TWI713260B

TWI713260B - 貼附於高介電常數材質之可調頻式標籤天線

Info

Publication number: TWI713260B
Application number: TW108131727A
Authority: TW
Inventors: 陳華明; 張雅程; 林憶芳
Original assignee: 國立高雄科技大學
Priority date: 2019-09-03
Filing date: 2019-09-03
Publication date: 2020-12-11
Also published as: TW202112004A

Abstract

本發明係有關於一種貼附於高介電常數材質之可調頻式標籤天線，其主要係令基板設有相對應之上層基板與下層基板，於上層基板與下層基板之間的一側連接設有側邊基板，令晶片設置於側邊基板之外側，令天線本體於上層基板上端面設有上層幅射面、下層基板底端面設有下層接地面，並於側邊基板周緣設有側邊饋入區，側邊饋入區上、下端分別與上層幅射面及下層接地面相連接，令晶片設於側邊饋入區之一側，另於側邊基板外端面亦設有上、下端皆與側邊饋入區相連接之調頻短截線；藉此，以能應用在高介電係數材質上，可防止受到高介電係數材料影響的情況發生，避免有訊號遭到干擾、無法運作的現象產生，而在其整體施行使用上更增實用功效特性者。

Description

貼附於高介電常數材質之可調頻式標籤天線

本發明係有關於一種貼附於高介電常數材質之可調頻式標籤天線，尤其是指一種能應用在高介電係數材質上，可防止受到高介電係數材料影響的情況發生，避免有訊號遭到干擾、無法運作的現象產生，而在其整體施行使用上更增實用功效特性者。

按，射頻識別［Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ＲＦＩＤ］係為一種透過無線訊號自動識別目標並讀寫該目標相關數據之通信技術，且無須識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。射頻識別標籤［ＲＦＩＤ　Ｔａｇ］則是目前射頻識別技術的關鍵，可存儲一定容量的信息，並具信息處理功能，讀寫設備可通過無線電訊號以一定的數據傳輸率與標籤交換信息。由於射頻識別標籤具有唯一之電子編碼，且體積小、壽命長、價格低廉並且具資料可攜性，故目前已普遍應用於動物晶片、大樓門禁、商品防盜及防偽。

而一個完整的ＲＦＩＤ系統主要係由三個部分組合而成：

1.識別標籤［Ｔａｇ或是Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ］，主要由一可儲存資訊的積體電路晶片［ＩＣ　Ｃｈｉｐ］和天線［Ａｎｔｅｎｎａ］經由特殊封裝技術組裝而成。

2.掃讀器［Ｒｅａｄｅｒ或是Ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｏｒ］，該掃讀器則由天線無線電收發模組［ＲＦ　Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ　Ｍｏｄｕｌｅ］以及資料處理模組［Ｄａｔａ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｍｏｄｕｌｅ］所構成。

3.主機系統［Ｈｏｓｔ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ］，主要裝有相關的資料處理程式或應用軟體。

然而，上述ＲＦＩＤ系統雖可達到無線通訊傳輸感應之預期功效，但也在其實際操作施行使用上發現，於將該ＲＦＩＤ標籤應用在高介電係數材質上時，其在訊號傳輸過程中，會受到高介電係數材料影響，常會造成訊號的干擾，導致系統無法正常運作、會有誤動作的情況發生，令其效能降低，甚至於會有功能失效的問題存在，致令其在整體結構製作設計上仍存在有改進之空間。

緣是，發明人有鑑於此，秉持多年該相關行業之豐富設計開發及實際製作經驗，針對現有之結構及缺失再予以研究改良，提供一種貼附於高介電常數材質之可調頻式標籤天線，以期達到更佳實用價值性之目的者。

本發明之主要目的在於提供一種貼附於高介電常數材質之可調頻式標籤天線，其主要係能應用在高介電係數材質上，可防止受到高介電係數材料影響的情況發生，避免有訊號遭到干擾、無法運作的現象產生，而在其整體施行使用上更增實用功效特性者。

