳者則為3毫米。而金屬線段251突出于相對位置的長度L2為5.5至9毫米，較佳者則為5.9毫米。
圖3則繪示本發(fā)明的第二實施例的天線系統(tǒng)3。天線系統(tǒng)3大部分皆如同前段所敘的第一實施例的天線系統(tǒng)2。其不同處僅在于，天線系統(tǒng)3的天線陣列的天線3a、 3b的孔隙區(qū)均為T型的幾何輪廓。
如圖3A以及圖3B所示，天線3a、 3b皆具有一第一面33以及與的相對的一第二面35。以應用于890MHz-940MHz的頻帶而言，于本實施例中，各孔隙333a、 333b、333c的形狀皆相同。各該第一區(qū)域333d為一矩形，第一區(qū)域333d較最佳地其為長度L1為20.2毫米，寬度W1為7毫米，第二區(qū)域333e較佳地其半徑為9毫米。如圖3B所示。若信號源的電阻值為50歐姆，則金屬線段351于相對位置處的寬度W2較佳者為3毫米，而金屬線段351突出于相對位置的長度L2較佳者則為8. 19毫米。同樣地，為方便說明，孔隙區(qū)233的相對位置亦繪示于圖3B，是以虛線表示。
需說明的是，天線陣列中的天線的幾何輪廓不一定要全部相同。例如，幾何輪廓為Y型的天線2a與幾何輪廓為T型的天線3a亦可組成一天線陣列，此技術領域具有通常知識者可藉由前面實施例的說明進行天線陣列中具有不同幾何輪廓的天線的組合，故在此不再贅述。
由上述可知，本發(fā)明提供具有以三孔隙組成的孔隙區(qū)的天線，且各孔隙分別延伸至不同方向。如此一來，即能改進已知的僅具有單方向孔隙的天線無法完全讀取任意方向的射頻識別標簽的缺點。
上述的實施例僅用來例舉本發(fā)明的實施態(tài)樣，以及闡釋本發(fā)明的技術特征，并非用來限制本發(fā)明的范疇。任何熟悉此技術者可輕易完成的改變或均等性的安排均屬于本發(fā)明所主張的范圍，本發(fā)明的權利范圍應以本申請權利要求范圍限定的為準。
權利要求
1. 一種天線，包含一第一面，包含一金屬區(qū)及一孔隙區(qū)，該金屬區(qū)涂布有金屬，該孔隙區(qū)由三孔隙所組成，各該孔隙形成有一第一區(qū)域及一第二區(qū)域，各該孔隙的該第一區(qū)域彼此相連，各該孔隙的該第二區(qū)域分別延伸至不同方向；以及一第二面，與該第一面相對，該第二面涂布有一金屬線段，用以做為一信號饋入端，該金屬線段終止于一信號饋入孔隙的相對位置，該信號饋入孔隙為該三孔隙其中之一。
2. 根據(jù)權利要求1所述的天線，其特征在于各該第一區(qū)域為一矩形。
3. 根據(jù)權利要求2所述的天線，其特征在于該矩形的長度為20至21毫米，寬 度為7至8毫米。
4. 根據(jù)權利要求1所述的天線，其特征在于各該第二區(qū)域為一圓形。
5. 根據(jù)權利要求4所述的天線，其特征在于該圓形的半徑為8至10毫米。
6. 根據(jù)權利要求1所述的天線，其特征在于該金屬線段是終止于該信號饋入孔 隙的該第一區(qū)域及該第二區(qū)域交界處的一相對位置。
7. 根據(jù)權利要求6所述的天線，其特征在于該金屬線段于該相對位置處的寬度 為2.5至3.5毫米，且該金屬線段的一末端突出于該相對位置，該末端距離該相對 位置為5.5至9毫米。
8. 根據(jù)權利要求1所述的天線，其特征在于該三孔隙形成一 Y型的幾何輪廓。
9. 根據(jù)權利要求8所述的天線，其特征在于各該孔隙之間具有120度的夾角。
