CN101336498A - 圆偏振波天线 - Google Patents

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CN101336498A
CN101336498A CNA2006800524231A CN200680052423A CN101336498A CN 101336498 A CN101336498 A CN 101336498A CN A2006800524231 A CNA2006800524231 A CN A2006800524231A CN 200680052423 A CN200680052423 A CN 200680052423A CN 101336498 A CN101336498 A CN 101336498A
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polarized wave
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circular polarized
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中野久松
三好明
深江公雄
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Mitsumi Electric Co Ltd
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Abstract

一种圆偏振波天线，能够在非常宽的范围内获得良好的轴比，上下方向的增益大。圆偏振波天线(10)具有平面状环形天线元件(122)和对此平面状环形天线元件(122)进行使相位每次改变90度的4个供电的供电装置。供电装置由4根供电头(131～134)构成。圆偏振波天线(10)具有与平面状环形天线元件(122)平行地设置的电路基板(25)。电路基板(25)的面积比平面状环形天线元件(122)大。电路基板(25)的主面(25U)的整个面为接地平面。在电路基板(25)的背面(25L)形成了90度相位变换器。

Description

圆偏振波天线
技术领域
[0001]本发明涉及一种圆偏振波天线，特别是涉及一种预先将被称为μ芯片的超小型的无线IC芯片作为商品标签(IC标签)埋入到商品内，为了从μ芯片读取与该商品相关的信息而使用的圆偏振波天线。
背景技术
[0002]在现有技术中，为了识别商品(物品)，在该商品上粘贴了条形码。这样通过由条形码读取装置读取该条形码，能够读取与该商品相关的信息。
[0003]最近，已开发出被称为μ芯片的超小型的无线IC芯片，并正在不断地将此μ芯片作为商品标签(IC标签)预先埋入到商品内。而且，通过在μ芯片与天线之间收发电波，能够读取与该商品相关的信息。这里使用的电波的频率为2.4GHz，电波为圆偏振波。
[0004]作为用于在与μ芯片之间收发电波(圆偏振波)的圆偏振波天线，可使用各种类型的。使用了环形天线的平面天线为这样的天线中的一种，该平面天线例如已在专利文献1中被公开。在专利文献1中，是与接地平面平行分开地配置周长约1个波长的环形元件，并在环形元件与接地平面之间，与环形元件的环平行地配置约1/4波长的供电导体。在供电导体的一端连接着同轴线路的中心导体，将外部导体连接到接地平面上。通过从供电导体到环形元件的电磁耦合进行供电。
[0005]另外，专利文献2公开了能够实现环形天线的小型化和部件数量、组装工时的减少的“环形天线”。在此专利文献2中，将双面印刷配线板的上面作为整面接地平面，在背面设置RF电路。在接地平面的上方平行地配置环形元件。在环形元件与接地平面之间配置供电导体。将供电导体与电路基板背面的RF电路连接，从供电导体向环形元件通过电磁耦合进行供电。另外，在专利文献2公开的实施形式中，还公开了从环的中心看，将供电点为90°角度间隔的第一和第二供电导体配置在环形元件与接地平面之间，由电磁耦合从供电导体向环形元件供电，能够选择性地收发左旋圆偏振波和右旋圆偏振波。
[0006]另外，专利文献3公开了能够与水平偏振波和垂直偏振波或左旋圆偏振波和右旋圆偏振波对应的薄型平面天线。在公开于专利文献3的平面天线中，与接地平面平行地配置环形的天线元件，将供电点变位90°的第一和第二供电导体配置在环形元件与接地平面之间。在第一和第二供电导体上分别连接第一和第二同轴线路的中心导体，将第一和第二同轴线路的外部导体与接地平面连接，通过电磁耦合向天线元件供电。在从第一供电导体供电的情况下，发射水平偏振波，如果从第二供电导体供电，则发射垂直偏振波。通过对第一和第二供电导体进行开关，能够收发水平偏振波和垂直偏振波。另外，如果在环形元件上设置摄动元件，则成为左旋/右旋圆偏振波两用天线。
