CN202564549U - 发送/接收天线以及使用其的发送/接收装置 - Google Patents

发送/接收天线以及使用其的发送/接收装置 Download PDF

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Abstract

提供一种发送/接收天线以及使用所述发送/接收天线的发送/接收装置，其中所述发送/接收天线包括介电基板(11)、介电基板上提供的激励环路天线(12)、介电基板上提供的与激励环路天线紧密相邻但不接触的发送/接收环路天线(13)、以及连接在发送/接收环路天线的两端之间的谐振电容器(14)。发送/接收环路天线的两端之一连接有耦合电容器(19)。激励环路天线连接到发送处理单元，并且发送/接收环路天线经由耦合电容器连接到接收处理单元。因此，可以扩展频率特性而不增加功耗，并且使得接收处理单元能够合适地处理接收信号。

Description

发送/接收天线以及使用其的发送/接收装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于向无线通信介质(诸如RFID标签和非接触智能卡)提供电力以及与所述无线通信介质交换信号的发送/接收天线、以及一种使用所述发送/接收天线的发送/接收装置。
背景技术
近年来，用于通过使用无线通信介质(诸如RFID标签和非接触智能卡)来识别物品和验证个人的技术已经广泛用于供应链和物流系统、交通系统、库存管理系统、图书管理系统、个人认证系统和电子钱包系统中。基于无线通信介质的系统使用发送/接收装置，用于与所述无线通信介质交换信号以及向所述无线通信介质提供电力。在这种系统中，如果单个发送/接收装置可以与多个不同种类的无线通信介质通信，则是有优势的。
然而，无线通信介质的通信协议可以随着系统而不同。通常，发送/接收装置与无线通信介质之间的通信的带宽随着系统而变化，从而期望发送/接收装置能够覆盖宽的频率范围。为了满足这样的需要，已经提出在发送/接收天线的发送/接收信号路径中提供多个电阻器，并在所述电阻器之间切换，以扩展发送/接收装置的频率范围，如JP 2007-199871中所公开的。
然而，根据所述现有技术，因为电阻器总是存在于发送/接收天线的发送/接收信号路径中，所以一些功率损耗是不可避免的，并且功耗不期望地大。
而且，如果直接传递到发送/接收装置的接收处理单元的发送信号的强度大于常规接收信号的强度，则发送信号可能阻止常规接收信号的处理。
实用新型内容
考虑到现有技术的这些问题，本实用新型的主要目的在于提供一种发送/接收装置，其配置为实现宽频率范围并使接收信号处理单元能够适当地处理接收信号。
为了实现这样的目的，本实用新型提供一种发送/接收天线，包括：介电基板；激励环路天线，布置在所述介电基板上；发送/接收环路天线，布置在所述介电基板上与所述激励环路天线紧密相邻但不接触；以及谐振电容器，连接在所述发送/接收环路天线的两端之间；其中耦合电容器连接到所述发送/接收环路天线的两端之一。
根据本实用新型，当发送信号转发到激励环路天线时，通过磁感应将发送信号从激励环路天线发送到发送/接收环路天线，并且在将发送信号从发送/接收环路天线发送之前放大所述发送信号。通过将激励环路天线布置为与发送/接收环路天线紧密相邻，并因此在激励环路天线与发送/接收环路天线之间实现相对高的耦合系数，可以扩展频率范围。因为不需要在向发送/接收环路天线转发信号并从发送/接收环路天线接收信号的路径中插入电阻器，所以可以避免功耗的增加。
具体地，流过激励环路天线和发送/接收环路天线的电流的方向彼此相反，从而由流过激励环路天线的电流产生的磁通量消减(attenuate)流过由发送/接收环路天线的电流产生的磁通量。然而，当发送/接收环路天线具有多匝环路、而激励环路天线仅具有单匝环路时，可以控制发送/接收环路天线中产生的磁通量的消减。由此，可以在不增加激励环路天线的发送功率的情况下从发送/接收环路天线发送足够功率的发送信号，并且可以最小化功耗。
根据本实用新型的发送/接收天线，可以在最小化功耗的同时实现宽的频率特性。具体地，根据本实用新型，通过合适地设置激励环路天线与发送/接收环路天线之间的耦合系数，可以扩展频率特性。此外，因为可以在发送/接收天线的发送/接收信号路径中不布置电阻器的情况下实现频率特性的扩展，所以可以保持功耗低。
