CN102163763A

CN102163763A - 天线以及便携式设备

Info

Publication number: CN102163763A
Application number: CN2011100387218A
Authority: CN
Inventors: 大石贞利
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2011-02-15
Publication date: 2011-08-24
Also published as: US20110199282A1; JP2011171839A

Abstract

本发明提供了可使电场集中在贴片天线的附近的天线以及便携式设备。该天线(1)包括：圆板形状的辐射元件(2)，在中央区域具有开口部(2b)，用于辐射电波；底板(3)，具有与辐射元件大致平行的面(3a)；以及馈电元件(5)，当从与辐射元件所在的面正交的规定方向观察时，馈电元件的一部分(5a)位于开口部的内侧，该馈电元件用于激励辐射元件。辐射元件的沿所述开口部的区域中的电流密度高于辐射元件的外周侧的区域中的电流密度。

Description

天线以及便携式设备

技术领域

本发明涉及便携式RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)读写器等中使用的平面天线及便携式设备。

背景技术

在专利文献1中记载有将圆偏振波天线以及垂直偏振波天线加以组合的复合天线。另外，在专利文献2中记载有具有导体板、配置成与导体板的底面平行的辐射导体板、以及对辐射导体板进行馈电的馈电开关(pin)的微带天线。

[专利文献]

专利文献1：日本特开2004-48367号公报

专利文献2：日本特开2008-199113号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种能在贴片天线(patch antenna)附近高效地发送接收数据的天线以及便携式设备。

为了解决上述问题，本发明第一方面的天线包括：圆板形状的辐射元件，在中央区域具有开口部，辐射元件用于辐射电波；底板，具有与辐射元件大致平行的面；以及馈电元件，当从与辐射元件所在的面正交的规定方向观察时，馈电元件的一部分位于开口部的内侧，馈电元件用于激励辐射元件。

另外，本发明另一方面的便携式设备包括：上述天线；用于覆盖天线的盖；以及与盖连接的设备本体。

发明效果

如以上所详述，根据本发明，可以使电流集中在辐射元件的开口部，且可使电场集中在贴片天线的附近。

附图说明

图1是作为本发明的实施方式的贴片天线的正视图。

图2是本实施方式的贴片天线中沿图1的A-A线的截面图。

图3A是示出本实施方式中的肋部的结构的正视图。

图3B是示出本实施方式中的肋部的结构的侧视图。

图4是示出在本实施方式的贴片天线中电流的分布的图。

图5是示出本实施方式的贴片天线的频率特性的图表。

图6是示出本实施方式的贴片天线的阻抗特性的图。

图7是本实施方式中具备贴片天线的便携式读写器的外观图。

具体实施方式

以下参考附图来说明本发明的实施方式。图1是从正面观察作为本实施方式的贴片天线时的图，图2是图1的A-A截面图。

贴片天线1包括板状的辐射元件2，辐射元件2用于辐射电波。当从贴片天线1的正面观察时，辐射元件2大致形成为圆形。这里，与辐射元件2所在的面(假想面)正交的方向是与贴片天线1的正面相对应的方向。

在辐射元件2的外周部(外缘部)上形成有两个凹口部2a，除了凹口部2a以外，辐射元件2的外周部沿圆形而成。在本实施方式中，虽形成了凹口部2a，但也可不形成凹口部2a。也就是说，可以将辐射元件2形成为圆形。

另外，从正面观察贴片天线1时，在辐射元件2的中心部(包括中心点O的区域)上形成有开口部2b。而且，在隔着开口部2b而相对的位置上设置有两个凹口部2a。

此外，在本实施方式中，虽然从正面看贴片天线1时，辐射元件2大致形成为圆形，但也可以是其他形状。例如可以将辐射元件2形成为正多边形。

辐射元件2由底板3保持。如图2所示，肋部4贯穿底板3的底面3a，且肋部4沿着与底面3a正交的方向延伸。在肋部4的顶端上固定有辐射元件2。在本实施方式中，如图1所示，由三个肋部4来支撑辐射元件2。

从正面看贴片天线1时，两个肋部4配置在隔着辐射元件2的开口部2b并相对的的位置。另外，在辐射元件2的圆周方向上的两个肋部4之间配置有另一个肋部4。三个肋部4配置在以点O为中心的圆的轨迹上。这样，通过配置三个肋部4可稳定地支撑辐射元件2。

