TWI314797B - Folded dipole antenna and tag using the same - Google Patents

Description

1314797 九、發明說明： C發明戶斤屬之技術領域3 發明領域 本發明係有關於一指豐雙極天線及使用此種天線之標 5 籤’且特別是有關於用於在RFID讀取器/寫入器來回之信號 發射/接收的非接觸式摺疊雙極天線及使用此種天線之標 籤。 C先前技考标]1 發明背景 10 一種RHD系統已被習知，其中一讀取器/寫入器經由一 UHF帶寬（860-960 MHz)之一無線電線路發射約iW的信 號’及一標籤接收該信號並送回一響應信號至該讀取器/寫 入器而促成該標叙内之資料被讀取器/寫入器讀取。其被規 定該通訊頻率為953 MHz，此處其通訊距離約為3m，而其 15 依該標籤上被提供之天線的增益與晶片之作業電壓及周邊 環境而定。該標藏係由約0.1 mm厚之天線與被連接至一天 線饋送部位之一LSI晶片（其尺寸為約1 min平方及〇.2 mm 厚）。 如第8圖顯示者’一LSI晶片21可用具有内部電阻rc(如 20 1200 Ω)與電容Cc(如0.7 pf)之一並聯電路等值地被表示。晶 片21之一導+ jw Cc)在第9圖的一導納圖上之 A21被指出。另一方面，一天線22可用具有輻射電阻Ra(如 500 Ω)與電感La(如4〇 nH)之一並聯電路等值地被表示。 藉由以並聯連接晶片21至天線22，電容Cc與電感La彼 5 1314797 交之一表面被產生，在某一點與來自讀取器/寫入器u之電 場方向正交的一極化波可被接收，且標籤15之通訊距離可 被延長。 雖然已知一十字雙極如第12圖被顯示，此使得該標籤 5對實務應用為太大的。 【發明内容j 發明概要 因之本發明的一目標為提供一摺疊雙極天線，其就算 —磧取器/寫入器具有圓形極化波特徵可延長一通訊距 10離，及使用該摺疊雙極天線之一標籤。 為了達成上述之目標，依據本發明的一摺疊雙極天線 包含：具有一饋送部位之一第一雙極部位；以及一第二雙 極部位’其中一槽部位被形成及該第一雙極部位之二端部 被連接至此；該等第一與第二部位具有一寬度用於在一晶 15片被安裝於該饋送部位時於一縱向方向產生一線性極化 波。 即在本發明中，該等第一與第二部位相互被連接而形 成一槽部位。假設一晶片在此狀態被安裝於該第一雙極部 位之一饋送部位，該等第一與第二部位透過該槽部位形成 20 一高頻率電路（該等天線接頭一第二雙極部位一其他天線 接頭之一）。所以，該饋送部位透過該等第一與第二部位間 之槽部位被產生或被提供，而該等雙極部位與該槽部位操 作成為一槽天線，及與該第一雙極部位旁之線性極化波表 面的方向正交之一縱向線性極化波被產生。 1314797 圖式簡單說明 本發明之上面與其他目標及益處將對考慮下列詳細描 述在配合讀取附圖下為明白的，其中元件編號係指類似之 部位，且其中： 5 第1圖為一平面圖，顯示依據本發明之一摺疊雙極天線 實施例； 第2圖為一平面圖，以近距離顯示依據本發明之標籤的 第一實施例之晶片安裝部位附近； 第3圖為顯示依據本發明之一標籤的操作圖； 10 第4圖為顯示在本發明中被使用之一雙極部位的寬度 與一通訊距離比值間的關係圖。 第5圖為顯示在本發明中被使用之一電感部位的長度 與一電感間的關係圖； 第6圖為一平面圖，以近距離顯示依據本發明之標籤的 15 第二實施例之晶片安裝部位附近； 第7圖為一平面圖，以近距離顯示依據本發明之標籤的 第三實施例之晶片安裝部位附近； 第8圖為顯示一 RFID標籤之一般等值電路圖； 第9圖為依據一 RFID標籤使用各種天線之一導納圖 20 (700 MHz-1200 MHz ： fo=953 MHz)； 第10A-10C圖為顯示用於一 RFID標籤之一天線圖例； 第11圖為一般習知之RFID系統圖；以及 第12圖為一般習知之十字雙極的圖。 【實方方式；3 11 1314797 較佳實施例之詳細說明 m雙極夭鎞之眘施例··第1圖 第1圖顯示依據本發明之一摺疊雙極天線1。在此實施 例中，一第一雙極部位2-1與一第二雙極部位2-2之二端部用 5 —連接4被相互連接而形成一槽部位3。在第一雙極部位2-1 之一中間點，一RFID晶片可被安裝之一饋送部位5被提供， 及一電感部位6以與饋送部位5並聯地被連接至第一雙極部 位 2-1 〇 在此摺疊雙極天線1中，第一雙極部位2-1之寬度W1採 10用約λ/75=4 mm，第二雙極部位(摺疊部位)2-2之寬度W2採 用約λ/30=1〇 mm，及第二雙極部位槽部位3之寬度W3採用 約2 111111。進一步言之’一整體長度1^1採用入/2=144111111，及 電感部位6之長度L2被設定為一長度（橫向長度L2 =約30 mm、縱向長度W4=約4 mm)，諧振可對此在安裝於饋送部 15 位5上之一晶片電容Cc採用0.7pF時以La=40nH發生。 