此外，当激励环路天线包括单匝环路部分、并且发送/接收环路天线包括多匝环路部分时，尤其可以降低功耗。具体地，流过激励环路天线和发送/接收环路天线的电流的方向彼此相反，从而由流过激励环路天线的电流产生的磁通量消减由流过发送/接收环路天线的电流产生的磁通量。因此，当激励环路天线仅包括单匝环路部分时，可以控制发送/接收环路天线的磁通量的降低。结果，甚至在不增加来自激励环路天线的发送功率的情况下，也可以从发送/接收环路天线产生足够的磁通量，并且这有助于功耗的降低。
如果发送/接收环路天线不经由耦合电容器而连接到接收处理单元，则在发送信号和接收信号的信号强度之间将产生大的差别，导致直接从发送/接收环路天线传递到接收处理单元的发送信号的强度大于接收信号的强度。这将导致发送信号干扰接收信号的处理。
基于这样的考虑，根据本实用新型，将耦合电容器连接到发送/接收环路天线的两端之一，从而可以连接到外部电路的外部连接端子可以连接到耦合电容器的另一端。当接收处理单元连接到外部连接端子时，发送/接收环路天线经由耦合电容器连接到接收处理单元。因此，可以最小化直接从发送/接收环路天线传递到接收处理单元的发送信号的强度，从而可以最小化发送信号与接收信号之间的干扰，并且使得接收处理单元能够以常规并合适的方式处理接收信号。
本实用新型的发送/接收装置包括这样的发送/接收天线；发送处理单元，将发送信号转发到所述发送/接收天线；接收处理单元，从所述发送/接收天线接收接收信号；以及控制单元，控制所述发送处理单元和所述接收处理单元。因此，因为以上所讨论的原因，可以同时实现频率特性的扩展和功耗的降低。此外，使接收处理单元能够以常规并合适的方式处理接收信号。
根据本实用新型的第一方面，提供了一种发送/接收天线，包括：介电基板；激励环路天线，布置在所述介电基板上；发送/接收环路天线，布置在所述介电基板上与所述激励环路天线紧密相邻但不接触；以及谐振电容器，连接在所述发送/接收环路天线的两端之间；其中，所述发送/接收环路天线的两端之一连接有耦合电容器。
在上述发送/接收天线中，所述激励环路天线包括单匝环路部分，并且所述发送/接收环路天线包括多匝环路部分。
在上述发送/接收天线中，所述激励环路天线与所述发送/接收环路天线之间的耦合系数K在0.5至0.7的范围中。
在上述发送/接收天线中，所述发送/接收环路天线包括内环部分和位于所述内环部分外侧的外环部分，并且所述激励环路天线位于所述发送/接收环路天线的所述内环部分与所述外环部分之间。
在上述发送/接收天线中，所述激励环路天线位于所述发送/接收环路天线的内侧。
在上述发送/接收天线中，所述激励环路天线位于所述发送/接收环路天线的外侧。
根据本实用新型的另一方面，提供了一种发送/接收装置，包括：根据上述本实用新型的第一方面的发送/接收天线；发送处理单元，将发送信号转发到所述发送/接收天线；接收处理单元，从所述发送/接收天线接收接收信号；以及控制单元，控制所述发送处理单元和所述接收处理单元；其中，所述激励环路天线连接到所述发送处理单元，并且所述发送/接收环路天线经由所述耦合电容器连接到所述接收处理单元。
在上述发送/接收装置中，所述激励环路天线与所述发送/接收环路天线之间的耦合系数K在0.5至0.7的范围中。
在上述发送/接收装置中，所述发送/接收环路天线包括内环部分和位于所述内环部分外侧的外环部分，并且所述激励环路天线位于所述发送/接收环路天线的所述内环部分与所述外环部分之间。
在上述发送/接收装置中，所述激励环路天线位于所述发送/接收环路天线的内侧。
在上述发送/接收装置中，所述激励环路天线位于所述发送/接收环路天线的外侧。
根据本实用新型的另一方面，提供了一种发送/接收装置，包括：根据上述本实用新型的第一方面的的发送/接收天线；发送处理单元，将发送信号转发到所述发送/接收天线；接收处理单元，从所述发送/接收天线接收接收信号；控制单元，控制所述发送处理单元和所述接收处理单元；发送处理单元连接端子，连接到所述激励环路天线；以及接收处理单元连接端子，连接到所述发送/接收环路天线；其中，连接到所述激励环路天线的所述发送处理单元连接端子连接到所述发送处理单元，并且所述接收处理单元连接端子经由所述耦合电容器连接到所述接收处理单元。
在上述发送/接收装置中，所述激励环路天线包括单匝环路部分，并且所述发送/接收环路天线包括多匝环路部分。
