CN105594058B - 近距离用天线以及这种天线的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种近距离用天线，具体地用于RFID应用。本发明所述天线(1)包含长形两极导体结构(12)，该导体结构带有内导体(14)和以同轴形式围绕内导体的外导体(16)，其中导体结构(12)的第一末端(18)作为连接端连接一个发射器和/或接收器(用于由天线发射或者从天线接收的天线信号)，在导体结构(12)的第二末端(22)设计了与内导体(14)相连接的内导体延长段(24)，内导体延长段(24)的自由端(26)与外导体(16)存在电容耦合。借助本发明可以通过简单方式使能量和/或信息实现可靠的无线传输(尤其是短距离传输)。

Description

近距离用天线以及这种天线的用途
技术领域
本发明涉及高频技术领域，尤其是近距离用天线(比如用于射频识别的天线)。此外，本发明还涉及这种天线的使用。
背景技术
本发明所指概念“近距离应用”，主要包含借助天线通过小于5米、尤其是小于1米的距离传输电磁能量和/或电磁信号的应用场合。不过上述传输距离通常大于0.01m，尤其是大于0.05m。
发明内容
本发明的目的在于实现能量和/或信息的无线可靠传输，尤其是以简单的方式实现短距离传输。
按照本发明的第一个方面，上述目的通过符合以下特征的天线完成：包含长形两极导体结构，该导体结构带有内导体和以同轴形式围绕内导体的外导体，其中导体结构的第一末端作为连接端连接发射器和/或接收器(用于由天线发射或者从天线接收的天线信号)，在导体结构的第二末端设计了与内导体相连接的内导体延长段，内导体延长段的自由端电容耦合到外导体上。
通过符合本发明要求的、较为简单的结构，可以按照下面所述以有利方式实现近距离用宽带同轴行波天线。
在这里，概念“行波”涉及一种在本发明范围内优先选择的天线运行模式，这种运行模式下(比如)在发射时，电磁波从同轴导体结构第二末端沿导体结构向着导体结构第一末端方向返回。
发射模式下(即当在连接端(第一末端)馈入高频发射信号时)天线的这种工作方式，可以做如下解释：在导体结构第一末端、内导体和外导体之间施加并从而馈入的发射信号，原则上与(比如)传统“同轴线缆”一样沿着同轴导体结构传输至其第二末端。通过第二末端实现的导体结构不连续性，以及内导体末端通过在该位置设计的内导体延长段与外导体实现的电容耦合，导致电磁波作为表面波沿导体结构(在外导体外侧)朝着导体结构第一末端方向返回(如上所述)。
如果天线在一定程度上集中围绕自身建立电磁场(行波)，但只辐射极少或者根本不辐射电磁能(通过“脱落的”电磁波)，对于许多重要应用场合来说是有利的。这种运行模式被称为“耦合模式”。
根据本发明所述天线“耦合模式”的一种实现形式，可以(比如)进行以下设计：发射模式下由于发射信号馈入到达导体结构第二末端的能量，有超过50％的部分作为“束缚在导体结构上”的行波从第二末端开始(沿第一末端方向往回)运动。相应地，在这种情况下到达导体结构第二末端的能量中少于50％的部分作为电磁波从天线发射出去。
作为备选方案或者补充，在本发明所述天线的“耦合模式”中可以(比如)进行以下设计：发射模式下由于在导体结构第一末端(连接端)馈入发射信号而馈入的能量，有超过40％的部分作为束缚在导体结构上的行波从第二末端开始(沿第一末端方向往回)运动。
本发明所述天线带有一个长形导体结构。这个导体结构可以采用刚性或者柔性形式。也可以既设计至少一个刚性区段、又设计至少一个柔性区段，这些区段共同组成导体结构。长形导体结构长度可以(比如)大于导体结构(最大)横向尺寸(比如直径)的10至50.000倍。
长形导体结构可以(比如)至少为0.05m，尤其是至少为0.1m。不过上述长度显著更大的应用场合具有特别重要的意义。对于大多数应用场合来说，上述长度最大为200米、尤其是最大为100米即可满足要求。
