TW202002397A

TW202002397A - 射頻辨識讀取裝置及其天線結構

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Publication number: TW202002397A
Application number: TW107121116A
Authority: TW
Inventors: 楊成發; 蕭安堯; 趙振邦; 蔡承翰
Original assignee: 耀登科技股份有限公司
Priority date: 2018-06-20
Filing date: 2018-06-20
Publication date: 2020-01-01
Also published as: TWI682580B

Abstract

本發明公開一種射頻辨識讀取裝置及其天線結構，天線結構包含有劃分為四個象限的承載板及設置於承載板上的天線模組。天線模組包含有饋入天線與接地天線。饋入天線包含有饋入連接段、連接於饋入連接段的兩個饋入傳輸段、及分別連接上述兩個饋入傳輸段的兩個饋入輻射段。接地天線包含有接地連接段、連接於接地連接段的兩個接地傳輸段、及分別連接上述兩個接地傳輸段的兩個接地輻射段。饋入連接段與接地連接段位於四個象限的交界，兩個饋入傳輸段的位置對應於兩個接地傳輸段的位置，而兩個饋入輻射段與兩個接地傳輸段則分別位於承載板的四個象限。

Description

射頻辨識讀取裝置及其天線結構

本發明涉及一種讀取裝置，尤其涉及一種射頻辨識讀取裝置及其天線結構。

現有的讀取器能夠自承載有不同資訊的多個信息載具上分別得知該些資訊，所以現有讀取器的天線結構將會影響到其所能讀取的信息載具的準確性。然而，現有讀取器的天線結構大都是各個區段形成有相對應的電磁波涵蓋，所以難以進一步強化現有天線結構的近場讀取效果。

於是，本發明人認為上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合科學原理的運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本發明。

本發明實施例在於提供一種射頻辨識讀取裝置及其天線結構，能有效地改善現有天線結構所可能產生的缺陷。

本發明實施例公開一種射頻辨識讀取裝置，包括：一承載板，具有一連接區塊，並且所述承載板定義有垂直相交於所述連接區塊的一第一邊界與一第二邊界，所述承載板依據所述第一邊界與所述第二邊界並沿逆時針方向依序劃分為一第一象限、一第二象限、一第三象限、及一第四象限；一天線模組，設置於所述承載板，並且所述天線模組包含有：一饋入天線，包含一饋入連接段，位於所述連接區塊，兩個饋入傳輸段，自所述饋入連接段大致沿平行所述第一邊界的方向，且分別朝彼此相反的兩側延伸所形成，及兩個饋入輻射段，分別自遠離所述連接區塊的兩個所述饋入傳輸段的末端朝所述第二邊界彎曲地延伸，並分別位於所述第一象限與所述第三象限，及一接地天線，包含一接地連接段，位於所述連接區塊，兩個接地傳輸段，自所述接地連接段大致沿平行所述第一邊界的方向，且分別朝彼此相反的兩側延伸所形成，及兩個接地輻射段，分別自遠離所述連接區塊的兩個所述接地傳輸段的末端朝所述第二邊界彎曲地延伸，並分別位於所述第二象限與所述第四象限，以及一傳輸線，包含有一饋入線與一接地線，所述饋入線連接於所述饋入連接段，所述接地線連接於所述接地連接段。其中，沿經所述饋入線的一第一電流能於兩個所述饋入輻射段流動，並且沿經所述接地線的一第二電流能於兩個所述接地輻射段流動，以使兩個所述饋入輻射段與兩個所述接地輻射段各形成有一第一磁場方向，並共同形成有一第二磁場方向，而多個所述第一磁場方向及所述第二磁場方向皆朝向所述承載板同側。