本發明貼附於高介電常數材質之可調頻式標籤天線之主要目的與功效，係由以下具體技術手段所達成：

其主要係包括有基板、晶片及天線本體；其中：

該基板，其設有一上層基板，對應該上層基板設有下層基板，於該上層基板與該下層基板一側連接設有側邊基板，使得在該上層基板與該下層基板之間形成有空氣夾層；

該晶片，其設置於該基板之該側邊基板之外側；

該天線本體，其採用導電性良好的金屬材質，令該天線本體於該基板之該上層基板上端面設有上層幅射面，且於該基板之該下層基板底端面設有下層接地面，並於該側邊基板周緣設有側邊饋入區，該側邊饋入區上、下端分別與該上層幅射面及該下層接地面相連接，令該晶片設於該側邊饋入區之一側，另於該側邊基板外端面亦設有調頻短截線，該調頻短截線上、下端皆與該側邊饋入區相連接。

本發明貼附於高介電常數材質之可調頻式標籤天線的較佳實施例，其中，該基板之該上層基板、該側邊基板及該下層基板係採用厚度為０﹒２ｍｍ、介電常數（

）為４﹒４、損耗正切［Ｌｏｓｓ　Ｔａｎｇｅｎｔ］為０﹒０２４５的玻璃纖維基板。

本發明貼附於高介電常數材質之可調頻式標籤天線的較佳實施例，其中，該晶片係選用阻抗特性為１１－１２１ｊΩ的Ａｌｉｅｎ　Ｈ４晶片饋入。

本發明貼附於高介電常數材質之可調頻式標籤天線的較佳實施例，其中，該天線本體採用銅箔。

本發明貼附於高介電常數材質之可調頻式標籤天線的較佳實施例，其中，該天線本體採用鋁。

本發明貼附於高介電常數材質之可調頻式標籤天線的較佳實施例，其中，該天線本體之該調頻短截線係利用並聯接地機制來補償負載電感。

本發明貼附於高介電常數材質之可調頻式標籤天線的較佳實施例，其中，整體天線之尺寸為５０×２５×８ｍｍ ^３，當該調頻短截線與該側邊饋入區之間的距離為１﹒７ｍｍ時，其模態可涵蓋歐洲、新加坡與南非ＵＨＦ使用之操作頻率，而當該調頻短截線與該側邊饋入區之間的距離為６ｍｍ時，其模態則可涵蓋日本ＵＨＦ操作頻率。

為令本發明所運用之技術內容、發明目的及其達成之功效有更完整且清楚的揭露，茲於下詳細說明之，並請一併參閱所揭之圖式及圖號：

首先，請參閱第一圖本發明之立體結構示意圖所示，本發明主要係包括有基板（１）、晶片（２）及天線本體（３）；其中：

該基板（１），其設有一上層基板（１１），對應該上層基板（１１）設有下層基板（１３），於該上層基板（１１）與該下層基板（１３）一側連接設有側邊基板（１２），使得在該上層基板（１１）與該下層基板（１３）之間形成有空氣夾層（１４），而該上層基板（１１）、該側邊基板（１２）及該下層基板（１３）係採用厚度為０﹒２ｍｍ、介電常數（

該晶片（２），其選用阻抗特性為１１－１２１ｊΩ的Ａｌｉｅｎ　Ｈ４晶片饋入，令該晶片（２）設置於該基板（１）之該側邊基板（１２）之外側。

該天線本體（３），其採用導電性良好的金屬材質，如銅箔、鋁等，令該天線本體（３）於該基板（１）之該上層基板（１１）上端面設有上層幅射面（３１），且於該基板（１）之該下層基板（１３）底端面設有下層接地面（３３），並於該側邊基板（１２）周緣設有側邊饋入區（３２），該側邊饋入區（３２）上、下端分別與該上層幅射面（３１）及該下層接地面（３２）相連接，令該晶片（２）設於該側邊饋入區（３２）之一側，另於該側邊基板（１２）外端面亦設有調頻短截線（３２１），該調頻短截線（３２１）上、下端皆與該側邊饋入區（３２）相連接，使得該調頻短截線（３２１）係利用並聯接地機制來補償負載電感，以方便調整阻抗達到可調頻之功能，且因該調頻短截線（３２１）與該下層接地面（３２）間存在有該基板（１）之該空氣夾層（１４），因此會有提高增益之效果。