在本发明的一个结构形式中，长形导体结构的长度(或者下文所描述信号发射/接收段的长度)至少为按照运行要求所设计行波(如上文所述)波长的两倍、尤其是5倍。
在一个结构形式中采用了以下设计：当根据运行要求设计的信号频率不超过1GHz时，上述长度最大为相应波长的500倍、尤其是300倍。当工作频率超过1GHz时，根据本发明的一个结构形式上述长度最大为行波相应工作波长的1000倍、尤其是500倍。
本发明所述天线主要用于400MHz至6GHz范围内的工作频率(发射模式下天线信号的载波频率)。在本发明的一个结构形式中工作频率(比如)位于860至960MHz范围内(对于许多RFID应用来说属于常用频率)。在另一个结构形式中使用1至3GHz范围内的工作频率(比如2.4GHz)。
内导体和外导体具有导电性(比如用金属制作)。在最简单情况下，内导体具有圆形横截面，外导体具有圆环形横截面。
内导体和/或外导体也可以不采用圆形横截面，而是采用其他横截面形状，比如矩形、正方形或者椭圆形。
内导体可以设计为实心或者空心导体。
在最简单情况下，内导体横截面和/或外导体横截面在导体结构整个长度上相同。
在径向方向上内导体和外导体之间可以布置电绝缘层或者电介质(包括空气)。可与内导体一样由金属材料制成的外导体之外(径向方向)最好带有绝缘层(比如采用塑料)，这个绝缘层在下文中又被称为“绝缘套”。
内导体延长段是一个在导体结构第二末端与内导体存在电连接的结构，该结构用于在天线发射模式下从内导体中“输出”能量并将此能量“耦合”到外导体中。
在最简单情况下，内导体延长段是一个电导体，一方面它与内导体相连接，另一方面它的一个自由末端凸出至距离外导体较近的位置，以便实现与外导体的电容耦合。
在本发明的一个优化设计中，内导体延长段在内导体和外导体之间带有至少一个电容、电感或者电阻元件。
在一个优化结构形式中，内导体延长段至少部分位于外导体之外。
在本发明的一个结构形式中，内导体延长段从导体结构第二末端至内导体延长段自由末端，具有至少一个带夹角延伸段和/或至少一个曲线形延伸段。
在一个结构形式中，内导体延长段的自由末端与外导体外侧实现电容耦合。作为备选方案或者补充，也可以与外导体内侧和/或端面(导体结构末端)进行电容耦合。
在本发明的一个结构形式中，内导体延长段与内导体连接为一体。在另一个结构形式中，内导体延长段与内导体分开，但与内导体存在连接。
一个优化结构形式中，在与导体结构第二末端间隔一定距离(从导体结构纵向上看)的位置，比如在外导体的外周(例如围绕绝缘套)，布置有一个表面波衰减装置。
这种表面波衰减装置的好处是：可以很好地限定上述沿导体结构“返回的行波”的范围。衰减装置的作用是：使到达的返回行波能量至少大部分被吸收。在一个结构形式中，衰减装置带有至少一个环绕外导体外周的铁素体环。尤其可以在导体结构纵向方向上依次布置多个铁素体环，这些铁素体环(相互间存在或者不存在间距)均环绕外导体外周。在一个优化设计中，铁素体环(或者多个铁素体环中的至少一个)可以在导体结构上移动。
作为与至少一个环绕外导体的铁素体环不同的备选方案或者作为其补充，表面波衰减装置也可以设计为长形两极同轴导体结构中安装的衰减单元，其中包括一个衰减网络(由电容和/或电感和/或电阻元件组成)。
在本发明的一个结构形式中，表面波衰减装置包含一个外导体接地端。这种接地端可以(比如)通过布置在外导体外周的一个“接地套环”实现。该接地套环可以(比如)设计为包含两个套环半体的分体式结构，安装时将这两个半体相互连接到一起(比如通过螺栓连接)。
如果设计有表面波衰减装置，则同轴导体结构在整个长度上划分为位于导体结构第一末端和衰减装置之间的“信号引导区段”、和位于衰减装置和导体结构第二末端之间的“信号发射/接收区段”。在本发明的一个优化设计中，信号发射/接收区段内部布置有一个或者多个“不连续点”(对行波有效的波阻抗局部显著偏差)。每个不连续点同样可以(比如)由一个铁素体环(如上文所述)或者类似装置实现。这种优化设计的优点是：可以按照要求的方式影响行波沿导体结构的传播(例如用于“波成形”)。
