CN101499561A - 天线系统及其天线 - Google Patents

Abstract

本发明有关一种天线系统及其天线。该天线系统包含一具有多个天线的天线阵列与至少一隔板。该至少一隔板是用以间隔两相邻的这些天线。各该天线包含一第一面以及一第二面。该第一面包含一涂布有金属的金属区以及一孔隙区。该孔隙区由三孔隙所组成。各该孔隙形成有一第一区域以及一第二区域，各该孔隙的该第一区域彼此相连，各该孔隙的该第二区域分别延伸至不同方向。第二面涂布有一金属线段，终止于一信号馈入孔隙的相对位置，是用以做为一信号馈入端。该信号馈入孔隙为该三孔隙其中之一。

Description

天线系统及其天线

技术领域

本发明有关一种天线系统及其天线；更具体说，是有关一种包含多个天线的天线系统及其天线，且各该天线皆具有几何轮廓为Y型或T型的孔隙区。

背景技术

射频识别(radio frequency identification；RFID)为一种自动识别解决方案，其依赖射频电磁波在一射频识别标签与一发射器或一读取器间进行通信。现今的一些应用是将发射器与读取器组合成一个装置。射频识别标签为一贴附至或者是包含于一物品、动物或人体内以达成识别目的的小物体，其中射频识别标签储存对应于该物品、动物或人的数据。而为了获得这些数据，可在其附近安装一读取器以接收自射频识别标签发射的射频电磁波，并由此射频电磁波撷取对应于该物品、动物或人的数据。由于现今的技术可以支持一射频识别标签与一相距数米之远的读取器或发射器间的射频电磁波的传播，故射频识别能够应用至诸多需要对物品进行无线识别或记录的环境中，其中一项应用则为大卖场中的结帐系统。

射频识别依数据的读取距离分为两大类，一种为使用磁场感应原理来读取数据的近场(near-field)射频识别，其数据的读取距离约为几十厘米；另一种则为使用电场感应原理来读取数据的远场(far-field)射频识别，其读取范围约为几米至几十米之间。以结帐系统的应用来说，需近距离且无方向性地感应射频识别标签及进行数据的读取，因而通常使用近场射频识别来感应欲结帐物品的射频识别标签，并读取其数据以进行结帐。

如图1所示，一般用来感应射频识别标签的近场射频识别的天线1包含一金属区11以及一孔隙(slot)区13。金属区11涂布有金属。孔隙区13使电磁波通过并产生磁场以感应射频识别标签，其尺寸则与射频识别的操作频段相关，更具体说，依据孔隙区13的尺寸大小不同，天线1将具有880MHz至960MHz的不同操作频段。由于图1所示的孔隙区13的几何轮廓的缘故，其通过的电磁波所产生的磁场仅能单方向地感应射频识别标签。例如，当物品由Y轴方向通过天线1时，其上的射频识别标签将被天线1感应，而其数据亦得以顺利被读取；但若物品是由X轴方向通过天线1时，其上的射频识别标签将无法被天线1感应，此时射频识别标签的数据将无法被读取。因此，使用如图1所示的天线1感应射频识别标签时，将会造成许多不便。更进一步来说，于采用射频识别系统结帐的大卖场购物时，若以图1所示的天线1来感应各物品的射频识别标签，购物者需将物品全部排列整齐且各物品的射频识别标签必须放置于单一方向上，否则结帐系统将因漏掉感应物品的射频识别标签而出现结帐错误的情形。

有鉴于此，如何设计出可在各方向上皆能读取射频识别标签的天线系统是此一业界亟需解决的问题。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种能在各方向上皆能读取射频识别标签的天线及天线系统。

根据本发明一方面的一种能在各方向上皆能读取射频识别标签的天线，其包含一第一面及一第二面。该第一面包含一金属区及一孔隙区，该金属区涂布有金属，该孔隙区由三孔隙所组成，于各该孔隙中，分别形成有一第一区域及一第二区域。其中，各该孔隙的该第一区域彼此相连，且各该孔隙的该第二区域分别延伸至不同方向。该第二面与该第一面相对，涂布有一金属线段，用以做为一信号馈入端。此金属线段终止于一信号馈入孔隙的相对位置，该信号馈入孔隙为该三孔隙其中之一。

根据本发明另一方面的一种能在各方向上皆能读取射频识别标签的天线系统。该天线系统包含一具有多个天线的天线阵列以及用以间隔两相邻的这些天线的至少一隔板。该天线阵列中的各该天线皆包含一第一面以及一第二面。该第一面包含一金属区以及一孔隙区。该金属区涂布有金属。该孔隙区由三孔隙所组成，各该孔隙形成有一第一区域以及一第二区域。各该孔隙的该第一区域彼此相连，各该孔隙的该第二区域则分别延伸至不同方向。该第二面则与该第一面相对，其涂布有一金属线段，用以做为一信号馈入端。该金属线段终止于一信号馈入孔隙的相对位置，其中该信号馈入孔隙为该三孔隙其中之一。