如此一來，請再一併參閱第二圖本發明之實測與模擬之反射損失圖所示，使得本發明於操作使用上，令整體天線之尺寸為５０×２５×８ｍｍ ^３，以反射損失大於３ｄＢ為操作頻段範圍及頻寬之標準，在實測方面，操作頻寬介於８９５～９３３ＭＨｚ，阻抗頻寬為３８ＭＨｚ，約為４﹒１％；也因此，由上述實測證明，可有效克服因貼附在高介電常數材質時會導致效能降低抑或是功能失效之問題，且利用改變該調頻短截線（３２１）位置，當該調頻短截線（３２１）與該側邊饋入區（３２）之間的距離為１﹒７ｍｍ時，其模態可涵蓋歐洲、新加坡與南非ＵＨＦ使用之操作頻率，而當該調頻短截線（３２１）與該側邊饋入區（３２）之間的距離為６ｍｍ時，其模態則可涵蓋日本ＵＨＦ操作頻率，且讀取距離可達５公尺。

藉由以上所述，本發明之使用實施說明可知，本發明與現有技術手段相較之下，本發明主要係具有下列優點：

1.本發明主要係令天線本體之調頻短截線能解決現有無線射頻標籤天線因受高介電係數材質影響導致效能降低甚至功能失效的問題，並藉由調整短截線位置達到調頻之功能，也因調頻短截線與下層接地面間存在有有空氣夾層，因此會有提高增益之效果者。

2.本發明可廣泛的應用於倉儲管理、進出管制、追蹤管理、交通運輸監控、生產自動化、聯合票證、自動識別等各領域中，而在其整體施行使用上更增實用功效特性者。

然而前述之實施例或圖式並非限定本發明之產品結構或使用方式，任何所屬技術領域中具有通常知識者之適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之專利範疇。

綜上所述，本發明實施例確能達到所預期之使用功效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

（１）:基板

（１１）:上層基板

（１２）:側邊基板

（１３）:下層基板

（２）:晶片

（３）:天線本體

（３１）:上層幅射面

（３２）:側邊饋入區

（３２１）:調頻短截線

（３３）:下層接地面

第一圖：本發明之立體結構示意圖

第二圖：本發明之實測與模擬之反射損失圖

(1):基板

(11):上層基板

(12):側邊基板

(13):下層基板

(2):晶片

(3):天線本體

(31):上層幅射面

(32):側邊饋入區

(321):調頻短截線

(33):下層接地面

Claims

一種貼附於高介電常數材質之可調頻式標籤天線，其主要係包括有基板、晶片及天線本體；其中：該基板，其設有一上層基板，對應該上層基板設有下層基板，於該上層基板與該下層基板一側連接設有側邊基板，使得在該上層基板與該下層基板之間形成有空氣夾層；該晶片，其設置於該基板之該側邊基板之外側；該天線本體，其採用導電性良好的金屬材質，令該天線本體於該基板之該上層基板上端面設有上層幅射面，且於該基板之該下層基板底端面設有下層接地面，並於該側邊基板周緣設有側邊饋入區，該側邊饋入區上、下端分別與該上層幅射面及該下層接地面相連接，令該晶片設於該側邊饋入區之一側，另於該側邊基板外端面亦設有調頻短截線，該調頻短截線上、下端皆與該側邊饋入區相連接。
如申請專利範圍第１項所述貼附於高介電常數材質之可調頻式標籤天線，其中，該基板之該上層基板、該側邊基板及該下層基板係採用厚度為０﹒２ｍｍ、介電常數（
）為４﹒４、損耗正切［Ｌｏｓｓ　Ｔａｎｇｅｎｔ］為０﹒０２４５的玻璃纖維基板。
如申請專利範圍第１項所述貼附於高介電常數材質之可調頻式標籤天線，其中，該晶片係選用阻抗特性為１１－１２１ｊΩ的Ａｌｉｅｎ　Ｈ４晶片饋入。
如申請專利範圍第１項所述貼附於高介電常數材質之可調頻式標籤天線，其中，該天線本體採用銅箔。
如申請專利範圍第１項所述貼附於高介電常數材質之可調頻式標籤天線，其中，該天線本體採用鋁。
如申請專利範圍第１項所述貼附於高介電常數材質之可調頻式標籤天線，其中，該天線本體之該調頻短截線係利用並聯接地機制來補償負載電感。
如申請專利範圍第１項所述貼附於高介電常數材質之可調頻式標籤天線，其中，整體天線之尺寸為５０×２５×８ｍｍ ^３，當該調頻短截線與該側邊饋入區之間的距離為１﹒７ｍｍ時，其模態可涵蓋歐洲、新加坡與南非ＵＨＦ使用之操作頻率，而當該調頻短截線與該側邊饋入區之間的距離為６ｍｍ時，其模態則可涵蓋日本ＵＨＦ操作頻率。