射頻識別應(yīng)用中的多環(huán)天線的制作方法

專利名稱：射頻識別應(yīng)用中的多環(huán)天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天線。特別的，其涉及射頻識別應(yīng)用中的天線。
背景技術(shù)：
射頻(RF)通信技術(shù)在現(xiàn)代的通信系統(tǒng)中得到廣泛使用。 一個實例 是射頻識別(RFID)系統(tǒng)。在RFID系統(tǒng)中，RFID讀取天線用于分別向 RFID標(biāo)簽發(fā)射RF信號以及接受來自于RFID標(biāo)簽的RF信號。存儲在 RFID標(biāo)簽內(nèi)的信息通常是可編輯的，并由此是可更新的。因此，RFID 系統(tǒng)一般用于物流應(yīng)用中，例如用于管理倉庫中的存貨流轉(zhuǎn)。
近場RFID系統(tǒng)通常使用環(huán)形天線來耦合RF信號。然而，由于RFID 標(biāo)簽的定向而造成現(xiàn)有的環(huán)形天線與RFID標(biāo)簽之間有效通信的覆蓋范 圍很有限。
此外，很多環(huán)形天線具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，這并不令人滿意，并且其制 造成本高昂。當(dāng)需要將大量環(huán)形天線設(shè)置到所需覆蓋范圍內(nèi)時，會帶來 相當(dāng)高的制造成本。
由此需要一種增加覆蓋范圍且改善成本效率的用在RFID系統(tǒng)中的 天線。

發(fā)明內(nèi)容
以下公開用在RFID應(yīng)用中的本發(fā)明的多個實施例，其增加了覆蓋 范圍且改善了成本效率。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，公開了-一種用于射頻識別的天線。該天
線包括至少具有一個環(huán)元件的第一輻射元件，以及在空間上與第一輻射
元件錯開、具有至少兩個相互連接的環(huán)元件的第二輻射元件。該天線還
包括用于對第一輻射元件和第二輻射元件進(jìn)行電耦合的耦合器。特別地，
當(dāng)用于產(chǎn)生第一磁場的第一電流在第一輻射元件中流過并且用于產(chǎn)生第
二磁場的第二電流在第二輻射元件中流過時，第-一磁場和第二磁場中之 一與另一個相疊加，用于在第一輻射元件和第二輻射元件的近場內(nèi)產(chǎn)生
詢問區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的另 一實施例，公開了 一種射頻識別中的天線的成形方 法。該方法涉及以下步驟，提供具有至少- 一個環(huán)元件的第一輻射元件的 步驟，以及提供空間上與第一輻射元件錯開、并具有至少兩個相互連接 的環(huán)元件的第二輻射單元的步驟。該方法還涉及提供用于對第一輻射元 件和第二輻射元件進(jìn)行電耦合的耦合器的歩驟。特別地，當(dāng)用于產(chǎn)生第 一磁場的第 一 電流在第 一輻射元件中流過并且用于產(chǎn)生第二磁場的第二 電流在第二輻射元件中流過時，第 一 磁場和第二磁場中之 一 與另 一 個相 疊加，用于在第 一 輻射元件和第二輻射元件的近場內(nèi)產(chǎn)生詢問區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，公開了一種用于構(gòu)造出射頻識別應(yīng)用中 的天線的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有用于發(fā)射和接收數(shù)據(jù)的主機(jī)。該系統(tǒng)還包括 耦合到主機(jī)上，用于控制發(fā)射給主機(jī)以及來自于主機(jī)的數(shù)據(jù)的網(wǎng)關(guān)，和
耦合到網(wǎng)關(guān)上，用于讀取射頻信號的RFID讀取器。該系統(tǒng)還包括至少一 個用于發(fā)射和接收射頻信號的天線，至少是----個天線中的每一個均具有 第一輻射元件和第二輻射元件，以及天線多路復(fù)用器，其耦合到網(wǎng)關(guān)和 RFID讀取器上，用于選定至少一個天線來讀取數(shù)據(jù)，其中當(dāng)用于產(chǎn)生第 一磁場的第一電流在第- 輻射元件中流過并且用于產(chǎn)生第二磁場的第二 電流在第二輻射元件中流過時，第 一磁場和第二磁場中之-一與另一個相 疊加，用于在第一輻射元件和第二輻射元件的近場內(nèi)產(chǎn)生詢問區(qū)域。