此外，也可适宜地设定用于支撑辐射元件2的肋部4的数量、和位置。也就是说，只要能用肋部4支撑辐射元件2即可，可适宜地设定肋部4的数量、配置肋部4的位置。

使用图3A以及图3B来具体说明通过肋部4支撑辐射元件2的结构。图3A是从贴片天线1的正面观察到的肋部4的正视图，图3B是从图3A的箭头B的方向观察到的肋部4的侧视图。

肋部4包括形成为圆柱状的本体部4a、与设置在本体部4a的外周面的四个叶片部4b。四个叶片部4b等间隔地配置在本体部4a的圆周方向上。在本实施方式中，虽然设置了四个叶片部4b，但可以适宜地设定叶片部4b的数量。

如图3B所示，在本体部4a的一端形成有未设置叶片部4b的区域。本体部4a的一端被插入形成在辐射元件2中的开口部(未图示)。由此可在与本体部4a的长度方向正交的方向上将辐射元件2定位。另外，通过使辐射元件2与叶片部4b的一端接触，从而可在本体部4a的长度方向上对辐射元件2进行定位。

辐射元件2通过肋部4被配置成与底板3的底面3a大致平行，如图2所示，辐射元件2以及底面3a的间隔被设定为规定值H1。

在辐射元件2与底板3的底面3a之间配置有板状的馈电元件5，馈电元件5由肋部6支撑。肋部6沿相对于底板3的底面3a大致正交的方向延伸，馈电元件5被固定在肋部6的顶端部。

通过肋部6支撑馈电元件5的支撑结构与通过肋部4支撑辐射元件2的支撑结构(图3A以及图3B)相同。具体地说，通过将肋部6的一端插入形成于馈电元件5的孔部，从而可在与肋部6的长度方向正交的面内定位馈电元件5。另外，通过使肋部6的一部分(相当于叶片部4b)与馈电元件5接触，从而可在肋部6的长度方向上定位馈电元件5。

馈电元件5通过肋部6被配置成与底板3的底面3a大致平行。换句话说，馈电元件5以及辐射元件2被配置成大致平行。另外，如图2所示，馈电元件5以及底面3a的间隔被设定为规定值H2。

此外，在本实施例中，虽然通过一个肋部6来支撑馈电元件5，但也可通过多个的肋部6支撑馈电元件5。这里，可考虑对馈电元件5的支撑而适宜地设定肋部6的数量、配置肋部6的位置。

如图1所示，从正面观察贴片天线1时，馈电元件5具有长度L以及宽度W，宽度W小于长度L。另外，宽度W小于辐射元件2中的开口部2b的直径。可根据贴片天线1的阻抗来设定上述间隔H2、宽度W以及长度L。

在本实施方式中，以馈电元件5的长度方向(纵轴)沿辐射元件2的直径方向的方式配置馈电元件5。当从正面观察贴片天线1时，馈电元件5的一端部5a位于开口部2b的内侧。另外，馈电元件5的另一端部5b通过配线7与馈电连接器(connector)8连接。馈电连接器8与无线部(未图示)连接，从而将来自无线部的电力供给馈电元件5。

馈电连接器8被固定在底板3的侧壁3b上。具体地说，馈电连接器8被安装在侧壁3b的相对于底板3外侧的面上。如图1所示，侧板3b的尺寸被设定为D1×D2。在本实施方式中，虽然尺寸D1以及D2相同，但尺寸D1以及D2也可以互不相同。

当从正面观察贴片天线1时，馈电连接器8被配置在侧壁3b的角部C，侧壁3b的角部C具有用于安装馈电连接器8的平面部。侧壁3b沿着底面3a的外缘形成，沿相对于底面3a大致正交的方向延伸。当从正面观察贴片天线1时，侧壁3b配置在包围辐射元件2的位置上。

通过向馈电元件5供电，从而可使辐射元件2激励，在贴片天线1中产生圆偏振波。这里，可通过在辐射元件2的外周部设置凹口部2a来产生圆偏振波。此外，在产生直线偏振波时，省略凹口部2a即可。也就是说，当从正面观察贴片天线1时，将辐射元件2形成为圆形即可。

在本实施方式的贴片天线1中，为了使贴片天线1小型化，在辐射元件2中设置了开口部2b。开口部2b的半径R1(参考图1)越大，辐射元件2的共振频率可越低，从而可抑制辐射元件2的激励振幅并使包括辐射元件2的贴片天线1小型化。另一方面，开口部2b的半径R1越大，则贴片天线1的带宽越窄。因此，可以考虑贴片天线1的用途以及贴片天线1要求的外形尺寸(D1×D2)来设定开口部2b的大小(半径R1)。