[0007]另外，虽然不是IC标签用天线，但专利文献4公开了能够容易获得阻抗匹配的电磁耦合型N点供电环形天线。公开于专利文献4的电磁耦合型N点供电环形天线，具有将挠性的绝缘薄膜构件绕中心轴形成为圆筒状的筒体；和在此筒体上沿其周面绕中心轴形成为环状的由导体构成的环形部。为了按N(N为2以上的整数)点向环形部供电，在筒体上设置了形成于其周面上的N根供电线。在环形部与N根供电线的每一根之间分别设有间隙，通过电磁耦合向环形部供电。筒体是立设固定在电路基板的主面上的，在此电路基板的主面上形成了与N根供电线连接的N点供电相位变换器。
[0008]
专利文献1：日本特开平11-205028号公报
专利文献2：日本特开平11-220317号公报
专利文献3：日本特开平11-266120号公报
专利文献4：日本特开2003-174314号公报
发明内容
发明所要解决的课题
[0009]然而，在公开于专利文献1的环形天线中，由于是使用1根供电导体，通过电磁耦合向环形元件供电，所以，存在不能在整个宽频带区域获得良好的轴比的问题。
[0010]
另外，专利文献2和3公开了这样一种环形天线(平面天线)，该环形天线在环形元件与接地平面之间配置了在从环的中心看时供电点位移了90°的第一和第二供电导体，能够选择性收发左旋圆偏振波和右旋圆偏振波。然而，在公开于这些专利文献2和3的环形天线(平面天线)中，由于选择性地使用第一和第二供电导体的一方，所以，一次仅能使用1根供电导体，作为其结果，与公开于上述文献1的环形天线同样，存在不能在整个宽频带区域获得良好的轴比的问题。
[0011]另一方面，在专利文献4中，公开了由N根供电线(供电导体)通过电磁耦合向1根线状环形部(环形元件)供电的环形天线。然而，公开于专利文献4的环形天线由于环形部(环形元件)为线状，所以，存在上下方向的增益小的问题。
[0012]因此，本发明的目的在于提供一种能够在非常宽的范围内获得良好的轴比的圆偏振波天线。
[0013]本发明的另一目的在于提供一种上下方向的增益大的圆偏振波天线。
为了解决课题的手段
[0014]按照本发明的第一形式，能够获得具有平面状环形天线元件和对该平面状环形天线元件进行使相位每次改变(360/N)度(N为2以上的整数)的N个供电的供电装置的圆偏振波天线。
[0015]在上述本发明的圆偏振波天线中，上述供电装置由第一到第N供电头构成。圆偏振波天线具有与上述第一到第N供电头连接的(360/N)度相位变换器。上述平面状环形天线元件可形成平面方形的环形，也可形成平面圆形的环形。上述第一到第N供电头分别可为倒L字形状，也可为L字形状，或为T字形状，或为倒三角形。
[0016]按照本发明的第二形式，能够获得这样一种圆偏振波天线，该圆偏振波天线的特征在于，具有：在上面形成了平面天线元件图形的天线基板；为了通过电磁耦合向上述平面天线元件图形供电，使相位每次改变(360/N)度(N为2以上的整数)的N根供电头；与上述天线基板平行地配置的接地板；配置在该接地板的背面、在背面形成了与上述N根供电头连接的(360/N)度相位变换器的电路基板；带有用于配置上述N根供电头的N个槽、配置在上述接地板与上述天线基板之间的基座；将上述基座夹于中间地紧固连接上述天线基板与上述接地板的连接装置。
发明的效果
[0017]在本发明中，由于对平面状环形天线元件进行使相位每次改变(360/N)度的N个供电，所以，能够在非常宽的范围内获得良好的轴比，产生能够增大上下方向的增益的效果。
附图说明
[0018]
图1为本发明的一实施形式的圆偏振波天线的透视图。
图2为图1所示的圆偏振波天线的主视图。
图3为表示以往的圆偏振波天线和图1所示的圆偏振波天线的轴比/频率特性的坐标图。
图4为表示在本发明的圆偏振波天线中使用的平面状环形天线元件的另一例的透视图。
图5为表示在本发明的圆偏振波天线中使用的供电头的第二例的主视图。
图6为表示在本发明的圆偏振波天线中使用的供电头的第三例的主初图。
图7为表示在本发明的圆偏振波天线中使用的供电头的第四例的主视图。
图8为本发明的一实施例的圆偏振波天线的概略分解剖视图。
图9为图8所示的圆偏振波天线的俯视图。
图10为图8所示的圆偏振波天线的仰视图。
图11为图8所示的圆偏振波天线的侧视图。
图12为在图8所示的圆偏振波天线中使用的壳体的俯视图。
