TWI506850B - 小型化天線 - Google Patents

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TWI506850B TW101130207A TW101130207A TWI506850B TW I506850 B TWI506850 B TW I506850B TW 101130207 A TW101130207 A TW 101130207A TW 101130207 A TW101130207 A TW 101130207A TW I506850 B TWI506850 B TW I506850B
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Sung Fei Yang
Troy Chiu Chiu
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Ind Tech Res Inst
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Description

小型化天線
本發明係關於一種小型化天線，特別係關於可應用於射頻辨識(Radio Frequency Identification，RFID)領域之小型化天線。
射頻辨識(RFID)是以射頻無線電波來辨識物件之自動辨識技術。在本領域中，主要利用讀取器來讀取貼附在物件上的電子標籤(Tag)，以進行諸如儲值卡的資料存取、門禁管理人員、動物或裝備的追蹤、商品的查核盤點與結帳，以及產品從原料、製造、庫存、運輸、銷售之整個產銷供應鏈管理。
將射頻辨識系統微小化是擴大射頻辨識應用之重要途徑。若能於微小化之讀取器上設計安置微小化之高增益天線，將可利於讀取器發送無線電波至植入或貼附於物件上之電子標籤，並大幅提升射頻辨識系統之性能。
本發明提供一種小型化天線，包括：一接地面；一短路部；一主輻射部，包括一第一部分和一第二部分，其中該第一部分垂直於該第二部分，且該第一部分經由該短路 部耦接至該接地面；一饋入部，用以激發該主輻射部；以及一延伸支路，耦接至該主輻射部之該第二部分，其中該延伸支路和該主輻射部之該第一部分之間形成一間隙。
第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之小型化天線100之立體圖。第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之小型化天線100之俯視圖。如第1A、1B圖所示，小型化天線100包括：一接地面110、一短路部120、一主輻射部130、一饋入部140，以及一延伸支路150。小型化天線100之前述元件皆由金屬製成，例如：銀、鐵、鋁，或是銅。
主輻射部130包括一第一部分131和一第二部分132，其中第一部分131垂直於第二部分132。換言之，主輻射部130為一倒L字形。主輻射部130之第一部分131係經由短路部120電性耦接至接地面110，而主輻射部130之第二部分132係電性耦接至延伸支路150。在一些實施例中，延伸支路150垂直於主輻射部130之第二部分132，而短路部120垂直於接地面110和主輻射部130。
延伸支路150和主輻射部130之第一部分131之間形成一間隙160。延伸支路150可視為主輻射部130之一電容性負載(Capacitive Load)，其用以調整阻抗匹配，並進一步微縮此小型化天線100之尺寸。主輻射部130和延伸支 路150共同形成一平面式結構，而該平面式結構平行於接地面110。在較佳實施例中，該平面式結構為一U字形。
在一些實施例中，主輻射部130之第二部分132之寬度W2為主輻射部130之第一部分131之寬度W1之二倍寬，而主輻射部130之第二部分132之寬度W2等於延伸支路150之寬度W3(亦即，W1：W2：W3=1：2：2)。
饋入部140係電性耦接至一信號源190，並用以激發主輻射部130。饋入部140可以是一同軸電纜線(Coaxial Cable)。在一些實施例中，接地面110具有一小孔125，而饋入部140係沿著接地面110之下表面延伸，再穿過小孔125電性耦接至主輻射部130之第一部分131。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之小型化天線100之返回損失(Return Loss)圖，其中橫軸代表操作頻率(單位：MHz)，而縱軸代表返回損失(單位：dB)。如第2圖所示，小型化天線100可操作於一中心頻率FC並涵蓋一頻帶FB1。在較佳實施例中，頻帶FB1約介於922MHz和928MHz之間。值得注意的是，本發明並不限於此，設計者可經由改變小型化天線100之元件尺寸來調整頻帶FB1之範圍。例如：藉由增加延伸支路150之長度，可使小型化天線100之中心頻率FC和頻帶FB1向低頻偏移。
再次參照第1A、1B圖，小型化天線100之元件參數可為下列所述。主輻射部130和短路部120之總長度LL1約為中心頻率FC之0.25倍波長。間隙160之寬度W4約介於中心頻率FC之0.1倍波長和0.125倍波長之間。接地 面110和主輻射部130之距離D1(亦為短路部120之長度)約介於中心頻率FC之0.025倍波長和0.1倍波長之間。饋入部140之長度約為中心頻率FC之0.25倍波長。以上元件參數亦可根據所需頻帶來進行調整。
小型化天線100適合設置於一射頻辨識讀取器(RFID Reader)上，用以和一電子標籤進行通訊。在較佳實施例中，小型化天線100之天線增益(Gain)於頻帶FB1中約為2.33dBi至2.66dBi，而小型化天線100和電子標籤之可讀取距離能達4公尺至5公尺。在此簡單結構下，本發明之小型化天線具有高增益、小尺寸，以及低成本等等優勢，可以有效地改良射頻辨識系統之效能。
本揭露雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧小型化天線
110‧‧‧接地面
120‧‧‧短路部
125‧‧‧接地面之小孔
130‧‧‧主輻射部
131‧‧‧主輻射部之第一部分
132‧‧‧主輻射部之第二部分
140‧‧‧饋入部
150‧‧‧延伸支路
160‧‧‧間隙
190‧‧‧信號源
D1‧‧‧主輻射部和接地面之距離
FC‧‧‧中心頻率
FB1‧‧‧頻帶
LL1‧‧‧主輻射部和短路部之總長度
W1‧‧‧主輻射部之第一部分之寬度
W2‧‧‧主輻射部之第二部分之寬度
W3‧‧‧延伸支路之寬度
W4‧‧‧間隙之寬度
第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之小型化天線之立體圖；第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之小型化天線之俯視圖；第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之小型化天線之返回損失圖。
100‧‧‧小型化天線
110‧‧‧接地面
120‧‧‧短路部
125‧‧‧接地面之小孔
130‧‧‧主輻射部
131‧‧‧主輻射部之第一部分
132‧‧‧主輻射部之第二部分
140‧‧‧饋入部
150‧‧‧延伸支路
160‧‧‧間隙
190‧‧‧信號源
D1‧‧‧主輻射部和接地面之距離
LL1‧‧‧主輻射部和短路部之總長度
W1‧‧‧主輻射部之第一部分之寬度
W2‧‧‧主輻射部之第二部分之寬度
W3‧‧‧延伸支路之寬度
W4‧‧‧間隙之寬度

