CN101335377A

CN101335377A - 电感可调节的平面天线

Info

Publication number: CN101335377A
Application number: CNA2008100715403A
Authority: CN
Inventors: 孙道恒; 徐磊; 黄辉明
Original assignee: Xiamen University
Current assignee: Xiamen University
Priority date: 2008-08-06
Filing date: 2008-08-06
Publication date: 2008-12-31

Abstract

电感可调节的平面天线，涉及一种天线，尤其是涉及一种电感可调节的平面天线。可应用于无线射频识别(RFID)标签(一种应答器)以及RFID阅读器、无线芯片卡等领域。提供一种电感可调节的平面天线。设有基片和平面天线主体，平面天线主体设在基片上，在平面天线主体的外围设有至少1个外调节回路，或至少1个内调节回路，或至少1个外调节回路和至少1个内调节回路，所有的外调节回路或/和所有的内调节回路与平面天线主体共同组成一个天线系统。

Description

电感可调节的平面天线

技术领域

本发明涉及一种天线，尤其是涉及一种电感可调节的平面天线。可应用于无线射频识别(RFID)标签(一种应答器)以及RFID阅读器、无线芯片卡等领域。

背景技术

RFID标签主要由平面螺旋天线主体与电子芯片组成，其中平面天线主体在系统中呈感性，电子芯片呈容性。当标签工作时，平面天线主体与电子芯片组成的谐振回路调谐在一固定频率，并实现与RFID阅读器的数据交据。

现有的平面天线一旦设计、制作之后，便有了唯一不变的电感值，无法根据需要进行调节。但由于不同企业生产的电子芯片或者同一企业不同型号的电子芯片具有不同的工作电容，因此，现有的平面天线设计必须针对每一种电子芯片进行专门的设计；或者在RFID标签加工过程中，由于加工工艺的波动，导致系统的一些参数变化(如邦定电子芯片时的引脚耦合电容不同等)，可能会使标签谐振频率偏离电子芯片所要求的最佳工作频率，从而引起RFID标签的性能下降，识别距离减小。(参见文献：[1]吴晓峰编译.Klaus Finkenzeller.射频识别技术，第3版(M)，北京：电子工业出版社，2006.79-81；[2]Philips ICODE Coil Design GuideProduct Specification，2002，29-32)。

公开号为CN1972007的发明专利申请提供一种宽频带平面天线，包含：一伸长部分，其大体上平行于一接地图案的一周边边缘，且其一端连接到一馈电传输线，其中此伸长部分和此接地图案的周边边缘之间有一间隙；一主体短截线和一用于调节宽频带平面天线与馈电传输线之间的阻抗匹配的阻抗匹配调节图案；其中间隙值小于2mm，以便使此宽频带天线能够在2.3GHz到将近6GHz的宽频率范围内工作，从而允许此宽频带天线应用在WiFi LAN和WiMAX MAN中。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的平面天线无法根据需要进行调节的不足，提供一种电感可调节的平面天线。

本发明的技术方案是利用闭合调节回路中产生的电涡流效应，其对平面螺旋天线主体的电磁感应起一定的屏蔽作用，从而实现调节平面螺旋天线主体感抗的目的。

本发明设有基片和平面天线主体，平面天线主体设在基片上，在平面天线主体的外围设有至少1个外调节回路，或至少1个内调节回路，或至少1个外调节回路和至少1个内调节回路，所有的外调节回路或/和所有的内调节回路与平面天线主体共同组成一个天线系统。

基片为非金属材料基片，最好采用PVC、PET或纸等。

平面天线主体可采用印刷、蚀刻、绕线或电镀等方法设在基片上。

外调节回路最好由至少1圈线圈组成，当外调节回路由至少2圈线圈组成时，外调节回路为螺旋线圈或/和不互连的线圈。

内调节回路最好由至少1圈线圈组成，当内调节回路由至少2圈线圈组成时，内调节回路为螺旋线圈或/和不互连的线圈。

外调节回路、内调节回路可以是矩形、圆形、空心字体、图案或其它任意形状。

当外调节回路或内调节回路以非闭合的方式与平面天线主体一起印制在基片上组成一个天线系统时，其调节天线系统电感的方式是，通过任意一种连接方式将常开接点短接，使非闭合的调节回路闭合，从而使原天线系统电感下降，实现电感调节。

当外调节回路或内调节回路以闭合的方式与平面天线主体一起印制在基片上组成一个天线系统时，其调节天线系统电感的方式是，通过任意一种方式将常闭接点断开(也可在闭合回路的任意位置断开，断点处的两侧等同于常闭接点)，使闭合的调节回路开路，从而使原天线系统电感提高，实现电感调节。