在上述发送/接收装置中，所述发送/接收环路天线包括内环部分和位于所述内环部分外侧的外环部分，并且所述激励环路天线位于所述发送/接收环路天线的所述内环部分与所述外环部分之间；并且其中，所述内环部分的一端连接到所述外环部分的一端，所述内环部分的另一端连接到谐振电容器的一端，并且所述外环部分的另一端连接到所述谐振电容器的另一端。
在上述发送/接收装置中，所述激励环路天线位于所述发送/接收环路天线的内侧。
在上述发送/接收装置中，所述激励环路天线位于所述发送/接收环路天线的外侧。
如上所讨论的，本实用新型的发送/接收天线和发送/接收装置可以扩展频率特性而不增加功耗，并且作为用于向无线通信介质(诸如RFID标签和非接触智能卡)提供电力以及与无线通信介质交换信号的发送/接收天线和发送/接收装置非常有用。
附图说明
现在，参照附图在下面说明本实用新型，附图中：
图1是示出合并了作为本实用新型的第一实施例而给出的发送/接收装置的发送/接收系统的框图；
图2是示出本实用新型的第一实施例的发送/接收装置2的发送/接收天线4的透视图；
图3是发送/接收天线4的本质部分的透视图；
图4是发送/接收天线4的本质部分的平面图；
图5是发送/接收天线4的本质部分沿着图4的线A-A取得的截面图；
图6是作为变压器电路而给出的发送/接收天线4的等效电路图；
图7是作为线圈电路给出的发送/接收天线4的等效电路图；
图8是示出针对激励环路天线12与发送/接收环路天线13之间的耦合系数K的不同值的、在激励环路天线12中流动的初级电流I1的频率特性的曲线图；
图9是示出针对激励环路天线12与发送/接收环路天线13之间的耦合系数K的不同值的、在发送/接收环路天线13中流动的次级电流12的频率特性的曲线图；
图10是示出针对激励环路天线12与发送/接收环路天线13之间的耦合系数K的不同值的、发送输出与接收灵敏度的频率特性的曲线图；
图11示出了当耦合系数K＝0.7时的现有技术的频率特性、以及使用电阻器以用于扩展频率范围的传统布置的频率特性；
图12是示出针对激励环路天线12与发送/接收环路天线13之间的耦合系数K的不同值而评估通信性能的方法的图；
图13是第一实施例的发送/接收装置2的简化图；
图14是示出在本实用新型的第二实施例中使用的发送/接收天线21的透视图；
图15是发送/接收天线21的本质部分的透视图；
图16是发送/接收天线21的本质部分的平面图；
图17是发送/接收天线21的本质部分沿着图16的线A-A取得的截面图；
图18是示出在本实用新型的第三实施例中使用的发送/接收天线31的透视图；
图19是发送/接收天线31的本质部分的透视图；
图20是发送/接收天线31的本质部分的平面图；以及
图21是发送/接收天线31的本质部分沿着图20的线A-A取得的截面图。
具体实施方式
根据本实用新型的第一方面，为了实现上述目的，本实用新型提供了一种发送/接收天线，包括：介电基板；布置在介电基板上的激励环路天线；发送/接收环路天线，其布置在介电基板上与激励环路天线紧密相邻但不接触；以及谐振电容器，其连接在发送/接收环路天线的两端之间；其中发送/接收环路天线的两端之一连接有耦合电容器。
根据本实用新型的此方面，当发送信号转发到激励环路天线时，通过磁感应将发送信号从激励环路天线发送到发送/接收环路天线，并且在将发送信号发送到发送/接收环路天线之前放大所述发送信号。通过与发送/接收环路天线紧密相邻地布置激励环路天线，并因此在激励环路天线与发送/接收环路天线之间实现相对高的耦合系数，可以扩展频率范围。因为不需要在向发送/接收环路天线转发信号并从发送/接收环路天线接收信号的路径中插入电阻器，所以可以避免功耗的增加。
在这样的布置中，当激励环路天线和发送/接收环路天线彼此紧密相邻地布置时，可以以放大的方式将发送信号从激励环路天线发送到发送/接收环路天线，并且这可能导致接收信号直接传递到接收处理单元，因而阻止接收处理单元合适地处理接收信号。然而，通过将发送/接收环路天线与接收处理单元经由耦合电容器连接，降低了直接传递到接收处理单元的发送信号的强度，从而使得接收处理单元能够合适地处理接收信号。
根据本实用新型的第二方面，在基于本实用新型的第一方面的布置中，激励环路天线包括单匝环路部分，并且发送/接收环路天线包括多匝环路部分。
根据此布置，当流过激励环路天线和发送/接收环路天线的电流的方向彼此相反时，由流过激励环路天线的电流产生的磁通量消减了由流过发送/接收环路天线的电流产生的磁通量。然而，因为发送/接收环路天线具有多匝环路，而激励环路天线仅具有单匝环路，所以可以控制发送/接收环路天线中产生的磁通量的消减。因此，可以在不提高激励环路天线的发送功率的情况下，从发送/接收环路天线获得足够功率的发送信号，并且可以最小化功耗。
