專利名稱：具有平面式圓極化天線的無線識別卷標(biāo)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種具有平面式圓極化天線的無線識別卷標(biāo)(WirelessIdentification Tag)，特別是有關(guān)于一種可適用于多種不同耦合信號源的無線識別卷標(biāo)。
背景技術(shù)：
由于射頻辨識(Radio Frequency Identification ；RFID)技術(shù)具有可重復(fù)讀寫、可儲存較多信息、無需在直視下即可讀取、可同時讀取多個識別信號、讀取速度快、且易于實(shí)現(xiàn)自動化作業(yè)等特色，RFID技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于物流業(yè)以及其它各種產(chǎn)業(yè)上，其中尤以應(yīng)用UHF頻段(860 960MHz)的RFID技術(shù)最為受到歡迎。在UHF頻段的RFID技術(shù)中，RFID卷標(biāo)通常被設(shè)計(jì)為線性極化的結(jié)構(gòu)，以達(dá)到全向性輻射的特性。然而，線性極化的天線結(jié)構(gòu)在讀取上有天線極化方向?qū)?yīng)限制的問題，因此 在實(shí)用上仍存在極大的不便性。為了解決天線極化方向的問題，業(yè)界提出了各種的方法來改良RFID天線。例如，在中國臺灣專利號第1236318案中，利用兩微帶線相互垂直來獲得兩輻射體在空間上呈90度的關(guān)系，并以約1/4波長的傳輸線達(dá)到相位上差90度的效果，以實(shí)現(xiàn)圓極化天線的設(shè)計(jì)。然而，此天線本身需有一個接地面結(jié)構(gòu)，使得其輻射場形僅能呈現(xiàn)單向輻射的特性，且此天線結(jié)構(gòu)若設(shè)計(jì)操作于UHF頻段時，其成品尺寸將不易縮小。鑒于以上分析，在此提供一種新的無線識別卷標(biāo)，其不但具有圓極化輻射場型，且可適用于多種不同的耦合信號源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面是在提供一種具有平面式圓極化天線的無線識別卷標(biāo)，其可適用于各種不同的耦合信號源并提供圓極化輻射場形。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，此平面式圓極化天線的無線識別卷標(biāo)包含導(dǎo)電基板以及無線識別裝置。導(dǎo)電基板包含第一槽孔部、第二槽孔部以及第三槽孔部。第一槽孔部是沿著與導(dǎo)電基板平行的第一方向延伸，其中第一槽孔部是貫穿導(dǎo)電基板且具有第一寬度。一第二槽孔部，沿著與導(dǎo)電基板平行的第二方向延伸，其中第二槽孔部是貫穿導(dǎo)電基板且具有第二寬度，第二方向與第一方向間具有45度至135度的夾角。第三槽孔部是設(shè)置于第一槽孔部和第二槽孔部之間，以連通第一槽孔部和第二槽孔部。第三槽孔部是貫穿導(dǎo)電基板且具有第三寬度。無線識別裝置是設(shè)置于第一槽孔部或第二槽孔部中。無線識別裝置是用以發(fā)射或接收一電波信號。由以上說明可知，本發(fā)明實(shí)施例所提供的無線識別卷標(biāo)具有兩個較大尺寸的槽孔，其可各自設(shè)計(jì)成適用于不同耦合信號源結(jié)構(gòu)或無線識別卷標(biāo)成品，因此在設(shè)計(jì)上可僅設(shè)計(jì)單一款槽孔輻射體，即可適用于多種耦合信號源。再者，本發(fā)明實(shí)施例所提供的無線識別卷標(biāo)可提供圓極化輻射場型，以改善信號接收的問題。


為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，上文特舉數(shù)個較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下圖I是繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線識別卷標(biāo)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線識別卷標(biāo)的輻射極化軸比(Axial Ratio)的分析圖； 