以下给出电感调节方法：

由于电涡流效应的影响，当外调节回路、内调节回路中的任一线圈闭合时，都会导致平面螺旋天线主体的感抗下降。由此可知，天线系统的电感调节范围为：

1)当外调节回路和内调节回路中所有线圈均为开路时，此时整个天线系统的电感表现为系统最大电感量L_max。

2)当外调节回路和内调节回路中所有线圈均为闭合时，此时整个天线系统的电感表现为系统最大电感量L_min。

内调节回路和外调节回路对天线系统电感的影响主要取决于调节回路的面积及线圈圈数，调节回路的面积越大、线圈圈数越多，则调节回路对天线系统感抗的抑制或屏蔽作用就显著。因而，当需要对天线系统感抗进行调节时，可通过对外调节回路的闭合与断开实现对天线系统感抗的粗调，并通过对内调节回路的闭合与断开实现对天线系统感抗的细调。

由于本发明可对平面天线的电感进行调节，因此通过对天线感抗的调节，可实现一种天线与不同电子芯片的匹配要求；或者通过对天线感抗的细调，使标签能工作在最佳工作频率。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明，本实施例只是为了更好地说明本发明，但实际平面天线不限于此例。图1表述的是一种电感可调的平面天线，平面螺旋天线主体3印制在基片1上，电子芯片4设在基片1上，在平面螺旋天线主体3的外围设有外调节回路2和内调节回路7，所有外调节回路和所有内调节回路与平面天线主体共同组成1个天线系统。

基片1采用PVC板。平面螺旋天线主体3为铜箔，平面螺旋天线主体3与电子芯片4一起组成一并联谐振回路。外调节回路2由一矩形开路线圈(圈数n＝2)构成，每一圈线圈通过连接常开触点6可独立形成闭合线圈。内调节回路7则包括一圆形闭合螺旋线圈(圈数n＝3)与一字符型闭合线圈(圈数n＝1)，其中，圆形螺旋线圈的闭合通过跨接在绝缘片8上的导线将螺旋线的起点与终点连接而实现，而字符型闭合线圈则采用的是一空心字母M，字符型闭合线圈由常闭接点5连接闭合。

通过对图1中的内调节回路7与外调节回路2中的常开接点与常闭接点的断开与闭合，则可以对天线系统进行下述控制：

1)外调节回路2的常开接点6保持断开，并使两个内调节回路7的常闭接点5保持闭合，设此时天线系统的电感为L₁，电子芯片工作电容始终保持为C₀，则可得标签的谐振频率为f₁。

2)同理，若外调节回路2开路，并使两个内调节回路7也断开，可得天线系统的电感L₂及标签的谐振频率f₂。

3)若外调节回路2闭合，并使两个内调节回路7保持开路，则有天线系统的电感L₃及标签的谐振频率f₃。

4)若使外调节回路2与2个内调节回路7均闭合，可得天线系统的电感L₄及标签的谐振频率f₄。

由上述4种控制方案可获得4个不同的天线系统电感与标签谐振频率，并有：L2＞L1＞L3＞L4，f2＜f1＜f3＜f4，同时可得，L2＝Lmax(f2＝fmin)、L4＝Lmin(f4＝fmax)。

实际上，图1的电感调节方案并不仅仅限于上述4种方案，还可通过其它方式对调节回路进行通断组合获得更多不同的天线系统电感与标签谐振频率，如：矩形外调节回路2中的2圈线圈可以不同时闭合或断开，内调节回路7中的圆形回路与字符型回路也可分别闭合或断开等。在本实施例中，调节回路的断开可采用刀割、模切等任意方式，回路的闭合则可用印刷导电银浆、粘贴导电胶等方式实现。

Claims

1.电感可调节的平面天线，其特征在于设有基片和平面天线主体，平面天线主体设在基片上，在平面天线主体的外围设有至少1个外调节回路，或至少1个内调节回路，或至少1个外调节回路和至少1个内调节回路，所有的外调节回路或/和所有的内调节回路与平面天线主体共同组成一个天线系统。

2.如权利要求1所述的电感可调节的平面天线，其特征在于基片为非金属材料基片。

3.如权利要求2所述的电感可调节的平面天线，其特征在于非金属材料基片选自PVC基片、PET基片或纸基片。

4.如权利要求1所述的电感可调节的平面天线，其特征在于平面天线主体采用印刷、蚀刻、绕线或电镀方法设在基片上。

5.如权利要求1所述的电感可调节的平面天线，其特征在于外调节回路由至少1圈线圈组成。

6.如权利要求5所述的电感可调节的平面天线，其特征在于外调节回路由至少2圈线圈组成，外调节回路为螺旋线圈或/和不互连的线圈。

7.如权利要求1所述的电感可调节的平面天线，其特征在于内调节回路由至少1圈线圈组成。

8.如权利要求7所述的电感可调节的平面天线，其特征在于内调节回路由至少2圈线圈组成，内调节回路为螺旋线圈或/和不互连的线圈。

9.如权利要求1或5或6或7或8所述的电感可调节的平面天线，其特征在于外调节回路、内调节回路选自矩形回路、圆形回路、空心字体回路中的至少一种。