Claims (13)

  1. 一種小型化天線，包括：一接地面；一短路部；一主輻射部，包括一第一部分和一第二部分，其中該第一部分垂直於該第二部分，且該第一部分經由該短路部耦接至該接地面；一饋入部，用以激發該主輻射部；以及一延伸支路，耦接至該主輻射部之該第二部分，其中該延伸支路和該主輻射部之該第一部分之間形成一間隙；其中該主輻射部和該延伸支路形成一平面式結構，且該平面式結構平行於該接地面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之小型化天線，其中該短路部垂直於該接地面和該主輻射部。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之小型化天線，其中該延伸支路垂直於該主輻射部之該第二部分。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之小型化天線，其中該主輻射部之該第二部分之寬度等於該延伸支路之寬度。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之小型化天線，其中該主輻射部之該第二部分為該主輻射部之該第一部分之二倍寬。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之小型化天線，其中該接地面具有一小孔，而該饋入部係穿過該小孔耦接至該主輻射部之該第一部分。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之小型化天線，其中該饋入部為一同軸電纜線。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之小型化天線，係操作於一中心頻率並涵蓋一頻帶，該頻帶約介於922MHz和928MHz之間。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之小型化天線，其中該主輻射部和該短路部之總長度約為該中心頻率之0.25倍波長。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之小型化天線，其中該間隙之寬度約介於該中心頻率之0.1倍波長和0.125倍波長之間。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之小型化天線，其中該接地面和該主輻射部之距離約介於該中心頻率之0.025倍波長和0.1倍波長之間。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之小型化天線，其中該饋入部之長度約為該中心頻率之0.25倍波長。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之小型化天線，係設置於一射頻辨識讀取器上，用以和一電子標籤進行通訊。
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