根据本实用新型的第三方面，在基于本实用新型的第一方面的布置中，激励环路天线与发送/接收环路天线之间的耦合系数K在0.5至0.7的范围中。
从而，可以实现组合了高发送性能和高接收性能的高总体通信性能。
根据本实用新型的第四方面，在基于本实用新型的第一方面的布置中，发送/接收环路天线包括内环部分和位于内环部分之外的外环部分，并且激励环路天线位于发送/接收环路天线的内环部分与外环部分之间。
因此，可以使激励环路天线与发送/接收环路天线之间的耦合系数K为相对高的值，诸如0.7，使得可以扩展频率特性。
根据本实用新型的第五方面，在基于本实用新型的第一方面的布置中，激励环路天线位于发送/接收环路天线的内侧。
因此，可以使激励环路天线与发送/接收环路天线之间的耦合系数K为相对高的值，诸如0.5，使得可以扩展频率特性。
根据本实用新型的第六方面，在基于本实用新型的第一方面的布置中，激励环路天线位于发送/接收环路天线的外侧。
因此，可以使激励环路天线与发送/接收环路天线之间的耦合系数K为相对高的值，诸如0.5，使得可以扩展频率特性。
本实用新型还提供了一种配备了根据任一前述结构的发送/接收天线的发送/接收装置，所述发送/接收装置还包括：发送处理单元，将发送信号转发到发送/接收天线；接收处理单元，从发送/接收天线接收接收信号；以及控制单元，控制发送处理单元和接收处理单元；其中激励环路天线连接到发送处理单元，并且发送/接收环路天线经由耦合电容器连接到接收处理单元。
替代地，本实用新型可以提供一种配备了根据任一前述结构的发送/接收天线的发送/接收装置，所述发送/接收装置还包括：发送处理单元，将发送信号转发到发送/接收天线；接收处理单元，从发送/接收天线接收接收信号；控制单元，控制发送处理单元和接收处理单元；发送处理单元连接端子，连接到激励环路天线；以及接收处理单元连接端子，连接到发送/接收环路天线；其中连接到激励环路天线的发送处理单元连接端子连接到发送处理单元，并且接收处理单元连接端子经由耦合电容器连接到接收处理单元。
因此，由于上面讨论的相同原因，可以扩展频率特性而不增加功耗，并且使接收处理单元能够以合适的方式处理接收信号。优选地，激励环路天线包括单匝环路部分，并且发送/接收环路天线包括多匝环路部分。
下面参照附图说明根据本实用新型的发送/接收天线和使用所述发送/接收天线的发送/接收装置。下面描述的本实用新型的实施例仅是示例性的，其并入了技术上期望的但可能对于本实用新型并非本质的各种特征。因此，本实用新型的范围不应该受以下描述的实施例的限制，除非另有特别限定。现在，在下面参照关联的附图说明每个优选实施例。
实施例1
图1示出合并了作为本实用新型的第一实施例而给出的发送/接收装置的发送/接收系统的总体结构。此发送/接收系统可以用于供应链和物流系统、交通系统、库存管理系统、图书管理系统、个人认证系统等中，并且包括无线通信介质1以及发送/接收装置2，所述发送/接收装置2配置为向无线通信介质1提供电力并与无线通信介质1交换信号。
无线通信介质1可以包括附到一件商品的RFID标签、用于个人认证的非接触智能卡或任何其它同样的装置，并包括发送/接收环路天线3以及连接到发送/接收环路天线3的控制IC(图中未示出)。无线通信介质1可以通过使用13.56MHz的频带中的无线电波与发送/接收装置2通信。
发送/接收装置2包括发送/接收天线4、连接到发送/接收天线4的读取器/写入器装置5、以及连接到读取器/写入器装置5的控制装置6。控制装置6连接到网络线7。读取器/写入器装置5包括：发送处理单元8，向发送/接收天线4转发发送信号；接收处理单元9，从发送/接收天线4接收接收信号；以及继而连接到控制装置6的控制单元10。
发送/接收天线4包括介电基板11、布置在介电基板11上彼此紧密相邻但互相不接触的激励环路天线12和发送/接收环路天线13、以及跨接发送/接收环路天线13的两端的谐振电容器14。激励环路天线12和发送/接收环路天线13可以印刷在介电基板11的表面上。
激励环路天线12经由滤波器电路17连接到读取器/写入器装置5的发送处理单元8，并且发送/接收环路天线13经由滤波器电路18连接到读取器/写入器装置5的接收处理单元9。