如果本发明所述天线长度较大时，可能不再需要安装表面波衰减装置，因为从导体结构第二末端返回第一末端的行波，因不可避免的强度损耗在来到第一末端附近时已经没有太大强度。不过这种情况下在天线的一个或者多个位置设计上述不连续点(比如由铁素体环或者类似装置实现)，也便于有针对性地控制波的传播。
如上文所述，本发明所指天线的优选应用场合是作为行波天线在“耦合模式”下使用。(比如)与天线周围的应答器通信和/或与天线周围的计算机网络部件通信时，可以设计本发明所述的以上应用场合。
在“耦合模式”下，通信不是通过狭义上的电磁辐射、而是通过波耦合借助天线覆盖范围内的系统或者单元实现。作为不同于无线通信的备选用途或者作为其补充，也可以实现这些系统或者单元(比如传感器、尤其是“智能传感器”)的无线式能量供应。
在本发明的一项优化设计中，天线采用了“模块结构方式”，这种结构方式主要通过以下设计实现：在从导体结构第一末端至导体结构第二末端(或者第二末端上连接的内导体延长段)的路径中，设计一个或者多个电连接点(比如采用插接和/或螺纹连接形式)，组成天线的各个“模块”以这些连接点为界限。
在一个与此相关的结构形式中进行了以下设计：一个上述类型的表面波衰减装置，在其一个或者两个末端配有相应的连接装置(比如电插头或者类似部件)。可选择地或者此外，这种连接装置尤其可以设计在导体结构第二末端，以便连接内导体延长段。相应地，内导体延长段也可以配置有(配合)连接装置。
上述模块化天线结构方式的显著优点是：(比如)组装天线时可以使用一部分传统的、可在市场上买到的部件(比如同轴电缆)，只需补充必要的附加模块即可设计出本发明所述天线。尤其可以使用传统的同轴电缆构成本发明所述同轴导体结构。如果设计有表面波衰减装置，则该装置可以(比如)由一个相应的衰减模块构成，这个模块在两侧与传统的同轴电缆相连接(比如通过传统的电插接/螺纹连接方式)，以便通过两条同轴电缆实现天线的信号引导区段和信号发射/接收区段。
附图说明
下面将借助结构示例参照所附图纸进一步描述本发明。其中：
图1显示了根据第一结构示例设计的天线；
图2显示了根据另一个结构示例设计的天线；
图3显示了根据另一个结构示例设计的天线；
图4是图2所示天线，在某一应用状况下进行显示；
图5显示了根据另一个结构示例设计的天线；
图6显示了根据另一个结构示例设计的天线(俯视图)；
图7是图6所示天线，在侧视图中显示；
图8显示了根据另一个结构示例设计的天线，采用图7中的显示方法。
具体实施方式
图1显示了根据第一结构示例设计的、用于近距离尤其是用于(比如)RFID的天线10。
天线10包括一个长形两极同轴导体结构12，该导体结构带有一个导电的内导体14和一个以同轴形式围绕内导体的导电外导体16。
在图中所示结构示例中，内导体14为圆柱形，外导体16为空心圆柱形。内导体14以及外导体16(比如)均由金属材料制成，在导体结构12的整个长度上，该导体结构12内导体和外导体16之间(径向上)存在一个电绝缘夹层(比如采用塑料)。
为了连接发射器和/或接收器(用于由天线10发射或者由天线10接收的天线信号)，设计有导体结构12第一末端18(图1中的左侧)，示例中配置了一个传统的同轴插头20，这个同轴插头通过用于“传统同轴电缆”的传统方式，在第一末端18为内导体14和外导体16实现了电连接。
在对面的导体结构12第二末端22(图1右侧)，设计有与内导体14成为一体并从而与内导体14存在电连接的内导体延长段24，在示例中导体延长段始于导体结构12第二末端22，以并与内导体14和外导体16同轴的直线形式、在紧靠第二末端22前方的位置从外导体16中延伸出来。内导体延长段24直线延伸至内导体延长段24的自由端26，其中根据内导体延长段24的长度，自由端26或者内导体延长段24在第二末端22范围内与外导体16存在一定程度的电容耦合。