由于本发明的天线的孔隙区的三孔隙皆彼此相连且分别延伸至不同方向，因此其产生的磁场并不仅仅为单方向的磁场；意即，本发明的天线及天线系统可于其读取范围内感应任何方向的射频识别标签，因此可解决先前技术无法感应不同方向的射频识别标签以读取其数据的问题。

附图说明

在参阅附图及随后描述的实施方式后，该技术领域具有通常知识者便可了解本发明的其它目的，以及本发明所采用的技术手段及较佳实施态样，其：。

图1为一般近场射频识别的天线示意图；

图2为本发明第一实施例的示意图；

图2A为第一实施例的天线的第一面示意图；

图2B为第一实施例的天线的第二面示意图；

图3为本发明第二实施例的示意图；

图3A为第二实施例的天线的第一面示意图；以及

图3B为第二实施例的天线的第二面示意图。

具体实施方式

如图2所示，本发明的第一实施例为一种天线系统2，其包含一天线阵列、一隔板21以及一壳体22。天线阵列具有多个天线，以本实施例来说，天线阵列具有二天线2a、2b。隔板21用来隔开天线2a、2b，其是以金属制成，用来防止天线2a、2b的电磁波互相干扰进而影响天线系统2感应射频识别标签的效能。须特别说明的是，在此实施例中，由于天线阵列具有二天线2a、2b，因此仅需一隔板21即能隔开相邻的天线2a、2b。但本发明并不限制天线阵列可包含的天线数目，依据天线阵列的天线数目的不同，隔板的数目亦有所不同。例如，当天线阵列具有以2*2配置的四个天线时，则天线系统2需要二隔板来隔开这些天线。此技术领域具有通常知识者可依自身需要扩增天线阵列的天线数目，并依天线阵列中天线的排列方式将隔板数目及位置进行调整，故在此不再赘述。

壳体22则用以容置天线阵列及隔板21，其中天线系统2形成一信号屏壁方向以及一信号穿透方向。于本实施例中，天线系统2形成的信号穿透方向为正上方(即正Z轴)，其它方向皆为信号屏壁方向，故壳体22于信号屏壁方向(正负X轴、正负Y轴及负Z轴)上是以金属材质制成，即壳体22的四侧面及底面是以金属材质制成，壳体22于信号穿透方向(正Z轴)上则以非金属材质制成，即壳体22的顶面是以非金属材质制成。由于说明需要，壳体22的顶面并未绘示于图中，使其天线系统2的内部得以显示出来。

如图2A以及图2B所示，天线2a、2b皆具有一第一面23以及与的相对的一第二面25，在此实施例中，第一面23即为面向信号穿透方向(正Z轴)的平面，第二面25即为面向信号屏壁方向(负Z轴)的平面。如图2A所示，天线2a、2b的第一面23包含一涂布有金属的金属区231及一孔隙区233。孔隙区233由三孔隙233a、233b、233c所组成，孔隙233a、233b、233c皆形成有一第一区域233d及一第二区域233e。孔隙233a、233b、233c的第一区域233d的一端彼此相连，第二区域233e则分别延伸至不同方向。以此实施例而言，各孔隙之间具有120度的夹角，故孔隙区233形成一Y型的几何轮廓。

本实施例中，各孔隙233a、233b、233c的形状皆相同。各该第一区域233d为一矩形，各该第二区域233e为一圆形。以应用于880MHz-960MHz的频带来说，该矩形的长度L1的范围为20至21毫米，而其宽度W1的范围则为7至8毫米，较佳为长度L1为20.664毫米，且宽度W1为7.7毫米的矩形；该圆形的半径的范围为8至10毫米，即其直径D的范围为16至20毫米，较佳为半径为8.8毫米的圆形。须特别说明的是，三孔隙233a、233b、233c的设计并不只限于前述的说明，此技术领域具有通常知识者可依天线系统2的操作频段需求将三孔隙233a、233b、233c尺寸、比例、延伸方向进行适当的变更。

如图2B所示，天线2a、2b的第二面25涂布有一金属线段251，用以做为一信号馈入端。为方便说明，孔隙区233的相对位置亦绘示于图2B，是以虚线表示。金属线段251终止于一信号馈入孔隙的相对位置，在本实施例中信号馈入孔隙为孔隙233b。更具体说，金属线段251终止于孔隙233b的第一区域233d及第二区域233e交界处的另一面，且其末端突出于交界处。由于信号源系藉由金属线段251传送信号，若信号源与金属线段251的电阻不匹配，将会造成能量损失。在本实施例中，若信号源的电阻值为50欧姆，则金属线段251于相对位置处的宽度W2为2.5至3.5毫米，较佳者则为3毫米。而金属线段251突出于相对位置的长度L2为5.5至9毫米，较佳者则为5.9毫米。

图3则绘示本发明的第二实施例的天线系统3。天线系统3大部分皆如同前段所叙的第一实施例的天线系统2。其不同处仅在于，天线系统3的天线阵列的天线3a、3b的孔隙区均为T型的几何轮廓。