在此发送/接收装置2中，在向接收处理单元9传导发送/接收环路天线13接收的信号的接收信号路径中提供耦合电容器19。更具体地，在所示实施例中，耦合电容器19连接在滤波器电路18与接收处理单元9之间。
在发送/接收装置2中，经由滤波器电路17将来自发送处理单元8的发送信号转发到激励环路天线12，并且由于通过激励环路天线12传导的电流所引起的磁感应，发送信号从激励环路天线12发送到发送/接收环路天线13，并由此发送到无线通信介质1。无线通信介质1利用接收环路天线3从发送/接收环路天线13接收发送信号，从而无线通信介质1接收电力以及信号。
由发送/接收环路天线13接收来自无线通信介质1的发送信号，并且经由滤波器电路18和耦合电容器19将所接收的信号转发到接收处理单元9。
图2是示出发送/接收天线4的透视图。图3是发送/接收天线4的本质部分的透视图。图4是发送/接收天线4的本质部分的平面图。图5是发送/接收天线4的本质部分沿着图4的线A-A的截面图。在图3至图5中，图示中省略了介电基板11，以清晰地示出激励环路天线12和发送/接收环路天线13的结构以及它们之间的关系。
如图2至5所示，发送/接收天线4的激励环路天线12包括单匝的矩形环路部分12a，并且发送/接收环路天线13包括多匝(在此实施例中为4匝)的矩形环路部分13a。激励环路天线12位于发送/接收环路天线13的环路部分13a的内环部分13aa(单匝)和外环部分13ab(三匝)之间。由于此布置，激励环路天线12与发送/接收环路天线13之间的互感所导致的电磁耦合的耦合系数K可以设置为约0.7的值，从而可以实现有利的通信性能，如下面将说明的。
如图2所示，激励环路天线12的终端(连接端子)12b与发送/接收环路天线13的终端(连接端子)13b延伸到介电基板11的侧边缘，以便分别提供经由滤波器电路17和18连接到发送处理单元8和接收处理单元9的连接端子。
如图3所示，激励环路天线12的一对导线(lead)12c沿着介电基板11的背侧延伸(pass)，以避免与发送/接收环路天线13的外环部分13ab干扰。发送/接收环路天线13的导线13c之一也沿着介电基板11的背侧延伸，以避免与激励环路天线12的环路部分12a以及发送/接收环路天线13的外环部分13ab干扰。此外，将发送/接收环路天线13的内环部分13aa连接到外环部分13ab的连接导线13d沿着介电基板11的背侧延伸，以避免与激励环路天线12的环路部分12a干扰。
下面通过使用发送/接收天线4的等效电路说明发送/接收天线4的特性。图6是示出作为变压器电路的发送/接收天线4的等效电路的电路图，以及图7是示出作为线圈电路的发送/接收天线4的等效电路的电路图。
激励环路天线12的电感L1和发送/接收环路天线13的电感L2电磁耦合，如互感M所表示。互感M通过以下等式与电感L1和电感L2相关。
M＝K×√(L1×L2)    (等式1)
其中，耦合系数K可以取由0≤K≤1给出的值。如可以从等式1中看出的，耦合系数K越大，互感M越大。
当初级电流I1传导通过激励环路天线12时，由于互感M，所产生的磁通量跨发送/接收环路天线13的开放端而产生感应电压V2。当谐振电容器14(C1)跨接在发送/接收环路天线13的开放端上时，在由电感L2和电容C1组成的闭合电路中流动次级电流I2。
图8是示出针对激励环路天线12与发送/接收环路天线13之间的耦合系数K的不同值的、在激励环路天线12中流动的初级电流I1的频率特性的曲线图。图9是示出针对激励环路天线12与发送/接收环路天线13之间的耦合系数K的不同值的、在发送/接收环路天线13中流动的次级电流I2的频率特性的曲线图。
如从图8中可以看出的，初级电流I1在谐振频率f0(在此实施例中是13.56MHz)处获得峰值(最小值)，并且此峰值在整个频率范围上随着耦合系数K从0.1增加到1.0而逐渐降低。具体地，甚至在远离谐振频率f0的区域中，初级电流I1也随着耦合系数K的增加而显著降低。
如从图9中可以看出的，次级电流I2在谐振频率f0(在此实施例中是13.56MHz)处获得峰值(最大值)，并且此峰值以及邻近频率范围中的次级电流值随着耦合系数K的值从0.1增加到0.4而逐渐增加，但当耦合系数K增加到超过0.4时降低。次级电流I2在远离谐振频率f0的频率范围中的值一般随着耦合系数K的值从0.1增加到1.0而增加。因此，可以看出频率范围已扩展。
下面描述由激励环路天线12和发送/接收环路天线13产生的磁通量(磁场强度)。由传导通过线圈导体的电流I1所产生的磁场强度H通过以下等式与线圈导体的电感L相关。