其將注意到摺疊雙極天線1之上述的維度例子將在稍 後詳細地被描述。 標籤之第一眚旅你丨 第2圖顯示藉由在第1圖顯示之摺疊雙極天線j中實際 20安裝一晶片而實現的一標籤10之一實施例。此實施例之圖 以接近地顯示第1圖中的饋送部位5附近，此處一晶片被安 裝於饋送部位5之-位置，其純稱為晶片5，及晶片之輸 入/輸出接頭（未晝出）被連接至第一雙極部位2-1之天線接 頭T1與T2。 12 1314797 之寬度W2與通訊距離比值間的關係圖。如由此圖可看出 者’通訊距離比值大約與第二雙極部位2-2之寬度W2成比例 地提高，且在第一雙極部位2-1之寬度W1為4mm的情形中， 通訊距離比值比在寬度W2為2 mm之情形被提高更多。此圖 5 指出當第一雙極部位之寬度W1為4mm及第二雙極部位之 寬度W2為l〇mm，只要一般摺疊雙極天線僅產生線性極化 波時，約1.4倍的通訊距離可被獲得。 第5圖亦顯示用市面上可得可用之電磁場模擬器以上 述之晶片電容Cc=0.7pF所獲得的電感部位6之橫向長度L2 10與所產生之電感La [nH]間的關係圖。為了獲得與電容諧振 之電感La=40 nH’其可看出電感部位6之橫向長度L2大約為 上述之30 mm。此時，輻射電阻為1200 Ω。 雖然使用市面上可得可用之晶片電感取代線圈式電感 為可能的’晶片電感需要較多成本與工時。所以，電感部 15 位一般係藉由使用此線圖式電感被形成。同時，藉由使用 部用之第一雙極部位作為電感，整個天線可被縮小尺寸。 因而，第1圖中顯示之摺疊雙極天線1的維度被決定。 標籤之第二f施例：篦6圖 雖然晶片5在上述之第一實施例中直接被連接至天線 20接頭T1與T2，晶片5在第二實施例中如第ό圖顯示地亦直接 被連接至第二雙極部位。 即在某些情形中，不僅輸入/輸出接頭用於連接至天線 接頭Τ1與Τ2’亦有作為第三接頭之一監測接頭的另一（第二) 接頭在晶片5中被提供。在此類情形中，監測接頭Τ3直接被 14 1314797 連接至第二雙極部位2-2。 由於寬度T1與監測接頭T3透過在晶片5固有地存在之 電容C1以高頻率基準採用相同電位，寬度τι—電容ci 一第 二雙極部位2-2—寬度T2之一高頻率電路被形成，使得饋送 5部位7以與上述第一實施例相同之方式透過槽部位3在第一 雙極部位2-1之接頭T2與第二雙極部位2-2間被提供。即在 第二實施例之情形中，藉由使用内部電容提供高頻率電路 >(饋送部位）比第一實施例之情形較容易。 因而亦在第二實施例中，如第3圖之雙極模式dm中的 10線性極化波與槽模式SM中的線性極化波被產生，而促成在 讀取器/寫入器間來回之信號發射/接收更有效率地被執行 及通訊距離被提高。 播籤之第三實施例：竿7同 第三實施例以介於上述第一與第二實施例間之中間配 15 置被提供。 . 即如第7圖中顯示者’一焊盤圖形8在槽部位3中被提 供，且焊盤圖形8與晶片5之監測接頭T3相互被連接。因而， 焊盤圖形8之監測接頭T3與寬度T1用内部電容C1以高頻率 基準被做成相同電位。由於該電容以高頻率基準在焊盤圖 20形8與第二雙極部位2_2間存在，由寬度T1—内部電容C1 — 監測接頭T3 —第二雙極部位2_2—寬度丁2組成之高頻率電 路被形成，而提供如在寬度丁2與第二雙極部位2_2間以虛線 指出之饋送部位7。 因而亦在此實施例中，如第3圖之雙極模式DM中的線 15 1314797 性極化波與槽模式SM中的線性極化波以與上述第一與第 二實施例相同方式地被產生，而促成在讀取器/寫入器間來 回之信號發射/接收更有效率地被執行。 其將被注意到，本發明不受限於上述之實施例且很明 5 顯的是各種修改可被熟習本技藝者根據申請專利範圍之引 述被做成。 【圖式簡單說明】 第1圖為一平面圖，顯示依據本發明之一摺疊雙極天線 實施例； 10 第2圖為一平面圖，以近距離顯示依據本發明之標籤的 第一實施例之晶片安裝部位附近； 第3圖為顯示依據本發明之一標籤的操作圖； 第4圖為顯示在本發明中被使用之一雙極部位的寬度 與一通訊距離比值間的關係圖。 15 第5圖為顯示在本發明中被使用之一電感部位的長度 與一電感間的關係圖； 第6圖為一平面圖，以近距離顯示依據本發明之標籤的 第二實施例之晶片安裝部位附近； 第7圖為一平面圖，以近距離顯示依據本發明之標籤的 20 第三實施例之晶片安裝部位附近； 第8圖為顯示一 RFID標籤之一般等值電路圖； 第9圖為依據一 RFID標籤使用各種天線之一導納圖 (700 MHz-1200 MHz ： fo=953 MHz)； 第10A-10C圖為顯示用於一 RFID標籤之一天線圖例； 16 1314797 第11圖為一般習知之RPID系統圖；以及 第12圖為一般習知之十字雙極的圖。 【主要元件符號說明】