本發明實施例也公開一種射頻辨識讀取裝置的天線結構，包括：一承載板，具有一連接區塊，並且所述承載板定義有垂直相交於所述連接區塊的一第一邊界與一第二邊界，所述承載板依據所述第一邊界與所述第二邊界並沿逆時針方向依序劃分為一第一象限、一第二象限、一第三象限、及一第四象限，以及一天線模組，設置於所述承載板，並且所述天線模組包含有：一饋入天線，包含一饋入連接段，位於所述連接區塊，兩個饋入傳輸段，自所述饋入連接段大致沿平行所述第一邊界的方向，且分別朝彼此相反的兩側延伸所形成，及兩個饋入輻射段，分別自遠離所述連接區塊的兩個所述饋入傳輸段的末端朝所述第二邊界彎曲地延伸，並分別位於所述第一象限與所述第三象限，及一接地天線，包含：一接地連接段，位於所述連接區塊，兩個接地傳輸段，自所述接地連接段大致沿平行所述第一邊界的方向，且分別朝彼此相反的兩側延伸所形成，及兩個接地輻射段，分別自遠離所述連接區塊的兩個所述接地傳輸段的末端朝所述第二邊界彎曲地延伸，並分別位於所述第二象限與所述第四象限。

綜上所述，本發明實施例所公開的射頻辨識讀取裝置，能通過其天線結構的設計，以使所述兩個饋入輻射段與兩個接地輻射段各形成有第一磁場方向，並共同形成有第二磁場方向，並且上述多個第一磁場方向及第二磁場方向皆朝向所述承載板同側，藉以強化所述射頻辨識讀取裝置的近場讀取效果。

進一步地說，本發明實施例所公開的射頻辨識讀取裝置能夠通過上述兩個饋入輻射段與兩個接地輻射段所共同形成的第二磁場方向，來補足上述第一磁場方向較弱的區域，進而達到強化射頻辨識讀取裝置近場讀取效能的功效。再者，所述射頻辨識讀取裝置能夠產生垂直承載板的磁場，藉以對於設置在承載板上側的信息載具，能夠具備較佳的近場讀取效能。

為能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，但是此等說明與附圖僅用來說明本發明，而非對本發明的保護範圍作任何的限制。

10‧‧‧天線結構

1‧‧‧承載板

11‧‧‧第一板面

12‧‧‧第二板面

13‧‧‧連接區塊

14‧‧‧穿孔

2‧‧‧天線模組

21‧‧‧饋入天線

211‧‧‧饋入連接段

212‧‧‧饋入傳輸段

213‧‧‧饋入輻射段

22‧‧‧接地天線

221‧‧‧接地連接段

222‧‧‧接地傳輸段

223‧‧‧接地輻射段

3‧‧‧傳輸線

31‧‧‧饋入線

32‧‧‧接地線

20‧‧‧反射盒

30‧‧‧導引環

B1‧‧‧第一邊界

B2‧‧‧第二邊界

Q1‧‧‧第一象限

Q2‧‧‧第二象限

Q3‧‧‧第三象限

Q4‧‧‧第四象限

C‧‧‧軸線

I1‧‧‧第一電流

I2‧‧‧第二電流

M1‧‧‧第一磁場方向

M2‧‧‧第二磁場方向

圖1為本發明射頻辨識讀取裝置實施例一的立體示意圖(省略傳輸線)。

圖2為圖1另一視角的立體示意圖。

圖3為圖1沿剖線Ⅲ-Ⅲ的剖視示意圖。

圖4為圖1的平面示意圖。

圖5為本發明射頻辨識讀取裝置實施例一的另一態樣平面示意圖(省略傳輸線)。

圖6為本發明射頻辨識讀取裝置實施例一的立體示意圖(省略傳輸線)。

圖7為圖6沿剖線VⅡ-VⅡ的剖視示意圖。

圖8為本發明射頻辨識讀取裝置實施例二的立體示意圖。

圖9為本發明射頻辨識讀取裝置實施例三的立體示意圖。

請參閱圖1至圖9，其為本發明的實施例，需先說明的是，本實施例對應附圖所提及的相關數量與外型，僅用來具體地說明本發明的實施方式，以便於了解本發明的內容，而非用來侷限本發明的保護範圍。

[實施例一]

請參閱圖1至圖5所示，其為本發明的實施例一。如圖1至圖3所示，本實施例公開一種射頻辨識讀取裝置，尤其是指能夠同時讀取多個信息載具(如：遊戲代幣)的射頻辨識讀取裝置。其中，所述射頻辨識讀取裝置於本實施例中包含有一承載板1，設置於上述承載板1的一天線模組2，及電性連接於所述天線模組2的一傳輸線3。以下分別說明所述射頻辨識讀取裝置的各個元件構造與連接關係。

