TWI502812B

TWI502812B - Dual polarized antenna

Info

Publication number: TWI502812B
Application number: TW101126686A
Authority: TW
Original assignee: Univ Nat Kaohsiung Marine
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2015-10-01
Also published as: TW201405941A

Description

雙極化天線

本發明係關於一種天線，尤指一種雙極化天線。

RFID為「Radio Frequency Identification」的縮寫，中文可以稱為「無線射頻辨識」，這是一種非接觸式自動識別系統，乃是利用無線電波來傳送識別資料，該非接觸式自動識別系統係包括：一標籤(Tag)、一讀取器(Reader)及一電腦資訊系統。

RFID標籤基本上是由一個傳遞電磁波訊號的天線再加上能儲存資料的矽晶片，然後以玻璃或塑膠組件封裝而成。在感應範圍內的RFID標籤藉由天線與電磁波產生感應電流，供應RFID標籤上的晶片運作後，透過天線發射電磁波回覆至讀取器。以驅動能量的來源來區別，RFID標籤可分為主動式及被動式兩種：被動式的RFID標籤本身沒有電池的裝置，所需電流全靠接收來自讀取器的無線電波以產生感應電流，所以只有在接收到讀取器發送的訊號，該晶片才會被動的回應至讀取器；而主動式的RFID標籤內設有電池，可以主動傳送訊號供讀取器讀取，訊號傳送範圍也相對的比被動式RFID標籤廣。

目前RFID標籤所使用的頻段有13.56MHz、900MHz、2.4GHz及5.8GHz，因此RFID標籤植入晶片的輸入阻抗也因操作頻段不同而有所差異。讀取距離長的RFID標籤可運用在工廠自動化、貨品銷售，讀取距離短的RFID標籤可用在收費系統或車輛身分識別。惟，目前市面上所使用之RFID標籤天線多為線性極化之設計，並且多以窄頻設計為主，而較無法涵蓋UHF全頻段，並且具有讀取距離較短、容易產生死角等不足之處，因此本發明者認為實有改善之必要。

為了解決先前技術所述不足之處，本發明者提出一種雙極化天線，包括：

一基座。

一晶片：

該晶片設於該基座表面，該晶片之第一側及第二側分別電性連接一第一輻射金屬段，且該第一側及該第二側為相反之二側，該晶片之第三側及第四側分別電性連接一第二輻射金屬段，且該第三側及該第四側為相反之二側。

一環狀金屬：

該環狀金屬設於該基座表面，且分別跨設各第一輻射金屬段之一段部及各第二輻射金屬段之一段部。

藉由上述之構造可知，本發明之雙極化天線的讀取範圍可涵蓋整個UHF的頻段，並且具有雙向輻射場型及寬頻操作之特性，而具有較佳的讀取範圍及讀取距離，而解決先前技術所述不足之處。

(A)‧‧‧雙極化天線

(1)‧‧‧基座

(2)‧‧‧晶片

(3)‧‧‧第一輻射金屬段

(31)‧‧‧第一段部

(311)‧‧‧第一彎折部

(32)‧‧‧第二段部

(321)‧‧‧第三彎折部

(4)‧‧‧第二輻射金屬段

(41)‧‧‧第三段部

(411)‧‧‧第二彎折部

(42)‧‧‧第四段部

(421)‧‧‧第四彎折部

(5)‧‧‧環狀金屬

第一圖係雙極化天線示意圖

第二圖係量測雙極化天線的返回損失之結果圖

第三圖係量測雙極化天線的電阻之結果圖

第四圖係量測雙極化天線之電抗實驗的結果圖

第五圖係量測雙極化天線之讀距場型的結果示意圖

以下藉由圖式之輔助，說明本發明之構造、特點與實施例，俾使貴審查人員對於本發明有更進一步之瞭解。

請參閱第一圖所示，本發明係關於一種雙極化天線(A)，包括：

一基座(1)。

請參閱第一圖所示，該基座(1)較佳選自一FR4玻璃纖維基板，而得以降低該雙極化天線(A)的製作成本，且令該雙極化天線(A)在UHF頻段具有較佳的穩定性。

一晶片(2)：

請參閱第一圖所示，該晶片(2)設於該基座(1)表面，該晶片(2)之第一側及第二側分別電性連接一第一輻射金屬段(3)，且該第一側及該第二側為相反之二側，該晶片(2)之第三側及第四側分別電性連接一第二輻射金屬段(4)，且該第三側及該第四側為相反之二側。