在天线10的发射模式中，当在第一末端18的同轴插头20馈入一个待发射的天线信号时，这个天线信号沿着导体结构12移动至末端22，在那里受到或多或少的反射，以作为被束缚的行波从第二末端22沿外导体16朝着第一末端18方向返回。
如果选择相应的运行方式(涉及所馈入天线信号的频率和功率)，则天线10可以围绕自身建立电磁交变场但辐射量较小。天线10可以作为行波天线在“耦合模式”下运行，以便在(较小的)天线10的覆盖范围内实现良好控制。
示例中，在外导体16的外周上(从导体结构12纵向上观察)与第二末端22间隔一定距离的位置(或者在两个末端18和22之间的一个位置)，布置了表面波衰减装置30，在示例中该装置由多个(此处：四个)铁素体环32、34、36和38构成，这些铁素体环均环绕外导体的外周。如果在导体结构12整个长度上为外导体16外周设计有绝缘套(比如采用塑料)，则铁素体环32、34、36和38环绕这个绝缘套。从导体结构12纵向上观察，这些铁素体环32至38相互间隔一定距离，当从导体结构12的第二末端22返回的行波到达衰减装置30位置时，铁素体环将导致这些行波出现衰减。同轴导体结构12中由铁素体环32至38构成的衰减装置30或者其安装位置，将导体结构12的整个长度划分为(图1左侧的)“信号引导区段”40和“信号发射/接收区段”42，在天线10工作过程中，区段40用于从第一末端18引导天线信号或者将天线信号引导至第一末端18，区段42用于从天线10传输信息和/或能量、或者将信息和/或能量传输至天线10。
铁素体环数量以及铁素体环之间的单个间隔距离，可以根据天线10的相应用途或者运行参数加以适配调整。也可以采用以下设计：存在多个铁素体环时至少一个、尤其是至少第一个(距离第二末端22最近的)铁素体环(在示例中为铁素体环32)可以沿着导体结构移动。通过这一设计可以控制所组成衰减装置的特性、或者根据具体应用场合对衰减装置特性进行匹配调整。
作为不同于铁素体环32至38的备选方案或者作为其补充，衰减装置30也可以采用与示例不同的结构，配置其它衰减元件，比如电网络结构(由电容和/或电感和/或电阻元件构成)，该网络结构布置在导体结构12中的相关位置，两侧分别连接延伸到第一末端18和延伸到第二末端22的导体结构12区段40、42。
下面简要总结天线10的结构、工作方式和优点：
-天线10的主要部件由同轴导体结构12构成，这个导体结构是(比如)柔性或者半刚性电缆，也可以是带有“开放式末端”或者上述内导体延长段24的刚性结构。
-在内导体延长段24范围内，除去了在导体结构20其余范围内构成屏蔽层的外导体16，从而产生了一根偶极天线，其中一个臂由开放式内导体(内导体延长段24)构成，另一个臂由外导体16构成。
-在这里通过一个或者多个铁素体环构成的表面波衰减装置30，限定了对发射/接收有效的天线长度(区段42)。除了调整天线长度之外，衰减装置30的位置(在这里尤其是第一铁素体环32的位置)还影响衰减装置30的特性、并从而影响返回行波的特性。
-如果内导体延长段24的长度(从导体结构12的第二末端22测量至内导体延长段24的自由端)，至少接近相关天线信号的四分之一波长，通常在按要求产生返回行波方面具有优势。天线信号载波频率可以(比如)位于500至5000MHz范围内。
-铁素体环32至38、尤其是第一铁素体环32的具体位置，对于天线10的阻抗同样具有重要影响。就这一方面来说，可以利用多个铁素体环中至少一个、尤其是至少第一个的可调节性，对阻抗进行调整(比如尽可能接近50Ω)。
-如果天线10采用适当几何形状和相应运行方式，可以实现以下目的：发射信号中的大部分作为表面波沿着“信号发射/接收区段”42传播，只有较少的高频能量被辐射出去(“耦合模式”)。
-尤其在布置多个铁素体环以构成衰减装置30时，可以对导体结构12其余部分(信号引导区段40)上的表面波实现十分有效的抑制。区段40和42之间的过渡区，通过衰减装置30在导体结构12中的位置加以规定。在这方面根据本发明的一个优化设计，衰减装置30可以沿着导体结构12整体移动。