需說明的是，所述承載板1與天線模組2於本實施例中可合併定義為一天線結構10，並且本實施例的天線結構10是以搭配於上述傳輸線3來說明，但本發明不受限於此。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述天線結構10也可以是單獨地被應用或是搭配其他構件。

如圖1、圖3、及圖4所示，所述承載板1於本實施例中為絕緣板體，所述承載板1具有一連接區塊13，並且連接區塊13大致位於承載板1的中央處。其中，所述承載板1定義有垂直相交於所述連接區塊13的一第一邊界B1與一第二邊界B2，並且所述承載板1依據上述第一邊界B1與第二邊界B2劃分成大致相等的四個區塊，而所述四個區塊沿逆時針方向依序定義為一第一象限Q1、一第二象限Q2、一第三象限Q3、及一第四象限Q4。

進一步地說，所述承載板1具有位於相反側的一第一板面11與一第二板面12，並且承載板1在對應於上述連接區塊13的區域形成有貫穿第一板面11與第二板面12的一穿孔14。也就是說，所述穿孔14大致位於上述第一象限Q1、第二象限Q2、第三象限Q3、及第四象限Q4的交界處。

如圖1及圖4所示，所述天線模組2包含有一饋入天線21與一接地天線22，並且上述饋入天線21設置於承載板1的第一板面11，接地天線22設置於承載板1的第二板面12，並且所述饋入天線21於本實施例中未接觸於接地天線22。

所述饋入天線21包含有一饋入連接段211，連接於上述饋入連接段211的兩個饋入傳輸段212，及分別連接上述兩個饋入傳輸段212的兩個饋入輻射段213，其中所述饋入連接段211位於上述承載板1的連接區塊13。

所述兩個饋入傳輸段212則是自饋入連接段211大致沿平行第一邊界B1的方向，且分別朝彼此相反的兩側(如：圖4中的上側與下側)延伸所形成。而於本實施例中，所述兩個饋入傳輸段212大致位在第一邊界B1上，並且每個饋入傳輸段212的寬度沿著遠離饋入連接段211的方向逐漸地增加。

再者，所述兩個饋入輻射段213分別自上述遠離連接區塊13的兩個饋入傳輸段212的末端(如：圖4中兩個饋入傳輸段212彼此遠離的端部)朝所述第二邊界B2彎曲地延伸，並分別位於所述第一象限Q1與第三象限Q3。於本實施例中，上述兩個饋入輻射段213大致呈圓弧狀且具有相同的半徑，並且所述兩個饋入輻射段213的圓心皆大致位於所述饋入連接段211上，但本發明饋入輻射段213的具體形狀不以此為限。

如圖1及圖4所示，所述接地天線22包含一接地連接段221，連接於上述接地連接段221的兩個接地傳輸段222，及分別連接於上述兩個接地傳輸段222的兩個接地輻射段223，其中所述接地連接段221位於上述承載板1的連接區塊13，並圍繞於穿孔14周圍。

所述兩個接地傳輸段222是自上述接地連接段221大致沿平行第一邊界B1的方向、且分別朝彼此相反的兩側延伸所形成。而於本實施例中，所述兩個接地傳輸段222大致位在第一邊界B1上，並且每個接地傳輸段222的寬度沿著遠離接地連接段221的方向逐漸地增加。

所述兩個接地輻射段223分別自遠離上述連接區塊13的兩個接地傳輸段222的末端(如：圖1中兩個接地傳輸段222彼此遠離的端部)朝所述第二邊界B2彎曲地延伸，並分別位於所述第二象限Q2與第四象限Q4。於本實施例中，上述兩個接地輻射段223大致呈圓弧狀且具有相同的半徑，並且所述兩個接地輻射段223的圓心皆大致位於所述接地連接段221上，但本發明接地輻射段223的具體形狀不以此為限。