例如，在953MHz频率下使用贴片天线1的情况下，设底板3的外形(图1所示的D1×D2)为160×160[mm]、设辐射元件2的半径(图1所示的R2)为140[mm]，设开口部6的半径(图1所示的R1)为大约56mm即可。

根据本实施方式，如图4所示，通过使从正面看贴片天线1时馈电元件5的一端部5a位于开口部2b的内侧，从而可使电流集中在开口部2b。而且，可使电场集中在贴片天线1的附近。从图4可知，沿着开口部2b的区域中的电流密度高于辐射元件2的外周区域中的电流密度。

在图5以及图6示出了本实施方式中的贴片天线1的特性。图5是示出贴片天线1的频率特性的图表，图6是示出贴片天线1的阻抗特性的图。

接着，使用图7来说明具备上述贴片天线1的便携式读写器的结构。

图7是示出便携式读写器的内部结构的外观图。具体地说，图7是示出取出了盖的一部分的状态下的便携式读写器的结构的图。

上述结构的贴片天线1被固定在盖11上，盖11覆盖贴片天线1。在图7中示出了盖11的一部分。具体地说，盖11由互相固定的两个盖(底盖以及顶盖)构成，在图7中只示出了一侧的盖(底盖)。

如图7所示，在盖11上设置有多个定位销30，各定位销30贯穿底板3的底面3a。因而可将贴片天线1固定在盖11上。盖(底盖)11沿着贴片天线1的底板3形成。顶盖(未图示)通过螺栓(未图示)固定在固定了贴片天线1的盖(底盖)11上。

便携式读写器20包括本体部21，本体部21具有作为握柄(grip)的功能，同时还具有用于控制贴片天线1的操作(发送接收)的功能。本体部21被安装成可对于盖(底盖)11沿图7的箭头E的方向旋转。具体地说，轴部12被安装在盖(底盖)11上，本体部21被安装成可相对轴部12旋转。也就是说，盖11以及本体部21通过铰链(hinge)结构来连接。

在本体部21的旋转轴上配置有与无线部(未图示)连接的电缆(同轴电缆)22，在电缆22的端部设置有连接器23。连接器23与馈电连接器8连接。由此，可将无线部的电力供给馈电元件5。

根据本实施方式，可使电流集中在辐射元件2的开口部2b，并可使电场集中在贴片天线1的附近。由此，可在贴片天线1的附近高效地进行数据的发送接收。具体地说，可高效地进行向电缆终端(tag)(未图示)的数据写入、来自电缆终端的数据的读取。

本发明只要在不脱离本发明的精神或主旨的范围内可以进行其他的各种形态。因此，上述实施方式在所有要点上只不过是例示，并非限定性的解释。本发明的范围是通过本发明保护的范围所表示的，并不局限于说明书本文。此外，属于与本发明的保护范围同等的范围的全部变形、各种改良、代替以及变型都在本发明的范围内。

符号的说明

1贴片天线 2辐射元件

2a凹口部 2b开口部

3底板 3a底面

3b侧壁 4肋部

5馈电元件 6肋部

8馈电连接器 11盖

20便携式读写器 21本体部

22电缆 23连接器

30定位销

Claims

1.一种天线，其特征在于，包括：

圆板形状的辐射元件，在中央区域具有开口部，所述辐射元件用于辐射电波；

底板，具有与所述辐射元件大致平行的面；以及

馈电元件，当从与所述辐射元件所在的面正交的规定方向观察时，所述馈电元件的一部分位于所述开口部的内侧，所述馈电元件用于激励所述辐射元件。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述辐射元件的沿所述开口部的区域中的电流密度高于所述辐射元件的外周侧的区域中的电流密度。

3.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，

当从所述规定方向观察时，沿所述辐射元件的直径方向配置所述馈电元件。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的天线，其特征在于，

当从所述规定方向观察时，所述辐射元件的所述开口部形成为圆形或正多边形。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的天线，其特征在于，

当从所述规定方向观察时，所述辐射元件在外周具有凹口部。

6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，

所述凹口部分别设置在隔着所述开口部而相对的位置上。

7.一种便携式设备，其特征在于，包括：

根据权利要求1至6中任一项所述的天线；

用于覆盖所述天线的盖；以及

与所述盖连接的设备本体。