图13为图12所示的壳体的仰视图。
图14为图12所示的壳体的侧视图。
图15为沿图12的线XV-XV的剖视图。
图16为在图8所示的圆偏振波天线中使用的天线基板的俯视图。
图17为在图8所示的圆偏振波天线中使用的基座的俯视图。
图18为图17所示的基座的仰视图。
图19为图17所示的基座的侧视图。
图20为沿图17的线XX-XX的剖视图。
图21为沿图17的线XXI-XXI的剖视图。
图22为在图8所示的圆偏振波天线中使用的接地板的俯视图。
图23为图22所示的接地板和电路基板的仰视图。
图24为图22所示的接地板的侧视图。
图25为沿图23的线XXV-XXV的剖视图。
图26为在表示图8所示的圆偏振波天线中使用的电缆的俯视图。
具体实施方式
[0019]以下，根据附图详细说明本发明的实施方式。
[0020]参照图1和图2来说明本发明的一实施形式的圆偏振波天线10。图1为圆偏振波天线10的透视图，图2为圆偏振波天线10的主视图。图示的圆偏振波天线10是为了在与上述的IC标签之间进行电波的收发而使用的天线。在图1中，作为坐标系，将前后方向设为X轴方向，将左右方向设为Y轴方向，将上下方向设为Z方向。
[0021]图示的圆偏振波天线10具有平面状环形天线元件122和对此平面状环形天线元件122进行使相位每次改变90度的4个供电的供电装置。图示的供电装置由第一到第四供电头131、132、133、134构成。第一到第四供电头131～134分别呈倒L字形状。另外，图示的平面状环形天线元件122呈平面方形的环形形状，在径向具有一定的宽度。平面状环形天线元件122在其中央部形成了矩形的孔122a。
[0022]平面状环形天线元件122的内周长与外周长的差比由金属线形成的线状环形天线元件大，内周长与外周长的中间大约为1个波长的长度。由此，扩大了共振频带区域的宽度。
[0023]圆偏振波天线10还具有与平面状环形天线元件122平行地配置的电路基板25。电路基板25的面积比平面状环形天线元件122的大。电路基板25具有上面(主面)25U和下面(背面)25L。图示电路基板25的上面(主面)25U的整个面为接地平面。在电路基板25的下面(背面)25L形成了后述的90度相位变换器。电路基板25具有用于穿插各供电头131～134的4个贯通孔25a。
[0024]因此，在接地平面25U的上方，平面状环形天线元件122与接地平面25U平行地配置。在平面状环形天线元件122与接地平面25U之间配置4根供电头131～134。各供电头131～134穿插在作为非通孔的贯通孔25a内，贯通到电路基板25的下面(背面)，与90度相位变换器连接(图中未表示)。
[0025]图3为表示供电导体(供电头)仅有1根的以往的圆偏振波天线和本发明的圆偏振波天线10的轴比特性的坐标图。在图3中，符号1表示以往的圆偏振波天线的轴比特性，符号4表示本发明的圆偏振波天线10的轴比特性。在图3中，纵轴表示轴比，横轴表示频率。从图3可以看出，与以往的圆偏振波天线相比，本发明的圆偏振波天线10的这一方能够在非常宽的频带区域获得良好的轴比。
[0026]另外，与公开于专利文献4那样的具有线状环形天线元件的圆偏振波天线相比，本发明的圆偏振波天线10具有信号收发面积大的平面状环形天线元件122。其结果，本发明的圆偏振波天线10具有在上下方向Z的增益大的优点。
[0027]在图1所示的圆偏振波天线10中，平面状环形天线元件122呈平面方形的环形，第一到第四供电头131～134分别呈倒L字形状，但是，平面状环形天线元件和供电头的形状当然不限于这些。
[0028]例如，作为平面状环形天线元件，如图4所示，也可使用呈平面圆形的环形的平面状环形天线元件122A。另外，作为供电头，可使用图5所示的那样的L字形状的供电头13A，也可使用图6所示的那样的T字形状的供电头13B，并且也可使用图7所示的那样的倒三角形的供电头13C。
实施例
[0029]下面，参照图8～图11说明本发明的第一实施形式的圆偏振波天线10的具体例(实施例)。图8为圆偏振波天线10的概略分解剖视图。图9为圆偏振波天线10的俯视图。图10为圆偏振波天线10的仰视图。图11为圆偏振波天线10的侧视图。图示的圆偏振波天线10为在与上述的IC标签之间使用的收发电波的天线。
[0030]图示圆偏振波天线10具有壳体11、天线基板12、第一到第四供电头(供电导体)131～134、基座14、接地板15、及电路基板25。壳体11例如由耐热ABS树脂等树脂材料制作，实质上呈正方板形状。第一到第四供电头131～134分别由铜线构成，大致呈倒L字的形状。基座14例如由耐热ABS树脂等树脂材料制作，实质上呈正方板的形状。接地板15实质上呈圆板的形状。电路基板25实质上呈矩形的形状。