圖3是繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線識別卷標(biāo)的天線等效電路；圖4a是繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線識別卷標(biāo)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4b是繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線識別卷標(biāo)的輻射場型；圖5a和圖5b是繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)電基板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線識別卷標(biāo)的結(jié)構(gòu)示意圖。主要組件符號說明
100無線識別卷標(biāo)110:導(dǎo)電基板
111第一槽孔部112:第二槽孔部
113第三槽孔部120:無線識別裝置
122天線124:無線射頻辨識芯片
400無線識別卷標(biāo)420:無線識別裝置
510a導(dǎo)電基板510b:導(dǎo)電基板
513a第三槽孔部513b:第三槽孔部
600無線識別卷標(biāo)620:無線識別裝置
C,> C2、Cu)、等效電容Dl:第一方向
D2第二方向L!、L2, L10:等效電感
Lx:互感量Rh R2:等效電阻
W1第一寬度Wl'第二寬度
W3第三寬度
具體實(shí)施例方式請參照圖1，其是繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線識別卷標(biāo)100的結(jié)構(gòu)示意圖。無線識別卷標(biāo)100包含導(dǎo)電基板110和無線識別裝置120。導(dǎo)電基板110包含第一槽孔部111、第二槽孔部112以及第三槽孔部113。第一槽孔部111中和第二槽孔部112部是用以容置無線識別裝置120。使用者可根據(jù)無線識別裝置120的特性來選擇放置在第一槽孔部111中或第二槽孔部112中。導(dǎo)電基板110是以金屬材質(zhì)所制成，例如銅、鐵等具有高導(dǎo)電性的金屬。無線識別裝置120包含天線122和無線射頻辨識芯片124。在本實(shí)施例中，天線122為偶極天線，更具體而言，為間接耦合饋入天線，而無線射頻辨識芯片124則為RFID芯片(例如，具有16-130j歐姆(ohm)的阻抗值)，用以發(fā)射或接收射頻電波信號。第一槽孔部111是貫穿導(dǎo)電基板110且沿著與導(dǎo)電基板平行的第一方向Dl延伸。第二槽孔部112亦貫穿導(dǎo)電基板110且沿著與導(dǎo)電基板平行的第二方向D2延伸。由圖I可看出，第一槽孔部111的延伸方向Dl與第二槽孔部112的延伸方向D2之間具有一夾角。在本實(shí)施例中，延伸方向Dl是垂直于延伸方向D2，即夾角為90度，但本發(fā)明的實(shí)施例并不受限于此。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，延伸方向Dl與延伸方向D2的夾角可介于45度至135度之間。另外，在本實(shí)施例中，夾角在90±10度的范圍內(nèi)，皆視為延伸方向Dl與延伸方向D2垂直。第三槽孔部113是貫穿導(dǎo)電基板且設(shè)置于第一槽孔部111和第二槽孔部112之間，以連通第一槽孔部111和第二槽孔部112。第一槽孔部111具有第一寬度Wl，第二槽孔部112具有第二寬度W2，第三槽孔部113具有第三寬度W3。在本實(shí)施例中W3是小于Wl和W2，且第三槽孔部的長度為無線射頻 辨識芯片124所發(fā)射的電波信號的波長的四分之一，但本發(fā)明的實(shí)施例并不受限于此。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，第三槽孔部113的寬度和長度可根據(jù)實(shí)際的需要來調(diào)整。本實(shí)施例是通過上述的槽孔形狀、位置的設(shè)計(jì)與安排來呈現(xiàn)出近似圓極化的輻射特性，如圖2所示。由圖2所示的輻射極化軸比(Axial Ratio)的分析圖可知，本實(shí)施例的無線識別卷標(biāo)100具有良好的圓極化特性與圓極化可操作頻寬。此外，本實(shí)施例的無線識別卷標(biāo)100前后雙向皆可輻射，相較于傳統(tǒng)具有接地面結(jié)構(gòu)天線僅能單向輻射的特性，所設(shè)計(jì)的卷標(biāo)在使用上更加便利。另外，本實(shí)施例的阻抗調(diào)整自由度相當(dāng)高。請參照圖3，其是繪示本實(shí)施例的無線識別卷標(biāo)100的天線等效電路,其中稱極天線等效電路是如圖3左側(cè)所示稱合源(CouplingSource)部分，而輻射體的特性可等效成圖2右側(cè)的輻射體部分，兩者間的耦合效果則可用變壓器原理來等效，即圖3中的互感量Lx。輻射體部分是由等效電阻R2、等效電容C2、等效電感L2所組成。稱合源部份是由等效電容Clt!、等效電感Llt!、等效電阻R1、等效電容C1、等效電感L1所組成。對于耦合源的共振頻率而言，共振頻率fs可表示為fs =1/(27^L1 X C1)，因
