CN101904053B - 平面宽带天线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种平面宽带天线(1)，其具有被平坦构造的内部发射元件(2)，所述内部发射元件(2)被外部发射元件(3)包围。两个发射元件(2，3)分别具有馈电点(4，5)。在内部发射元件(2)与外部发射元件(3)之间存在连续或不连续的间距变化，所述间距变化关于内部发射元件(2)的对称轴相同。外部发射元件(3)与内部发射元件(2)在两个馈电点(4，5)的区域中的间距与在偏离所述馈电点(4，5)的区域中的间距不同。
Description
技术领域
本发明涉及一种平面天线，该平面天线具有被平坦构造的内部发射元件，该内部发射元件被外部发射元件包围，其中内部发射元件和外部发射元件分别具有馈电点。
背景技术
这样的天线在EP 1437792B1中作为用于汽车的空腔缝隙天线(Hohlraumschlitzantenne)的一部分而被公开。内部发射元件具有六角形的形状。被构造为方形的用作接地导体的面元件包围该内部发射元件。
从EP 1513224A1中公知有另一平面天线。该平面天线具有拥有近似方形的基本形状的辐射元件，但是其中所述方形的基本形状的两个彼此相对的角被磨去。这导致近似方形的基本形状的两个彼此正交的对角线长度不同。此外，存在环形的接地面。该接地面在其内部张紧方形的面，其中在该面中放入辐射元件。在此，辐射元件相对于环形的接地面的内缘-除两个被限定范围的角的区域以外-具有均匀的间距。最后，存在用于辐射元件和接地面的连接触点。所述连接触点被彼此相对地设置在对角线之外的辐射元件和接地面的侧缘上。
另外，从US 6,914,573B1中公知有具有大带宽的非平面天线。该天线具有关于轴对称的接地面，该接地面具有矩形外部轮廓。在该接地面的内部存在近似椭圆的自由面，在该自由面中同样对称地放入有近似椭圆的天线面。该天线面具有连接导线，该连接导线在处于对称轴上的情况下通过隙缝被向外引导穿过该接地面。在此，从连接导体向与连接导体相对的点看去，该自由面的宽度没有减小。但是该自由面的宽度在两个对称区域中向连接导线方向收缩，以便实现阻抗的均匀过度。
对于不同的应用、例如对于在UHF-RFID发射应答器(Radio-Frequency-Identification(射频识别))的情况下的使用而言，需要共面天线结构的带宽尽可能宽的实施方式。用于当前处于865MHz至960MHz的频率范围内的UHF发射应答器的读取和写入设备根据该系统所应用的国家的准入规章而仅仅允许工作在一定的频率范围内。应当利用发射应答器来识别的对象常常被跨国界地应用。因此，具有大频率范围内的识别作用距离的发射应答器是很重要的。仅当发射应答器的天线系统能够给RFID半导体器件提供足够的能量时，大的识别作用距离才是可能的。
发明内容
本发明所基于的任务是，提供一种上述类型的使得能够进行宽带运行的平面天线。
该任务通过如下方式来解决：在内部发射元件与外部发射元件之间存在连续或不连续的间距变化，该间距变化关于内部发射元件的对称轴相同，并且其中外部发射元件与内部发射元件在两个馈电点的区域中的间距与偏离这两个馈电点的区域中的间距不同。
通过该天线的实施方式，实现馈电点处的阻抗到自由空间的波阻抗的连续变换。该连续变换导致工作频率范围内的几乎恒定的辐射特性。在此，外部发射元件也可以在偏离所述馈电点的区域中断开。
本发明的一个特别有利的扩展方案在于，内部发射元件被构造为等腰三角形的形状。因此，按照功率理论，获得非均匀的发射元件。在此，替代于直的腰，这些边缘也可以为指数形式的走向。
可以从从属权利要求3至9中得知本发明的其它有利的扩展方案。
附图说明
下面根据附图进一步阐述本发明的实施例。
图1示出根据本发明的天线的第一实施方式，
图2示出根据本发明的天线的第二实施方式，
图3示出具有不连续轮廓的内部发射元件的实施方式，
图4、5、6示出内部发射元件的不同实施方式，以及
图7示出与芯片相连接的根据本发明的天线的布置。
具体实施方式
在图1和2中示出根据本发明的平面天线1的两个实施方式。天线1具有非均匀的内部发射元件2和包围该内部发射元件2的外部发射元件3，该内部发射元件2在此被构造成等腰三角形，该外部元件3被构造为闭合环。在根据图1的实施例中，在三角形的内部发射元件2的底边的中部设置有第一馈电点4，并且与该馈电点4相对地在被构造为环的外部发射元件3上设置有第二馈电点5。在根据图2的实施例中，具有馈电点4的三角形的内部发射元件3的顶角直接与外部发射元件3的馈电点5相对。