更詳細地說，如圖1及圖4所示，上述饋入天線21的兩個饋入傳輸段212分別與接地天線22的兩個接地傳輸段222彼此相向，並具有大致相同的外形。再者，上述兩個饋入輻射段213與兩個接地輻射段223於本實施例中皆具有相同的半徑，並且所述兩個饋入輻射段213與兩個接地輻射段223的圓心較佳是位於垂直所述第一邊界B1與第二邊界B2相交處的一軸線C上(或是位於所述連接區塊13上)。需說明的是，本實施例的饋入輻射段213與接地輻射段223雖是以圓弧狀來說明，但本發明不受限於此。

舉例來說，如圖5所示，所述兩個饋入輻射段213與兩個接地輻射段223也可以是皆呈弧形。位在所述第一象限Q1的饋入輻射段213以及位在所述第二象限Q2的接地輻射段223兩者相較於第一邊界B1大致呈鏡像對稱設置，而位在所述第三象限Q3的饋入輻射段213以及位在所述第四象限Q4的接地輻射段223兩者相較於第一邊界B1也大致呈鏡像對稱設置。位在所述第一象限Q1的饋入輻射段213以及位在所述第二象限Q2的接地輻射段223兩者相較於第一邊界B1，其是與位在所述第三象限Q3的饋入輻射段213以及位在所述第四象限Q4的接地輻射段223大致呈鏡像對稱設置。

此外，就所述承載板1與天線模組2的俯視圖來看，位在所述第一象限Q1的饋入輻射段213的一弧心大致重疊於位在所述第二象限Q2的接地輻射段223的一弧心，而位在所述第三象限Q3的饋入輻射段213的一弧心大致重疊於位在所述第四象限Q4的接地輻射段223的一弧心。

如圖1、圖3、及圖4所示，所述傳輸線3包含有一饋入線31與一接地線32，並且所述饋入線31連接於上述饋入天線21的饋入連接段211，而所述接地線32則是連接於上述接地天線22的接地連接段221。其中，本實施例的饋入線31是穿過上述承載板1的穿孔14而連接於饋入連接段211，但本發明不受限於此。再者，所述傳輸線3中的饋入線31與接地線32是分別供反向的電流經過，也就是說，當有電流流入饋入線31時，則會有電流流出接地線32。

進一步地說，沿經所述饋入線31的一第一電流I1能於上述兩個饋入輻射段213流動，並且沿經所述接地線32的一第二電流I2能於上述兩個接地輻射段223流動，以使所述兩個饋入輻射段213與兩個接地輻射段223各形成有一第一磁場方向M1、並共同形成有一第二磁場方向M2，而上述多個第一磁場方向M1及第二磁場方向M2皆朝向所述承載板1同側(如：圖1中的承載板1上側)。

需額外說明的是，上述第一磁場方向M1與第二磁場方向M2於本實施例中的判斷方式可以參考右手定則。也就是說，拇指為任一輻射段213、223上的電流方向I1、I2，而其餘四指的握緊方向則為上述第一磁場方向M1；再者，拇指以外的其餘四指握緊方向為上述多個輻射段213、223的電流方向I1、I2，而拇指的方向則為第二磁場方向M2。本實施例於圖4僅示意地繪示出第一磁場方向M1與第二磁場方向M2的分布區域，但本發明第一磁場方向M1與第二磁場方向M2的分布區域並不受限於此。

據此，所述射頻辨識讀取裝置能夠通過上述兩個饋入輻射段213與兩個接地輻射段223所共同形成的第二磁場方向M2，來補足上述第一磁場方向M1較弱的區域，進而達到強化射頻辨識讀取裝置近場讀取效能的功效。換個角度來說，所述射頻辨識讀取裝置能夠產生垂直承載板1的磁場，藉以對於設置在承載板1上側的信息載具，能夠具備較佳的近場讀取效能。

需額外說明的是，由於上述饋入天線21的兩個饋入傳輸段212分別與接地天線22的兩個接地傳輸段222彼此相向，並具有大致相同的外形，所以沿經兩個饋入傳輸段212的第一電流I1所產生的磁場、其能夠與沿經兩個接地傳輸段222的第二電流I2所產生的磁場相互抵消，進而避免影響所述射頻辨識讀取裝置的近場讀取效果。