l···摺疊雙極天線 11---R/W 2-1·..第一雙極部位 12…電纜 2-2…第二雙極部位 13"_R/W端部天線 3…槽部位 14…無線電波傳播路徑 4…連接 15…標籤 5···饋送部位，晶片 2卜-1^1晶片 6…電感部位 22…天線 7…饋送部位 31…雙極天線 8…焊盤圖形 32···摺疊雙極天線 10…標籤 33".電感部位 17

Claims (1)

1. 今月(ΊΗ修(更)正替換頁 ~9〇ΓΤ7：------- 1314797 第95114701號申請案申請專利範圍修正本 十、申請專利範圍： 1. 一種摺疊雙極天線，其包含： 具有一饋送部位之一第一雙極部位；以及 一第二雙極部位，其中一槽部位被形成及該第一雙 極部位之二端部被連接至此第二雙極部位； 该第一雙極部位及該第二雙極部位具有一寬度，用 以在一晶片安裝於該饋送部位上時，於一縱向方向上產 生一線性極化波。 2.如申凊專利範圍第1項之擅疊雙極天線，其中用於與晶 10 Μ之阻抗匹配的—電感部位與該饋送部位平行地連接 於該第一雙極部位。 3. 如申請專利範圍第1項之槽疊雙極天線，其中該第一雙 極部位與該第二雙極部位包含由Cu，Ag_組成的 導體，且被固定於由PET，薄膜或紙所組成之一板上。 15 20 4. -種於摺疊雙極天線中的標籤，該摺疊雙極天線係為如 申請專利範圍第1項所述之摺疊雙極㈣，其中該晶片 之輸入/輸出接頭被連接至該饋送部位之天線接頭。 5·如申請專利範圍第4項所述之標籤，其中該晶片之另一 接頭被連接至該第二雙極部位。 ’其中有一陸塊圖樣 接頭連接於該陸塊 ’其中該第一雙極部 Ag或A1所組成的導 6.如申請專利範圍第4項所逮之標鐵 設置於該槽部位中，且該晶片之另 圖樣。 7如申請專利範圍第4項所述之標藏 位與該第二雙極部位包含由Cu、 18 1314797 9枰2月丨？日修(更〉正替換頁 體，且被固定於由PET、薄膜或紙所組成之一板片上。 19