此可透過調(diào)整偶極天線的循環(huán)大小(即L1的值)與延伸微帶線的長短(即C1的值)來控制耦合源的共振頻率fs的值。對于輻射體的共振頻率而言。輻射體的共振頻率fr可由輻射體的尺寸與槽孔樣式來決定。透過調(diào)控兩共振頻率fs與fr的相對位置，即可設(shè)計(jì)出具寬帶特性的卷標(biāo)天線，同時提高卷標(biāo)天線阻抗設(shè)計(jì)上的自由度，使其易與RFID芯片阻抗(在本實(shí)施例中為16-130j歐姆)共軛匹配。另外，導(dǎo)電基板110的第一槽孔部111和第二槽孔部112具有不同的尺寸，其是根據(jù)使用者所欲應(yīng)用的無線識別裝置120來決定。在本實(shí)施例中，第二槽孔部112是設(shè)計(jì)來容納客制化的無線識別裝置120，而第一槽孔部111則設(shè)計(jì)來容納市售的RFID卷標(biāo)成品。請參照圖4a，其是繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線識別卷標(biāo)400的結(jié)構(gòu)示意圖。無線識別卷標(biāo)400是類似于無線識別卷標(biāo)100，不同之處在于無線識別卷標(biāo)400中的無線識別裝置420是采用市售的RFID卷標(biāo)成品。為了使RFID卷標(biāo)成品固定于第一槽孔部111中，本實(shí)施例利用一固定件，例如黏膠片來將RFID卷標(biāo)成品的天線結(jié)構(gòu)和RFID芯片固定于第一槽孔部111中，如此本實(shí)施例的無線識別卷標(biāo)400可提供圓極化的輻射場型(如圖4b所示)。請同時參照圖5a和圖5b，圖5a和圖5b是繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)電基板5 IOa和510b的結(jié)構(gòu)不意圖。導(dǎo)電基板510a和510b是類似于導(dǎo)電基板110,但不同之處在于導(dǎo)電基板510a和510b的第三槽孔部513a和513b的形狀與導(dǎo)電基板110的第三槽孔部113的形狀不同。如圖5a和圖5b所示，導(dǎo)電基板510a的第三槽孔部513a具有多個折角，而導(dǎo)電基板510b的第三槽孔部513b具有弧狀結(jié)構(gòu)。即便槽孔部513a、513b的形狀與槽孔部113不同，只要其長度符合1/4波長的要求，仍可使得應(yīng)用導(dǎo)電基板510a和510b的無線識別卷標(biāo)具有似圓極化的輻射特性。請參照圖6，其是繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線識別卷標(biāo)600的結(jié)構(gòu)示意圖。無線識別卷標(biāo)600是類似于無線識別卷標(biāo)100，不同之處在于無線識別卷標(biāo)600中的無線識別裝置620是采用不同阻抗的RFID芯片。在本實(shí)施例中，無線識別裝置620的RFID芯片的阻抗值為27-180j歐姆。由圖3所繪示的等效電路圖與其相關(guān)的敘述可知，即便無線識別裝 置620的RFID芯片的阻抗值變更了，本實(shí)施例的無線識別卷標(biāo)600仍可透過適當(dāng)?shù)牟劭自O(shè)計(jì)來提供圓極化的輻射場型。由上述說明可知，本發(fā)明實(shí)施例的無線識別卷標(biāo)不但可提供圓極化的輻射場型，且其槽孔部可針對不同廠家或不同阻抗的RFID卷標(biāo)芯片來設(shè)計(jì)與調(diào)整，使得所設(shè)計(jì)的槽孔輻射體可同時適用于多款RFID卷標(biāo)芯片或RFID卷標(biāo)成品。其次，本發(fā)明實(shí)施例的無線識別卷標(biāo)可利用小尺寸的偶極天線來作為耦合信號源，提高對天線阻抗調(diào)控的自由度，可易于設(shè)計(jì)出可與各種不同的市售RFID成品阻抗匹配的天線。