按照功率理论，所示三角形的内部发射元件3是非均匀的发射元件，该内部发射元件的腰的走向不一定为连续的、而是也可以如图3中那样为不连续的走向。但是，内部发射元件3在此被完全填充的面也可以如图4、5、6中所示的那样具有不同形状的空缺6、尤其是例如缝隙。
理想地，天线在一个频率范围内的复阻抗和辐射特性是恒定的。在现实中，根据频率得出复阻抗的变化。在给定的频率范围内该变化越小，则表明该实施方式的带宽越宽。该特性可以通过自相似或者自补的几何结构来实现。自相似的结构在放大的情况下显示出与初始状态下相同或相似的特性。因此，在此指的是内部发射元件3与空缺的相似性，其中通过利用闭合的或部分闭合的外部三角形环进行限制而得出该空缺。该环必须在内部发射元件3的区域中是闭合的或连续的。内部发射元件3的最大尺寸的伸展处于工作频率的四分之一波长的范围内。
为了能够以功率匹配的形式运行根据所示实施方式的天线1和RFID芯片7(Radio-Frequency-Identification(射频识别))或半导体，可以使用根据图7的变换网络8。以虚线示出的与馈电点4、5相连接的变换网络8是可选的，也就是说，在合适的半导体阻抗的情况下，该连接在没有集中的元件的情况下也是可能的。
对于阻抗变换而言，对两个馈电点4、5的定位也是至关重要的。实际的实施方式要求将RFID芯片7放置在所示馈电点4、5之间，因为接合线产生RFID芯片与天线1之间的电连接。应当针对外部发射元件3到RFID芯片的连接以及从该RFID芯片到平坦的内部发射元件2的连接实现最小几何距离。优选地，应当在对称线的附近进行这些连接。对于阻抗匹配而言，必要时可以将对RFID芯片的定位以及RFID芯片到发射元件2、3的连接在同样得出最小几何距离的位置处进行。在实际中，同样存在如下的壳体形式：该壳体含有借助于接合线从RFID芯片到连接面的连接并且被称为可表面安装的器件。对于该壳体技术(SMD，surface mounted device(表面安装器件)，SMT，surface mountedtechnology(表面安装技术))而言，到发射元件2、3的连接的最小几何距离同样是有利的。
在工作频率范围865MHz至930MHz内，RFID半导体在其连接端口(Anschlusstor)之间显示出有损耗的容性阻抗特性。天线1在其馈电点4、5之间显示出感性范围内的复阻抗。在将RFID芯片和天线1相结合的情况下，容性和感性分量在最有利的情况下正好抵消。如果天线1的感性分量不足以完全补偿，则可以通过具有相应地需要的感性分量的集中器件或功率元件来添加相应的分量。外部发射元件3-在此为环-被设计为在馈电点4、5的区域中为连续的、即闭合的。
内部发射元件2和外部发射元件3不必一定位于一个平面上。但是这对于实际的转换是有利的。
根据本发明的天线1可以被安放在不导电的支承体上并且与金属面相对。那样的话，利用根据本发明所设计的天线1可以获得馈电点4、5之间的阻抗的变化，但是其程度比具有相似尺寸的偶极子天线的情况下要小。
Claims (8)
1.一种平面天线(1)，具有被平坦构造的内部发射元件(2)，所述内部发射元件(2)被外部发射元件(3)包围，其中内部发射元件(2)和外部发射元件(3)分别具有馈电点(4，5)，其中
a)在内部发射元件(2)与外部发射元件(3)之间存在连续或不连续的间距变化，并且所述间距变化关于内部发射元件(2)的对称轴相同，并且其中
b)外部发射元件(3)与内部发射元件(2)在两个馈电点(4，5)的区域中的间距与在偏离所述馈电点(4，5)的区域中的间距不同，以及
c)所述馈电点(4，5)被设置在内部发射元件(2)的对称轴附近，
其特征在于，所述内部发射元件(2)被构造为等腰三角形的形状。
2.根据权利要求1所述的平面天线，其特征在于，所述内部发射元件(2)和所述外部发射元件(3)处于同一平面中。
3.根据权利要求1或2所述的平面天线，其特征在于，所述内部发射元件(2)具有空缺(6)。
4.根据权利要求3所述的平面天线，其特征在于，所述空缺(6)被实施为缝隙。
5.根据权利要求1或2所述的平面天线，其特征在于，所述内部发射元件(2)的纵向伸展处于工作频率的四分之一波长的范围内。
6.根据权利要求1或2所述的平面天线，其特征在于在RFI D发射应答器中的应用。
7.根据权利要求1或2所述的平面天线，其特征在于，所述外部发射元件(3)被构造为环。
8.根据权利要求1或2所述的平面天线，其特征在于，所述外部发射元件(3)被构造为回路导体系统。
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