如图3A以及图3B所示，天线3a、3b皆具有一第一面33以及与的相对的一第二面35。以应用于890MHz-940MHz的频带而言，于本实施例中，各孔隙333a、333b、333c的形状皆相同。各该第一区域333d为一矩形，第一区域333d较最佳地其为长度L1为20.2毫米，宽度W1为7毫米，第二区域333e较佳地其半径为9毫米。如图3B所示。若信号源的电阻值为50欧姆，则金属线段351于相对位置处的宽度W2较佳者为3毫米，而金属线段351突出于相对位置的长度L2较佳者则为8.19毫米。同样地，为方便说明，孔隙区233的相对位置亦绘示于图3B，是以虚线表示。

需说明的是，天线阵列中的天线的几何轮廓不一定要全部相同。例如，几何轮廓为Y型的天线2a与几何轮廓为T型的天线3a亦可组成一天线阵列，此技术领域具有通常知识者可藉由前面实施例的说明进行天线阵列中具有不同几何轮廓的天线的组合，故在此不再赘述。

由上述可知，本发明提供具有以三孔隙组成的孔隙区的天线，且各孔隙分别延伸至不同方向。如此一来，即能改进已知的仅具有单方向孔隙的天线无法完全读取任意方向的射频识别标签的缺点。

上述的实施例仅用来例举本发明的实施态样，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利范围应以本申请权利要求范围限定的为准。

Claims (22)

1.一种天线，包含：

一第一面，包含一金属区及一孔隙区，该金属区涂布有金属，该孔隙区由三孔隙所组成，各该孔隙形成有一第一区域及一第二区域，各该孔隙的该第一区域彼此相连，各该孔隙的该第二区域分别延伸至不同方向；以及

一第二面，与该第一面相对，该第二面涂布有一金属线段，用以做为一信号馈入端，该金属线段终止于一信号馈入孔隙的相对位置，该信号馈入孔隙为该三孔隙其中之一。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于各该第一区域为一矩形。

3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于该矩形的长度为20至21毫米，宽度为7至8毫米。

4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于各该第二区域为一圆形。

5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于该圆形的半径为8至10毫米。

6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于该金属线段是终止于该信号馈入孔隙的该第一区域及该第二区域交界处的一相对位置。

7.根据权利要求6所述的天线，其特征在于该金属线段于该相对位置处的宽度为2.5至3.5毫米，且该金属线段的一末端突出于该相对位置，该末端距离该相对位置为5.5至9毫米。

8.根据权利要求1所述的天线，其特征在于该三孔隙形成一Y型的几何轮廓。

9.根据权利要求8所述的天线，其特征在于各该孔隙之间具有120度的夹角。

10.根据权利要求1所述的天线，其特征在于该三孔隙形成一T型的几何轮廓。

11.根据权利要求1所述的天线，其特征在于各该孔隙的形状相同。

12.一种天线系统，包含：

一天线阵列，包含多个天线，各该天线包含：

一第一面，包含一金属区及一孔隙区，该金属区涂布有金属，该孔隙区由三孔隙所组成，各该孔隙形成有一第一区域及一第二区域，各该孔隙的该第一区域彼此相连，各该孔隙的该第二区域分别延伸至不同方向；以及

一第二面，与该第一面相对，该第二面涂布有一金属线段，用以做为一信号馈入端，该金属线段终止于一信号馈入孔隙的相对位置，该信号馈入孔隙为该三孔隙其中之一：以及

至少一隔板，用以间隔两相邻的这些天线。

13.根据权利要求12所述的天线系统，其特征在于还包含一壳体，用以容置该天线阵列及该隔板，其中该天线系统形成有一信号屏壁方向及一信号穿透方向，该壳体于该信号屏壁方向上是以金属材质制成，于该信号穿透方向是以非金属材质制成。

14.根据权利要求12所述的天线系统，其特征在于各该第一区域为一矩形。

15.根据权利要求14所述的天线系统，其特征在于该矩形的长度为20至21毫米，宽度为7至8毫米。

16.根据权利要求12所述的天线系统，其特征在于各该第二区域为一圆形。

17.根据权利要求16所述的天线系统，其特征在于该圆形的半径为8至10毫米。

18.根据权利要求12所述的天线系统，其特征在于该金属线段是终止于该信号馈入孔隙的该第一区域及该第二区域交界处的一相对位置。

19.根据权利要求18所述的天线系统，其特征在于该金属线段于该相对位置处的宽度为2.5至3.5毫米，且该金属线段的一末端突出于该相对位置，该末端距离该相对位置为5.5至9毫米。

20.根据权利要求12所述的天线系统，其特征在于该三孔隙形成一Y型的几何轮廓。

21.根据权利要求20所述的天线系统，其特征在于各该孔隙之间具有120度的夹角。

22.根据权利要求12所述的天线系统，其特征在于该三孔隙形成一T型的几何轮廓。

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