再者，本發(fā)明實(shí)施例的無線識別卷標(biāo)具有多樣化的生產(chǎn)模式，其輻射體與耦合信號源可一體成形制作，也可采兩組件分開制作再組合應(yīng)用的方式。雖然本發(fā)明已以數(shù)個實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，在本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中任何具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種具有平面式圓極化天線的無線識別卷標(biāo)，其特征在于，包含 一導(dǎo)電基板，包含 一第一槽孔部，沿著與該導(dǎo)電基板平行的一第一方向延伸，其中該第一槽孔部貫穿該導(dǎo)電基板且具有一第一寬度；以及 一第二槽孔部，沿著與該導(dǎo)電基板平行的一第二方向延伸，其中該第二槽孔部貫穿該導(dǎo)電基板且具有一第二寬度，該第二方向與該第一方向間具有一夾角，該夾角的值是介于.45度至135度間；以及 一第三槽孔部，設(shè)置于該第一槽孔部和該第二槽孔部之間，以連通該第一槽孔部和該第二槽孔部，其中該第三槽孔部貫穿該導(dǎo)電基板且具有一第三寬度；以及 一無線識別裝置，用以接收或發(fā)出該電波信號，其中無線識別裝置設(shè)置于該第一槽孔 部或該第二槽孔部中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有平面式圓極化天線的無線識別卷標(biāo)，其特征在于，該第三槽孔部的長度為該電波信號的波長的四分之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有平面式圓極化天線的無線識別卷標(biāo)，其特征在于，該夾角的值是介于80度至100度間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有平面式圓極化天線的無線識別卷標(biāo)，其特征在于，該夾角的值為90度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有平面式圓極化天線的無線識別卷標(biāo)，其特征在于，該無線射頻辨識裝置包含 一無線射頻辨識芯片；以及 一天線，電性連接至該無線射頻辨識芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有平面式圓極化天線的無線識別卷標(biāo)，其特征在于，該天線為偶極天線。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有平面式圓極化天線的無線識別卷標(biāo)，其特征在于，該天線為間接耦合饋入天線。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有平面式圓極化天線的無線識別卷標(biāo)，其特征在于，該導(dǎo)電基板為金屬基板。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有平面式圓極化天線的無線識別卷標(biāo)，其特征在于，該導(dǎo)電基板為銅或鐵材質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有平面式圓極化天線的無線識別卷標(biāo)，其特征在于，還包含一固定件，用以將該無線識別裝置固定于該第一槽孔部或該第二槽孔部中，其中該固定件為一黏膠片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有平面式圓極化天線的無線識別卷標(biāo)。此卷標(biāo)包含導(dǎo)電基板以及無線識別裝置。導(dǎo)電基板包含第一槽孔部、第二槽孔部以及第三槽孔部。第一槽孔部、第二槽孔部以及第三槽孔部皆貫穿導(dǎo)電基板。第一槽孔部分別沿著第一方向和第二方向延伸。第一方向與第二方向間的夾角介于45度至135度間。第三槽孔部設(shè)置于第一槽孔部和第二槽孔部之間，以連通第一槽孔部和第二槽孔部。無線識別裝置設(shè)置于第一槽孔部或第二槽孔部中。無線識別裝置發(fā)射或接收電波信號。
文檔編號G06K19/077GK102750566SQ20111015987
公開日2012年10月24日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月21日
發(fā)明者林長春, 譚瑋, 郭士綱, 陳松琳 申請人:中國鋼鐵股份有限公司