H∝L×I    (等式2)
换言之，磁场强度H与电感L和流过线圈导体的电流I的乘积成比例。
因此，在频率f0处，由传导通过激励环路天线12的初级电流I1产生的磁场强度H1与激励环路天线12的电感L1和初级电流I1的乘积成比例。同样地，由传导通过发送/接收环路天线13的次级电流I2产生的磁场强度H2与发送/接收环路天线13的电感L2和次级电流I2的乘积成比例。
当传导通过激励环路天线I2的初级电流I1与传导通过发送/接收环路天线13的次级电流I2的方向相反(如图4所示)时，由激励环路天线12产生的磁通量与由发送/接收环路天线13产生的磁通量的方向相反，并且这两个磁通量互相消减。在考虑了此互消减之后，可以通过从发送/接收环路天线13的磁通量H2中减去激励环路天线12的磁场强度H1而给出发送/接收天线4的磁场强度H。换言之，通过激励环路天线12的电流的传导而产生的磁通量降低了通过发送/接收环路天线13的电流的传导而产生的磁通量。
在本实施例中，通过将激励环路天线12形成为由单匝环路部分12a组成、同时将发送/接收环路天线13形成为多匝环路部分13a，避免发送/接收环路天线13的磁通量的过度消减。因此，可以从发送/接收环路天线13产生足够的磁通量，而不过度增加来自激励环路天线12的发送功率，并且可以控制功耗。
在第一实施例中，发送/接收环路天线13包括四匝，但可以合适地选择匝数。然而，优选地，激励环路天线12的电感L1和发送/接收环路天线13的电感L2满足条件L2≥10×L1。
图10示出了针对激励环路天线12与发送/接收环路天线13之间的耦合系数K的不同值的、发送输出与接收灵敏度的频率特性。这里，基本上，通过将发送/接收环路天线13的电感L2乘以具有如图9给出的特性的次级电流I2而给出发送输出和接收灵敏度。图11示出当耦合系数K＝0.7时本实施例的频率特性、以及使用电阻器R来用于扩展频率范围的传统布置的频率特性。
如图11中通过将由线A表示的本实施例与由线B表示的传统布置相比较而可以看出的，本实施例的发送输出和接收灵敏度高于传统布置的发送输出和接收灵敏度，并且表现出比传统布置更宽的频率特性。在第一实施例中，通过合适地选择激励环路天线12与发送/接收环路天线13之间的耦合系数K，可以扩展频率特性，并且与传统布置相比可以降低功耗，这是因为，与传统布置相反，在发送/接收天线的发送/接收信号路径中不提供电阻器。
下面讨论激励环路天线12与发送/接收环路天线13之间的耦合系数K的最佳值。图12是示出针对激励环路天线12与发送/接收环路天线13之间的耦合系数K的不同值而评估通信性能的方法的图。在所述图中，通过使用耦合系数K作为参数，由线A表示将信号发送到无线通信介质1的发送性能，由线B表示从无线通信介质1接收响应信号的接收性能，并且由线C表示组合发送性能和接收性能两者的总体性能。
发送性能(线A)一般在耦合系数K＝0.3-0.7的范围中是有利的，并且接收性能(线B)一般在耦合系数K＝0.5-0.9的范围中是有利的。因此，考虑发送性能和接收性能两者的总体性能在耦合系数K＝0.5-0.7的范围中是优化的。在第一实施例中，当耦合系数K约为0.7时，可以实现有利的通信性能。
如上所讨论的，在第一实施例中，由于前述结构，通过对激励环路天线12与发送/接收环路天线13之间的耦合系数K选择相对大的值，可以扩展频率特性。
而且，当通过将激励环路天线12和发送/接收环路天线13印刷在介电基板11的表面上来形成发送/接收天线4时，可以将发送/接收天线4产生为非常薄的组件。因此，发送/接收天线4可以方便地用于膝上个人计算机、便携式信息终端、便携式电话和其它紧凑电子装置。
下面参照图13描述接收信号的路径上提供的耦合电容器19，图13是发送/接收装置2的示意图。
在发送/接收天线4中，激励环路天线12和发送/接收环路天线13彼此紧密相邻，从而可以放大从激励环路天线12发送到发送/接收环路天线13的发送信号。因此，当发送/接收环路天线13从无线通信介质1接收信号时，要从激励环路天线12发送到发送/接收环路天线13的发送信号不可避免地直接传递到接收处理单元9，并且所接收的信号转发到接收处理单元9。因此，即使发送/接收环路天线13不接收任何电力供应，发送信号和接收信号之间也可以产生显著的信号水平差异。
具体地，如果选择激励环路天线12与发送/接收环路天线13之间的耦合系数K而使得K＝0.5-0.7，则直接传递到接收处理单元9的发送信号可能比接收信号强，从而发送信号可能干扰接收处理单元9对接收信号的处理。