[實施例二]

請參閱圖6和圖7所示，其為本發明的實施例二。本實施例類似於上述實施例一，所以兩個實施例的相同處不再加以贅述，而本實施例與上述實施例一的差異大致如下所述。

於本實施例中，所述饋入連接段211與接地連接段221分別位於上述承載板1的第一板面11與第二板面12，而所述兩個饋入傳輸段212、兩個饋入輻射段213、兩個接地傳輸段222、及兩個接地輻射段223皆位於所述承載板1的第一板面11與第二板面12的其中之一(如：圖6中的第一板面11)。

需額外說明的是，當所述接地天線22(或饋入天線21)具有非位於承載板1相同板面的部位時，所述接地天線22(或饋入天線21)能進一步於承載板1內設有(沿經穿孔14的)導體來連接。也就是說，上述設於承載板1內的導體可以視為所述接地天線22(或饋入天線21)的一部分。

[實施例三]

請參閱圖8所示，其為本發明的實施例三。本實施例類似於上述實施例一和二，所以本實施例與上述實施例一和二的相同處不再加以贅述，而本實施例與上述實施例一和二的差異大致如下所述。

於本實施例中，所述射頻辨識讀取裝置進一步包含有一反射盒20，並且所述承載板1及設置於所述承載板1上的所述天線模組2設置於上述反射盒20內，藉以使所述天線模組2所產生的磁場方向能被反射盒20反射至相同方向。也就是說，所述反射盒20能將天線模組2所產生的其他磁場反射至與上述第一磁場方向M1及第二磁場方向M2的相同側(如：圖8中的承載板1上側)。其中，上述承載板1的下方與反射盒20的盒底之間能以多個柱體(圖未示)支撐，藉以通過上述多個柱體而能調整承載板1相對於反射盒20的位置。

再者，所述反射盒20還能屏蔽周圍的雜訊，藉以避免所述射頻辨識讀取裝置產生誤讀的效果。

[實施例四]

請參閱圖9所示，其為本發明的實施例四。本實施例類似於上述實施例三，所以本實施例與上述實施例三的相同處不再加以贅述，而本實施例與上述實施例三差異大致如下所述。

於本實施例中，所述射頻辨識讀取裝置進一步包含有一導引環30，並且所述導引環30設置於反射盒20內，而所述承載板1及設置於所述承載板1上的天線模組2設置於上述反射盒20與導引環30的內側。據此，所述天線模組2所產生的磁場方向能通過導引環30而導引至相同方向。也就是說，所述導引環30能將天線模組2所產生的其他磁場導引至與上述第一磁場方向M1及第二磁場方向M2的相同側(如：圖9中的承載板1上側)。

其中，本實施例的導引環30是製作於一基板(未標示，如：FR4板)上，而上述基板的下方能以多個柱體(圖未示)而支撐於承載板1上，藉以使導引環30設置於反射盒20內。需說明的是，本實施例的導引環30與反射盒20之間的相對位置能以各種可行的方式來實現。

[本發明實施例的技術效果]

綜上所述，本發明實施例所公開的射頻辨識讀取裝置，能通過其天線結構10的設計，以使所述兩個饋入輻射段213與兩個接地輻射段223各形成有第一磁場方向M1、並共同形成有第二磁場方向M2，並且上述多個第一磁場方向M1及第二磁場方向M2皆朝向所述承載板1同側，藉以強化所述射頻辨識讀取裝置的近場讀取效果。

進一步地說，所述射頻辨識讀取裝置能夠通過上述兩個饋入輻射段213與兩個接地輻射段223所共同形成的第二磁場方向M2，來補足上述第一磁場方向M1較弱的區域，進而達到強化射頻辨識讀取裝置近場讀取效能的功效。再者，所述射頻辨識讀取裝置能夠產生垂直承載板1的磁場，藉以對於設置在承載板1上側的信息載具，能夠具備較佳的近場讀取效能。

以上所述僅為本發明的優選可行實施例，並非用來侷限本發明的保護範圍，凡依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的權利要求書的保護範圍。