-内导体延长段24的长度可以按照以下要求选择：结合第一铁素体环(此处：32)的位置(尤其是可变位置)，可以设置符合要求的阻抗以便(比如)实现尽可能大的天线10回流衰减。
天线10的长度以及上述各个区段的长度可以根据相应的使用场合进行匹配调整。在图1中为图1的示例绘出了相应长度l1至l4：在这里l1是信号引导区段40的长度，l2是表面波衰减装置30的长度，l3是信号发射/接收区段的长度，l4为内导体延长段长度。在示例中上述长度位于以下相应范围内：l1位于0.05至1m的范围内；l2位于0.05至0.5m的范围内；l3位于0.2至10m的范围内；l4(最好根据波长将其作为四分之一波长进行选择)位于0.03至0.15m范围内。在图1中，d1指铁素体环32和34之间的距离(净距离)。这一距离d1位于(比如)5至20mm范围内。在本发明的一项优化设计中，同轴导体结构的外导体带有至少一个开口。图1中通过虚线举例绘出了一个这样的开口并用39进行标记。开口39与衰减装置30之间的距离，在图1中通过d2表示。这个距离d2位于(比如)1至5m范围内。也可以采用与该示例不同的设计方式，在信号发射/接收区段42上布置多个这样的开口(相互之间的距离位于(比如)工作波长的0.1倍至5倍范围内)。
设计衰减装置30所使用铁素体环(这里为铁素体环32至38)，应与导体结构12(包括可能存在的绝缘套)的横向尺寸或者直径相适应，导体结构12与铁素体环内周之间的环形间隙最好小于3mm。在本发明的一个结构形式中，采用工作频率时每个铁素体的阻抗大于100Ω。适合的铁素体环可以在市场上买到，比如可以采用名称为“WE-AFB EMISuppression Axial Ferrite Bead”的铁素体环，由Würth Elektronik公司(德国瓦尔登堡，邮编74638)生产。
在本发明所述天线的一种优化结构形式中，衰减装置带有多个“不连续点”(比如铁素体环)，它们相互之间存在不同的阻抗。通过这一设计尤其可以(比如)在到达衰减装置的行波反射量最小的情况下实施波衰减。
与图1中的结构示例不同，可以在信号发射/接收区段42中布置所述类型的不连续点或者铁素体环，以便实现(比如)要求的“波成形”。
在对于其他结构示例进行的如下描述中，作用相同的部件采用相同标记数字，并通过补充小写字母区分结构形式。基本上仅探讨与已描述结构示例之间的区别，此外还明确提示参阅关于前面结构示例的描述。
图2显示了根据另一个结构示例设计的天线10a。
在结构和工作方式方面，天线10a与已描述的天线10基本相同。不过内导体延长段24a存在以下更改：内导体延长段从同轴导体结构12a的第二末端22a至内导体延长段24a的自由端26a的延伸过程中，部分区段呈曲线形。通过设计这种曲线(作为备选方案或者补充，内导体延长段24a也可以带有至少一个夹角)，自由端26a和/或紧靠这个自由端之前的内导体延长段24a末端区段，距离第二末端22以及这个范围内的外导体16a末端更近，从而使内导体延长段24a与外导体16a之间的电容耦合，比图1所示天线10有效得多。
图2所示结构形式克服了图1所示“基础版本”的缺点，在这个基础版本中不便于实施阻抗调整，并且在内导体延长段24范围内存在显著的功率辐射。图2所示天线10a可以通过以下方式运行：为返回的行波实现“耦合模式”，其中在内导体延长段24a范围内功率辐射量特别小。
当然，不采用图2中所示的内导体延长段24a具体设计，而是通过更改内导体延长段的走向、整体设计为(比如)环形、线圈形、螺旋形、弧形等等，也可以实现上述优点。
内导体延长段24a自由端26a或者包含自由端的末端区段最好紧靠导体结构12a的绝缘套。如果导体结构12a在第二末端22a范围内没有绝缘套，那么内导体延长段24a自由端最好配置绝缘层并且该绝缘层贴靠在(无绝缘的)外导体上。
通过至少局部带夹角和/或呈曲线形的内导体延长段(比如图2所示例子)，可以实现良好的阻抗调整(比如调整为50Ω)，因为这种形状就像电感和电容的组合一样起作用。借此可以实现馈入点(导体结构第一末端)的无损耗阻抗变换。