[0031]在接地板15的上面15U上，按中心轴O一致的状态配置了基座14。基座14具有用于搭载各供电头131～134的4个L字形状的槽141。在基座14的上面14U上配置了天线基板12。在天线基板12上形成了后述那样的平面天线元件图形122。在天线基板12的上面12U上搭载着壳体11。这些接地板15、基座14、天线基板12、及壳体11，如后述的那样，由4根自攻螺钉16一体地固定。各供电头131～134用于通过电磁耦合向平面天线元件图形122供电。
[0032]下面参照图12到图15说明壳体11。图12为壳体11的俯视图。图13为壳体11的仰视图。图14为壳体11的侧视图。图15为沿图12的线XV-XV的剖视图。
[0033]壳体11具有上面11U和下面11L。壳体11在四角具有从下面11L朝下方突出的长方体形状的4个凸起111。在这些凸起111中分别设有用于螺合上述自攻螺钉16的刻设了内螺纹的螺钉孔11a。因此，各凸起111作为用于螺合自攻螺钉16的螺母起作用。结果，由于不需要作为另外部件的螺母，所以能够减少部件数量。另外，螺钉孔11a的长度比自攻螺钉16的螺纹部162的长度长。因此，自攻螺钉16的螺纹部162不会比壳体11的上面11U突出。另外，在壳体11中，有2个部位穿设了用于插入后述的基座14的定位销的贯通孔11b。
[0034]特别是，在本实施例中，具有4个凸起111的壳体11与4根自攻螺钉16的组合，是作为将基座14夹于其间地对天线基板12与接地板15进行紧固连接的紧固连接机构起作用的。
[0035]图16为天线基板12的俯视图。天线基板12，为了使壳体11的凸起111穿过，其四角呈四方形被切掉。换言之，天线基板12在其四角具有切口部121。另外，天线基板12在与壳体11的2个贯通孔11b对应的位置具有用于插入定位销的贯通孔12a。在此天线基板12的上面12U的中央，形成了上述平面天线元件图形122。此平面天线元件图形122，例如由铜箔制作。平面天线元件图形122具有矩形的孔122a。
[0036]下面，参照图17～图21，说明基座14。图17为基座14的俯视图。图18为基座14的仰视图。图19为基座14的侧视图。图20为沿图17的线XX-XX的剖视图。图21为沿图17的线XXI-XXI的剖视图。
[0037]基座14具有上面14U和下面14L。基座14在上面14U上具有4个L字形状的槽141。基座14在这些4个L字形状的槽141的一端具有分别朝下方延伸的4个贯通孔142。上述第一到第四供电头141～134沿4个L字形状的槽141和4个贯通孔142配设。基座14具有上述2个定位销143。这些定位销143从基座14在上下方向延伸。各定位销143具有从上面14U突出的上侧突出部143U和从下面14L突出的下侧突出部143L。上侧突出部143U比下侧突出部143L长。这是因为，定位销143的上侧突出部143U需要贯通上述天线基板12的贯通孔12a和上述壳体11的贯通孔11b。基座14与天线基板12同样，为了使壳体11的突起111穿过其四角呈四方形被切掉。换言之，基座14在其四角具有切口部144。
[0038]下面，参照图22到电路基板25说明接地板15和电路基板25。图22为接地板15的俯视图。图23为接地板15和电路基板25的仰视图。图24为接地板15的侧视图。图25为沿图23的线XXV-XXV的剖视图。
[0039]接地板15具有上面(主面)15U和下面(背面)15L。接地板15在与壳体11的突起111对应的位置具有从上面(主面)15U朝上方突出的4个螺钉头承受部151。这些螺钉头承受部151由接地板15的切起部形成，呈L字形状截面。各螺钉头承受部151的从接地板15的下面(背面)15L起的高度比自攻螺钉16的头部161的厚度大。在这些螺钉头承受部151中穿设了用于使自攻螺钉16的螺纹部162穿过的贯通孔15a。各螺钉头承受部151起着自攻螺钉16用的垫圈的作用。结果，不需要作为另外部件的垫圈，能够减少部件数量。
[0040]接地板15具有用于使第一到第四供电头131～134穿过的4个贯通孔15b。接地板15具有用于插入基座14的2个定位销143的下侧突出部143L的2个贯通孔15d。
[0041]如图23所示的那样，在接地板15的下面(背面)15L安装了电路基板25。在电路基板25的背面25L形成了上述90度相位变换器20。另外，电路基板25具有用于第一到第四供电头131～134穿过的4个贯通孔25a。