因此，在第一实施例中，发送/接收环路天线13经由耦合电容器19连接到接收处理单元9。结果，直接传递到接收处理单元9的发送信号的强度降低，从而发送信号与接收信号之间的干扰可以降低，并且使得接收处理单元9能够合适地处理接收信号。通过考虑发送信号和接收信号的频率，可以将耦合电容器19的电容选择为对发送信号提供足够高的阻抗的合适值(诸如3pF)。
实施例2
图14是根据本实用新型的第二实施例的发送/接收天线21的透视图。图15是发送/接收天线21的本质部分的透视图。图16是发送/接收天线21的本质部分的平面图。图17是发送/接收天线21的本质部分沿着图16的线A-A取得的截面图。在图15至17中，图示中省略了介电基板22，以清晰地示出激励环路天线23和发送/接收环路天线24的结构以及它们之间的关系。
如图14至17中所示，在第二实施例中，激励环路天线23和发送/接收环路天线24也彼此紧密相邻地布置在介电基板22上但彼此不接触。激励环路天线23和发送/接收环路天线24通过印刷形成在介电基板22上。尽管图中未示出，但是与图2中所示的谐振电容器14同样的谐振电容器跨接在发送/接收环路天线24的两端。
在第二实施例中，同样地，激励环路天线23包括单匝环路部分23a，并且发送/接收环路天线24包括多匝环路部分24a。具体地，将激励环路天线23的环路部分23a布置在发送/接收环路天线24的环路部分24a内侧。由于所述布置，激励环路天线23与发送/接收环路天线24之间的耦合系数K约为0.5，从而如可以从图12的图中认识到的，可以实现有利的通信性能。
激励环路天线23的终端(连接端子)23b和发送/接收环路天线24的终端(连接端子)24b延伸到介电基板22的侧边缘，并且经由相应的滤波器电路17、18连接到发送处理单元8和接收处理单元9，与图1中所示的第一实施例同样。如图15中所示，发送/接收环路天线24的环路部分24a部分沿着介电基板22的背侧延伸，以不与激励环路天线23的导线23c干扰。
如可以从前面的描述认识到的，可以将激励环路天线23和发送/接收环路天线24之间的耦合系数K选择为相对高的值，从而可以扩展频率特性。因为可以将发送/接收天线21的激励环路天线23和发送/接收环路天线24印刷在介电电路板的表面上，所以可以最小化发送/接收天线21的总体厚度。
实施例3
图18是示出本实用新型的第三实施例中使用的发送/接收天线31的透视图。图19是发送/接收天线31的本质部分的透视图。图20是发送/接收天线31的本质部分的平面图。图21是发送/接收天线31的本质部分沿着图20的线A-A取得的截面图。在图19至21中，图示中省略了介电基板32，以清晰地示出激励环路天线33和发送/接收环路天线34的结构以及它们之间的关系。
如图18至21中所示，在第三实施例中，同样地，激励环路天线33和发送/接收环路天线34彼此紧密相邻地布置在介电基板32上，但彼此不接触。激励环路天线33和发送/接收环路天线34通过印刷形成在介电基板32上。与图2中所示的谐振电容器14同样的谐振电容器跨接在发送/接收环路天线24的两端上，尽管图中未示出。
在第三实施例中，同样地，激励环路天线33包括单匝环路部分33a，并且发送/接收环路天线34包括多匝环路部分34a。具体地，激励环路天线33的环路部分33a布置在发送/接收环路天线34的环路部分34a的外侧。由于所述布置，激励环路天线23与发送/接收环路天线24之间的耦合系数K约为0.5，从而可以实现有利的通信性能，如可以从图12的图中认识到的。
激励环路天线33的终端(连接端子)33b和发送/接收环路天线34的终端(连接端子)34b延伸到介电基板32的侧边缘，并经由相应的滤波器电路17、18连接到发送处理单元8和接收处理单元9，与图1中所示的第一实施例同样。如图19中所示，发送/接收环路天线34的导线34c部分沿着介电基板32的背侧延伸，以不与激励环路天线33的环路部分33a干扰。
如可以从前面的描述所认识到的，可以将激励环路天线33和发送/接收环路天线34之间的耦合系数K选择为相对高的值，从而可以扩展频率特性。因为可以将发送/接收天线31的激励环路天线33和发送/接收环路天线34印刷在介电电路板的表面上，所以可以最小化发送/接收天线31的总体厚度。