該雙極化天線(A)可以藉由控制該第一輻射金屬段(3)及該第二輻射金屬段(4)的長度，來控制共振頻率，其中，該第一輻射金屬段(3)的長度較佳係小於該第二輻射金屬段(4)的長度，已令該雙極化天線(A)得以具有二種共振頻率。而且，該晶片(2)的第一側與第三側較佳係呈現90度夾角，且各第二段部(32)自由端之方向係垂直各第四段部(42)自由端之方向，而令該雙極化天線(A)具有較佳的讀取範圍。

一環狀金屬(5)：

請參閱第一圖所示，該環狀金屬(5)設於該基座(1)表面，且分別跨設各第一輻射金屬段(3)之一段部及各第二輻射金屬段(4)之一段部，而將該第一輻射金屬(3)段分成一第一段部(31)及一第二段部(32)，且該第一段(31)部位於該環狀金屬(5)內，且該第二輻射金屬段(4)分成一第三段部(41)及一第四段部(42)，且該第三段部(41)位於該環狀金屬(5)內。

藉由該環狀金屬(5)，可調節該雙極化天線(A)的阻抗特性，且當該環形金屬(5)的長度為34(1±5%)mm，寬度為4(1±5%)mm具有較佳之效果。並且該第一段部(31)較佳係設有複數第一彎折部(311)，且該第三段部(41)設有複數第二彎折部(411)，藉以提升該雙極化天線(A)的電感值及讀取效果。而為了縮小該雙極化天線(A)的面積，該第二段部(32)較佳係設置複數第三彎折部(321)，且第四段部(42)較佳係設置複數第四彎折部(421)。

以下利用各個量測結果示意圖，來說明該雙極化天線(A)的優點，並以該第一輻射金屬段(3)的長度為102.5(1±5%)mm，該第二輻射金屬段(4)的長度為107.5(1±5%)mm，來進行量測：請參閱第二圖所示，該第二圖係量測該雙極化天線(A)的返回損失之結果圖，圖示中縱軸表示返回損失(dB)，橫軸表示操作頻率(MHz)；由圖示可知，以返回損失值大於等於3dB為標準，該雙極化天線(A)的頻寬範圍為857~1000MHz以上，可涵蓋UHF全球頻段之頻寬要求。

請參閱第三圖所示，該第三圖係量測該雙極化天線(A)的電阻之結果圖，圖示中縱軸表示歐姆(Ω)，橫軸表示操作頻率(MHz)；由圖中可知，該雙極化天線(A)因該晶片(2)阻抗具有實虛部阻抗的特性，為得到較佳的阻抗共軛匹配，此該雙極化天線(A)利用該環狀金屬(5)以調整輸入阻抗，並利用各第一輻射金屬段(3)激發高頻共振模態，及利用各第二輻射金屬段(4)激發低頻共振模態，並利用調整該第一輻射金屬段(3)及該第二輻射金屬段(4)之長度，將使該雙極化天線(A)的雙共振模態結合以涵蓋UHF全球頻段。

請參閱第四圖所示，該第四圖係量測該雙極化天線(A)之電抗實驗的結果圖，圖示中縱軸表示歐姆(Ω)，橫軸表示操作頻率(MHz)；由第四圖可知，該雙極化天線(A)因該晶片(2)阻抗具有實虛部阻抗的特性，為得到較佳的阻抗共軛匹配，該雙極化天線(A)利用該環狀金屬(5)以調整輸入阻抗，並利用各第一輻射金屬段(3)激發高頻共振模態，及利用各第二輻射金屬段(4)激發低頻共振模態，並利用調整該第一輻射金屬段(3)及該第二輻射金屬段(4)之長度，將使該雙極化天線(A)的雙共振模態結合以涵蓋UHF全球頻段。

請參閱第五圖所示，該第五圖係量測該雙極化天線(A)之讀距場型的結果示意圖；由圖中可知，該雙極化天線(A)在X-Y Plane具有典型的雙向輻射之讀距場型，其讀取距離最遠可達6.2米。

由上述可知，本發明之該雙極化天線(A)具有寬頻操作，及雙向輻射場型之特性，且讀取的頻寬範圍為857~100MHz，可涵蓋整個UHF的頻段，而且具有較佳的讀取範圍、讀取距離長達6.2m左右、製作簡單、成本較低等優點，而解決先前技術所述不足之處。

綜上所述，本發明確實符合產業利用性，且未於申請前見於刊物或公開使用，亦未為公眾所知悉，且具有非顯而易知性，符合可專利之要件，爰依法提出專利申請。

惟上述所陳，為本發明在產業上一較佳實施例，舉凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化，皆屬本案訴求標的之範疇。