[0042]如图10所示，第一到第四供电头131～134分别在贯通于电路基板25的4个贯通孔25a中的前端具有第一到第四供电端子131a、132a、133a、及134a。在这些第一到第四供电端子131a～134a上连接着90度相位变换器20的4个端子。90度相位变换器20具有供电点20a。另外，90度相位变换器20，使用在本技术领域中公知的威尔金森耦合部作为3个结合部。
[0043]下面参照图26说明电缆17。图示电缆17为同轴电缆。如公知的那样，电缆17为由圆筒状的外部导体171和位于其中心的中心导体172构成的同轴形状的电信号传输介质。外部导体171与中心导体172之间由圆筒状的绝缘体173绝缘。另外，外部导体171由护层174覆盖着。
[0044]如图26所示，在电缆17的前端部，将电缆17的护层174、外部导体171、及绝缘体173切断，使电缆17的中心导体172、绝缘体173、及外部导体171露出。另一方面，在电缆17的后端部安装了连接件18。
[0045]如图10和图11所示，电缆17配设在接地板15的下面(背面)15U上。在电缆17的前端部露出的中心导体172以焊锡21与90度相位变换器20的供电点20a电连接。另外，在电缆17的前端部露出的外部导体173以焊锡22与接地板15电连接。
[0046]这样，在本实施例中，由于在上面12U形成有平面天线元件图形122的天线基板12与接地板15之间配设了基座14，由紧固连接装置将它们紧固连接，所以，能够以少的部件将平面天线元件图形122与接地板15之间的间隔维持为预定间隔。
[0047]另外，作为紧固连接装置，通过使用设置了朝下方延伸并具有螺钉孔11a的4个凸起111的壳体11、和与这些螺钉孔螺合的螺钉16，能够省略4个螺母，所以，能够减少部件数量。另外，通过在接地板15设置朝其上方突出的螺钉头承受部151，能够省略4个垫圈，所以，能够减少部件数量。另外，通过使该螺钉头承受部151的从接地板15起的高度比螺钉16的头部161的厚度大，能够做成螺钉16不从圆偏振波天线10突出的构造。由此，能够消除在客户那里将圆偏振波天线10向组件上安装、组装时的障碍物，所以，能够提高组装性。
[0048]以上，通过优选实施形式说明了本发明，但本发明当然不限于上述的实施形式。例如，在上述的实施形式中，仅以供电装置由4根供电头构成的情况为例进行了说明，但供电头的根数N只要为2以上即可。

Claims (10)

1.一种圆偏振波天线，其特征在于，具有：
平面状环形天线元件(122；122A)；
对该平面状环形天线元件进行使相位每次改变(360/N)度(N为2以上的整数)的N个供电的供电装置(131～134；13A；13B；13C)。
2.根据权利要求1所述的圆偏振波天线，其特征在于：上述供电装置由第一到第N供电头(131～134)构成。
3.根据权利要求2所述的圆偏振波天线，其特征在于：具有与上述第一到第N供电头连接的(360/N)度相位变换器(20)。
4.根据权利要求1所述的圆偏振波天线，其特征在于：上述平面状环形天线元件形成了平面方形的环形(122)。
5.根据权利要求1所述的圆偏振波天线，其特征在于：上述平面状环形天线元件形成了平面圆形的环形(122A)。
6.根据权利要求2所述的圆偏振波天线，其特征在于：上述第一到第N供电头分别为倒L字形状(131～134)。
7.根据权利要求2所述的圆偏振波天线，其特征在于：上述第一到第N供电头分别为L字形状(13A)。
8.根据权利要求2所述的圆偏振波天线，其特征在于：上述第一到第N供电头分别为T字形状(13B)。
9.根据权利要求2所述的圆偏振波天线，其特征在于：上述第一到第N供电头分别为倒三角形(13C)。
10.一种圆偏振波天线(10)，其特征在于，具有：
在上面(12U)形成了平面天线元件图形(122)的天线基板(12)；
为了通过电磁耦合向上述平面天线元件图形供电，使相位每次改变(360/N)度(N为2以上的整数)的N根供电头(131～134)；
与上述天线基板平行地配置的接地板(15)；
配置在该接地板的背面(15L)、在背面(25L)形成了与上述N根供电头连接的(360/N)度相位变换器的电路基板(25)；
带有用于配置上述N根供电头的N个槽(141)、配置在上述接地板与上述天线基板之间的基座(14)；
将上述基座夹于中间地紧固连接上述天线基板与上述接地板的连接装置(11、16)。
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