在第一至第三实施例中，激励环路天线12、23、33和发送/接收环路天线13、24、34的形状是矩形，但本实用新型不被这些实施例限定，而是激励环路天线和发送/接收环路天线也可以具有圆形、椭圆形、轨道形(track)和其它形状。
在第一实施例的发送/接收装置2中，发送/接收环路天线13经由耦合电容器19连接到接收处理单元9，如图1中所示。在第二和第三实施例的发送/接收装置中，同样地，发送/接收环路天线24、34可以经由耦合电容器以同样的方式连接到接收处理单元9。
虽然已经关于优选实施例说明了本实用新型，但对于本领域的技术人员而言，很显然在不偏离所附权利要求所描述的本实用新型的范围的情况下可以进行各种改变和修改。
通过引用将本申请所要求的巴黎公约优先权的原始日本专利申请的内容合并到本申请中。

Claims (16)

1.一种发送/接收天线，其特征在于，包括：
介电基板；
激励环路天线，布置在所述介电基板上；
发送/接收环路天线，布置在所述介电基板上与所述激励环路天线紧密相邻但不接触；以及
谐振电容器，连接在所述发送/接收环路天线的两端之间；
所述发送/接收环路天线的两端之一连接有耦合电容器。
2.如权利要求1所述的发送/接收天线，其特征在于，所述激励环路天线包括单匝环路部分，并且所述发送/接收环路天线包括多匝环路部分。
3.如权利要求1所述的发送/接收天线，其特征在于，所述激励环路天线与所述发送/接收环路天线之间的耦合系数K在0.5至0.7的范围中。
4.如权利要求1所述的发送/接收天线，其特征在于，所述发送/接收环路天线包括内环部分和位于所述内环部分外侧的外环部分，并且所述激励环路天线位于所述发送/接收环路天线的所述内环部分与所述外环部分之间。
5.如权利要求1所述的发送/接收天线，其特征在于，所述激励环路天线位于所述发送/接收环路天线的内侧。
6.如权利要求1所述的发送/接收天线，其特征在于，所述激励环路天线位于所述发送/接收环路天线的外侧。
7.一种发送/接收装置，其特征在于，包括：
根据权利要求1的发送/接收天线；
发送处理单元，将发送信号转发到所述发送/接收天线；
接收处理单元，从所述发送/接收天线接收接收信号；以及
控制单元，控制所述发送处理单元和所述接收处理单元；
所述激励环路天线连接到所述发送处理单元，并且所述发送/接收环路天线经由所述耦合电容器连接到所述接收处理单元。
8.如权利要求7所述的发送/接收装置，其特征在于，所述激励环路天线与所述发送/接收环路天线之间的耦合系数K在0.5至0.7的范围中。
9.如权利要求7所述的发送/接收装置，其特征在于，所述发送/接收环路天线包括内环部分和位于所述内环部分外侧的外环部分，并且所述激励环路天线位于所述发送/接收环路天线的所述内环部分与所述外环部分之间。
10.如权利要求7所述的发送/接收装置，其特征在于，所述激励环路天线位于所述发送/接收环路天线的内侧。
11.如权利要求7所述的发送/接收装置，其特征在于，所述激励环路天线位于所述发送/接收环路天线的外侧。
12.一种发送/接收装置，其特征在于，包括：
根据权利要求1的发送/接收天线；
发送处理单元，将发送信号转发到所述发送/接收天线；
接收处理单元，从所述发送/接收天线接收接收信号；
控制单元，控制所述发送处理单元和所述接收处理单元；
发送处理单元连接端子，连接到所述激励环路天线；以及
接收处理单元连接端子，连接到所述发送/接收环路天线；
连接到所述激励环路天线的所述发送处理单元连接端子连接到所述发送处理单元，并且所述接收处理单元连接端子经由所述耦合电容器连接到所述接收处理单元。
13.如权利要求12所述的发送/接收装置，其特征在于，所述激励环路天线包括单匝环路部分，并且所述发送/接收环路天线包括多匝环路部分。
14.如权利要求12所述的发送/接收装置，其特征在于，所述发送/接收环路天线包括内环部分和位于所述内环部分外侧的外环部分，并且所述激励环路天线位于所述发送/接收环路天线的所述内环部分与所述外环部分之间；并且
所述内环部分的一端连接到所述外环部分的一端，所述内环部分的另一端连接到谐振电容器的一端，并且所述外环部分的另一端连接到所述谐振电容器的另一端。
15.如权利要求12所述的发送/接收装置，其特征在于，所述激励环路天线位于所述发送/接收环路天线的内侧。
16.如权利要求12所述的发送/接收装置，其特征在于，所述激励环路天线位于所述发送/接收环路天线的外侧。
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