图2所示类型的天线可以通过以下十分简单的方式生产：使(比如)由金属生产并与内导体14a连接为一体的内导体延长段24a产生相应变形。在变形状态，内导体延长段24a通过辅助件比如线束扎带、热缩软管等实现永久性固定。
图3显示了根据另一个结构示例设计的天线10b。
与图2所示天线10a不同，天线10b的内导体延长段24b从同轴导体结构12b第二末端22b开始以极小半径弯曲180°，随后呈直线并以极小距离平行于导体结构12b纵向方向延伸。内导体延长段24b的直线形区段超过内导体延长段24b总长度的50％、尤其是75％。
除此之外，天线10b导体结构12b的末端区段中从第二末端22b设计了一个间隔套，间隔套在第二末端22b安装在导体结构12b的外周上或者在必要时被推到绝缘套上。在这里内导体延长段24b通过以下方式弯曲：呈直线延伸的末端区段紧密贴靠在间隔套50b上。
图3所示类型的天线可以通过以下方式生产：首先生产内导体延长段24b尚未变形的天线10b，然后将作为间隔套50b的(比如)塑料管从第二末端22b推到导体结构12b上，最后将从塑料管末端伸出的内导体延长段24b部分弯曲180°，以便得到图3所示形状。根据所套装塑料管的位置(该位置可以通过相应移动进行调节)，最终贴靠在塑料管外侧的导体件长度以及纵向上内导体延长段24b与外导体16b的搭接尺寸可以得到调整。
通过这种设计可以实现非常优良的阻抗调整性能，并且天线信号会十分有效地耦合到外导体16b上。此外还能在“耦合模式”下实现非常均一的运行方式。
图3所示形状最终可以通过辅助件比如线束扎带、热缩软管或者类似部件实现永久固定。
图4在一个具体应用场景中再次显示了天线10a(图2)。
在这个应用场景中，天线10a作为一个通信部件被集成在一个较大技术装置60a中。
技术装置60a可以是(比如)一个箱柜、搁架或者其它装置，尤其是用来保存库存商品的装置。此外上述技术装置还可以是(比如)建筑物的一部分比如某些墙壁、支撑结构、门或者门框。
在这里天线10a尤其可用于与天线附近环境中的应答器(比如射频识别-应答器)进行通信，这种应答器(比如)设计在相应物件上，其可在相关技术装置60a范围内储存或者移动(从技术装置60a中移出或者移入该技术装置)。借此尤其可以实现库存记录，即通过天线10a和相关应答器之间的通信统计配有应答器的物件。根据本发明优先选择的较小通信覆盖范围避免了统计错误。
在图4的示例中，天线10a借助于弹性带62和64固定，弹性带被固定在同轴导体结构12a中的不同位置。天线可以通过简单方式取下和固定。
许多情况下，以下设计在本发明框架内具有重要意义：用于发射/接收的天线信号发射/接收区段(42a)沿着一个确定的路径在相关技术装置(60a)上或者在其内部延伸，这个路径在图4所示例子中为直线形，但通常也可采用较复杂路径。
根据本发明的一个优化结构，设计了用于检查是否按规定装配或者配置天线的措施。这些措施可以(比如按图4所示)通过天线10a上的规定标记以及技术装置60a上相关位置的规定标记实现(借此可以对装配进行目视检查)。
作为备选方案或者补充，这些措施也包含(比如)沿着规定走向在相关技术装置60a上或者在其内部布置的应答器，从而能够通过天线10a的运行检测天线10a覆盖范围内是否存在上述“路径应答器”。借此可以(比如)实现功能以及装配的远程监控。固定安装在技术装置60a范围内的应答器起到传感器的作用，这些应答器可以进行相应地(数字)编码，并且只有当天线10a装配正确、功能正常时才能检测到。编码可以(比如)由一个序列号、一个序号、位置坐标等构成。作为不同于路径应答器识别(比如根据数字编码)的备选方案或者作为其补充，也可以通过分析(比如理论-实际比较)应答器所发射(并由天线接收)信号的强度，检查天线是否按规定装配或者配置，这种方法可以(比如)检测较小的位置变化。
这种用于检查或者监控天线走向是否符合规定的“路径应答器”，图4中举例绘出并由66a和68a表示。