10. 根據(jù)權利要求1所述的天線，其特征在于該三孔隙形成一 T型的幾何輪廓。
11. 根據(jù)權利要求1所述的天線，其特征在于各該孔隙的形狀相同。
12. —種天線系統(tǒng)，包含一天線陣列，包含多個天線，各該天線包含一第一面，包含一金屬區(qū)及一孔隙區(qū)，該金屬區(qū)涂布有金屬，該孔隙區(qū) 由三孔隙所組成，各該孔隙形成有一第一區(qū)域及一第二區(qū)域，各該孔隙的該第一區(qū) 域彼此相連，各該孔隙的該第二區(qū)域分別延伸至不同方向；以及一第二面，與該第一面相對，該第二面涂布有一金屬線段，用以做為一信號饋入端，該金屬線段終止于一信號饋入孔隙的相對位置，該信號饋入孔隙為該 三孔隙其中之一以及至少一隔板，用以間隔兩相鄰的這些天線。
13. 根據(jù)權利要求12所述的天線系統(tǒng)，其特征在于還包含一殼體，用以容置該 天線陣列及該隔板，其中該天線系統(tǒng)形成有一信號屏壁方向及一信號穿透方向，該 殼體于該信號屏壁方向上是以金屬材質(zhì)制成，于該信號穿透方向是以非金屬材質(zhì)制 成。
14. 根據(jù)權利要求12所述的天線系統(tǒng)，其特征在于各該第一區(qū)域為一矩形。
15. 根據(jù)權利要求14所述的天線系統(tǒng)，其特征在于該矩形的長度為20至21毫 米，寬度為7至8毫米。
16. 根據(jù)權利要求12所述的天線系統(tǒng)，其特征在于各該第二區(qū)域為一圓形。
17. 根據(jù)權利要求16所述的天線系統(tǒng)，其特征在于該圓形的半徑為8至10毫米。
18. 根據(jù)權利要求12所述的天線系統(tǒng)，其特征在于該金屬線段是終止于該信號 饋入孔隙的該第一區(qū)域及該第二區(qū)域交界處的一相對位置。
19. 根據(jù)權利要求18所述的天線系統(tǒng)，其特征在于該金屬線段于該相對位置處 的寬度為2.5至3.5毫米，且該金屬線段的一末端突出于該相對位置，該末端距離 該相對位置為5.5至9毫米。
20. 根據(jù)權利要求12所述的天線系統(tǒng)，其特征在于該三孔隙形成一 Y型的幾何 輪廓。
21. 根據(jù)權利要求20所述的天線系統(tǒng)，其特征在于各該孔隙之間具有120度的 夾角。
22. 根據(jù)權利要求12所述的天線系統(tǒng)，其特征在于該三孔隙形成一 T型的幾何 輪廓。
全文摘要
本發(fā)明有關一種天線系統(tǒng)及其天線。該天線系統(tǒng)包含一具有多個天線的天線陣列與至少一隔板。該至少一隔板是用以間隔兩相鄰的這些天線。各該天線包含一第一面以及一第二面。該第一面包含一涂布有金屬的金屬區(qū)以及一孔隙區(qū)。該孔隙區(qū)由三孔隙所組成。各該孔隙形成有一第一區(qū)域以及一第二區(qū)域，各該孔隙的該第一區(qū)域彼此相連，各該孔隙的該第二區(qū)域分別延伸至不同方向。第二面涂布有一金屬線段，終止于一信號饋入孔隙的相對位置，是用以做為一信號饋入端。該信號饋入孔隙為該三孔隙其中之一。
文檔編號H01Q13/10GK101499561SQ200810005789
公開日2009年8月5日 申請日期2008年1月31日 優(yōu)先權日2008年1月31日
發(fā)明者林贊評, 蔡宗穎 申請人:永豐余射頻辨識科技有限公司