也可以在导体结构12a中的相应位置设计可目视检查的标记(比如图4中所示颜色标记70a和72a)，从而便于按规定装配天线10a。
作为不同于路径应答器的备选方案或者作为其补充，技术装置60a也可以配置一个应答器74a，人们可以称之为“天线型号应答器”，因为这个应答器存储有按规定装配天线型号的编码。天线10a装配之后，可以从应答器74a中读出关于“正确型号”的信息。实际安装的天线10a是否属于“正确型号”，可以非常方便地通过(比如)以下方式确定：天线10a本身安装有一个可读出的应答器76a，其中存储有天线10a的型号编码。通过比较从应答器74a和76a读出的两个结果，可以确定为规定技术装置60a所设计天线型号是否已实际安装。
作为不同于上述“信息存储”应答器的备选方案或者作为其补充，还可以在天线10a上安装一个或者多个无电池的、通过天线场供应电能的传感器(或者“配置传感器的应答器”)。通过这一设计原则上可以根据传感器型号沿天线10a检测任意物理参数。图4中绘出了这种“传感器式应答器”并由78a表示。
作为不同于在天线10a上直接布置上述传感器的备选方案或者作为其补充，尤其是(比如)无源传感器(从天线场获取电能)也可以在天线覆盖范围内布置在技术装置60a上或者布置在其内部。由这种传感器获取的信息，能够以简单方式借助通过天线10a实现的通信读出和分析。
图5显示了根据另一个结构示例设计的天线10c。
相对于图3所示天线10b，天线10c存在以下变化：同轴导体结构12c的信号发射/接收区段42c的延伸路线并不呈直线形，而是包含带夹角和/或曲线形的延伸段。在示例中导体结构12c总体上以蜿蜒曲折形式延伸。
通过这种比较复杂的信号发射/接收区段42c延伸路径，尤其可以在天线通信覆盖范围极小时，有针对性地覆盖应通过天线10c进行通信的范围。与图5所示的天线10c两维延伸路径不同，导体结构12c也可以设计为三维延伸结构。
尤其当涉及这种延伸路径复杂的大长度天线时，可以进行以下设计：天线由多个部分组成(比如借助电插接件)。也可以使用T形件，以便实现天线路径中的分支。这样就可以(比如)在信号引导区段末端借助分配件分出两个或者两个以上信号发射/接收区段。
此外在图5中还通过虚线绘出了一个在所述全部结构变型中都可使用的优化设计，即在天线中布置用于“波成形”的装置。这些装置尤其可以由铁素体环构成，图5中在32c'处举例绘出了这些装置。
图6显示了根据另一个结构示例设计的天线10d。
与前面描述的结构示例不同，天线10d以特殊方式配备了内导体延长段24d。所以出于简便性原因在图6中仅显示了同轴导体结构12d的第二末端22d范围内的环境。
变化在于：内导体延长段24d与内导体14d分开。在所示例子中(通过图7中的侧视图可以更清楚识别)，内导体延长段24d由电路板80d上的导体电路构成，其中在导体结构第二末端12d从外导体16d中伸出的内导体14d部分，通过钎焊连接点82d与上述导体电路中的第一条(图7中的上方)实现电连接。这条导体电路在相对的一端与另一条导体电路(图7中的下方)存在“通孔连接”，下方的导体电路是内导体延长段24d的另一个延伸段，其自由末端26d按照图中所示在纵向上与外导体16d的末端相搭接。
在结构和功能方面，天线10d与图3中已描述的天线10b相同，不过内导体延长段24d通过单独生产的部件(电路板80d)实现，该部件在天线10d生产过程中与内导体14d相连接。
图8显示了根据另一个结构示例设计的天线10e，与图6和7所示天线10d不同，第二末端22e以及内导体延长段24e的范围通过以示意图形式绘出的屏蔽结构90e进行屏蔽，以便使从这个范围产生的辐射最小化。屏蔽结构90e可以按照图8中的例子所示，具有(比如)一个末端封闭的空心圆柱形状，作为“屏蔽桶”(比如由金属材料制造)套装到天线末端并固定(比如粘接)。
总的来说，通过所述结构示例可以实现具有(比如)以下优点的天线：
-电磁场基本以短有效距离围绕天线建立，但辐射量较少。
-可在覆盖范围、场强、反射、功率损耗方面实现电磁场的良好控制；沿天线不存在“数据采集缺口”。
-在不同环境和频率带中便于调整到要求的天线阻抗(比如50Ω)。
-天线可以通过十分简单的方式生产，比如采用柔性或者刚性同轴电缆，生产遵循相同原理。
-在所有根据运行要求设计的频率中，天线都可以在“耦合模式”下工作。可以将辐射(“辐射模式”)分量控制在很低水平。
-天线至少可以部分地通过同时用于其他方面的结构、尤其可以通过用于构成必要外导体或者内导体的实心或者空心结构生产。例如：挂衣杆、盲人手杖或者机械支撑杆、型材梁(比如用于搁架、商品展示架等等)中适当的金属结构，都可以用于本发明所述范围。
-即使天线在高发射功率条件下和在金属表面附近运行时，也不会在这些表面上产生强烈反射。可以在距离金属表面只有几毫米的位置运行。
-运行稳定、不易受影响，(比如)即使将天线布置在金属附近，阻抗也不会产生强烈变化(在开放式以及封闭式金属柜中都可保证功能良好)。
-可以通过简单方式设计平面以及立体式天线结构(比如可以设计在台板或者工作板下方、产品仓库通道或者门上、布置在建筑物地板中(比如无缝地板等等))。
-天线易于装配或者集成到所述类型的物体上(尤其是(比如)箱柜、搁架或者类似装置)。

Claims (10)

1.近距离用天线，具体地用于RFID应用，包含长形两极导体结构(12)，该导体结构带有内导体(14)和以同轴形式围绕内导体(14)的外导体(16)；
其中导体结构(12)的第一末端(18)作为连接端连接发射器和/或接收器，用于由天线发射或者从天线接收的天线信号；
其中在导体结构(12)的第二末端(22)设计了一与内导体(14)相连接的内导体延长段(24)，内导体延长段(24)的自由端(26)电容耦合至外导体(16)
并且其中内导体延长段(24)从导体结构(12)的第二末端(22)至内导体延长段(24)的自由端(26)之间，具有弯曲180°的区段，其中弯曲180°的区段从第二末端(22)开始以极小半径弯曲，使得自由端(26)和紧靠自由端(26)之前且呈直线并以极小距离平行于导体结构(12)的纵向方向延伸的内导体延长段(24)的末端区段，靠近导体结构(12)的第二末端(22)，从而实现导体结构(12)的第二末端(22)处的电容耦合。
2.根据权利要求1所述的天线，其中内导体延长段(24)的直线延伸末端区段占内导体延长段(24)总长度的50％以上。
3.根据权利要求1或2所述的天线，其中自由端(26)或包含自由端(26)的内导体延长段(24)的末端区段在第二末端的范围内通过绝缘层贴靠在外导体(16)上。
4.根据权利要求1所述的天线，其中内导体延长段(24)与外导体(16)的内侧和或端面存在附加的电容耦合。
5.根据权利要求1所述的天线，其中内导体延长段(24)与内导体(14)连接为一体。
6.根据权利要求1所述的天线，其中内导体延长段(24)与内导体(14)分开形成，但与所述内导体(14)存在连接。
7.根据权利要求1所述的天线，其中在导体结构(12)纵向上，表面波衰减装置(30)布置于与导体结构(12)第二末端(22)间隔一定距离的位置。
8.根据上述权利要求7所述的天线，其中表面波衰减装置(30)带有至少一个铁素体环(32-38)。
9.一种根据上述权利要求之一所述的天线(10)的使用方法，所述天线(10)在“耦合模式”下用作行波天线，其中所述方法包括：在发射模式中，在导体结构(12)的第一末端(18)馈入天线信号，使得天线信号沿着导体结构(12)移动至导体结构(12)的第二末端(22)，并在所述第二末端(22)受到反射，以作为被束缚的行波从第二末端(22)沿外导体(16)朝向第一末端(18)返回。
10.根据权利要求9所述的天线(10)的使用方法，用于与天线(10)周围的应答器进行通信并且/或者用于与天线周围的计算机网络部件进行通信。
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