以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，其中
圖la是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的天線的示意圖，該天線具有兩個輻 射元件，在第一對環(huán)處相互連接；
圖lb是圖la中天線的橫截面圖2是表示出圖1中天線在第二對環(huán)處相互連接的示意圖3是圖1中天線中兩個輻射元件中之一的平面圖4說明圖3中輻射元件的工作原理；
圖5是表示出圖1中天線的磁場分布狀態(tài)的曲線圖6是表示出圖1中天線的測量回波損耗的曲線圖7說明圖1中天線的環(huán)形的示范性幾何形狀；
圖8是表示出圖1中在襯底同一側(cè)所形成的兩個成形部分的示意圖9a和9b是圖1中天線的環(huán)形的示范性構(gòu)造；
圖IO到圖13是圖1中天線的示范性實施方式；以及
圖14是RFID應(yīng)用中的系統(tǒng)框圖。
具體實施例方式
結(jié)合附圖，公開了一種根據(jù)本發(fā)明實施例的射頻識別(RFID)系統(tǒng) 中所應(yīng)用的天線，其增加了覆蓋范圍且改善了成本效率。
出于簡明扼要以及清楚的目的，以下將僅限于近場RFID應(yīng)用來對 本發(fā)明進(jìn)行說明。然而這并不妨礙本發(fā)明各種實施例在其他那些操作性 能與近場RFID應(yīng)用相類似的應(yīng)用中的使用。對本發(fā)明實施例很重要的操 作和實用原則在不同實施例中是共同的。
在下文中所給出的詳細(xì)說明以及在圖1到14中所圖示出的，用相同 的附圖標(biāo)記來表示相同的元件。
以下用RFID應(yīng)用中RFID系統(tǒng)的天線來更為詳細(xì)說明本發(fā)明實施例。
參看圖1，根據(jù)本發(fā)明實施例的天線100具有第一輻射元件102a以 及第二輻射元件102b。優(yōu)選的，第一輻射元件102a和第二輻射元件102b 彼此平行并以定距離間隔開。第一輻射元件102a和第二輻射元件102b 用于向RFID標(biāo)簽發(fā)射加電信號，并對由RFID標(biāo)簽所發(fā)射的RFID信號 進(jìn)行接收。
優(yōu)選的，第一輻射元件102a和第二輻射元件102b在空間上以預(yù)定 距離h錯開。優(yōu)選的，支撐襯底104 (圖lb中示出)用來在空間上使第 一輻射元件102a與第二輻射元件102b錯開，并使第一輻射元件102a與 第二輻射元件102b之間保持預(yù)定距離h。距離數(shù)值h取決于第一輻射元 件102a與第二輻射元件102b的構(gòu)造。
優(yōu)選的，支撐襯底104是平的，且具有縱向跨度。優(yōu)選的，支撐襯 底104是由非導(dǎo)體材料制成，例如泡沫塑料，紙張或木頭。可替換的， 第一輻射元件102a與第二輻射元件102b可用自由空間間隔開。
電源106可連接到第一輻射元件102a與第二輻射元件102b上，用 于加電，并分別向第一輻射元件102a與第二輻射元件102b發(fā)射RFID信 號以及接收來自于第一輻射元件102a與第二輻射元件102b的RFID信 號。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)108連接在第一輻射元件102a、第二輻射元件102b 與電源106之間，用于使第一輻射元件102a、第二輻射元件102b與電源 106之間的阻抗相匹配。
以下對天線100的說明是關(guān)于x軸，y軸以及z軸進(jìn)行。三個坐標(biāo) 軸彼此垂直。x軸和y軸沿支撐襯底104延伸并與其重合。特別是，x軸 沿支撐襯底104的縱向跨度中心延伸，并與第 一輻射元件102a、第二輻 射元件102b的中心線重合。
優(yōu)選的，第-一輻射元件102a、第二輻射元件102b中的每一個均包 括第一形狀部分IIO和第二形狀部分118。第一形狀部分IIO優(yōu)選的是連
續(xù)的波形。第-一形狀部分110包括有關(guān)于x軸交替出現(xiàn)的若千個突出部 分112。
優(yōu)選的，突出部分112具有例如多邊形或半圓形的幾何形狀，并且 優(yōu)選的是基本上沿x軸縱向排列。每個突出部分112優(yōu)選的沿y軸延伸 并遠(yuǎn)離x軸，并在其兩端終止。優(yōu)選的，每個突出部分112均在連接點(diǎn) 1.14處連接，在此處將突出部分112的一端或兩端通過連接器116連接到 相鄰的突出部分112上。
優(yōu)選的，第二形狀部分118與第一形狀部分110間隔開。優(yōu)選的， 第二形狀部分118具有突出部分112以及連接器116，為了實現(xiàn)兩部分之 間的對稱，第二形狀部分118所具有的突出部分112以及連接器116基 本上在形狀以及尺寸上均與第一形狀部分110中的類似。雖然第二形狀 部分118基本上是第一形狀部分110的復(fù)制品，但優(yōu)選的，第二形狀部 分118繞x軸翻轉(zhuǎn)，并由此是關(guān)于第一形狀部分110的鏡像。以此方式， 第一形狀部分110和第二形狀部分118中的突出部分均沿x軸縱向設(shè)置。 特別是，第一形狀部分110中的各個突出部分112基本上直接與第二形 狀部分118中相應(yīng)鏡像的突出部分112是相對的，結(jié)果是限定出環(huán)120。
可替換的，第一形狀部分110和第二形狀部分118中的突出部分112 具有其他幾何形狀，例如是矩形。
優(yōu)選的，第一輻射元件102a中的各個環(huán)120具有不同于第二輻射元 件102b中相應(yīng)的重疊環(huán)120的幾何形狀。此外，優(yōu)選的，第一輻射元件 102a中的各個環(huán)與第二輻射元件102b中相應(yīng)的重疊環(huán)120均具有基本上 相同的內(nèi)環(huán)距離。這意味著相鄰環(huán)120間的中心距離是恒量，且對于第 一輻射元件102a和第二輻射元件102b來說是基本相同的。
優(yōu)選的，第一輻射元件102a中的各個環(huán)120以預(yù)定橫向位移/與第 二輻射元件102b中相應(yīng)的環(huán)120橫向錯開。優(yōu)選的橫向位移/是沿x軸 的。特別優(yōu)選的是，第一輻射元件102a中的各個突出部分U2沿x軸橫
向錯開，并以預(yù)定橫向位移/與第二輻射元件102b中相應(yīng)的突出部分112 錯開。
如圖lb中所示，優(yōu)選的，第一輻射元件102a中的第一形狀部分110 和第二形狀部分118形成在第一襯底105a的相對兩側(cè)上，該第一襯底 105a的厚度為&。類似的，優(yōu)選的，第二輻射元件102b中的第一形狀 部分110和第二形狀部分118形成在第二襯底105b的相對兩側(cè)上，該第 ::襯底105b的厚度為/^。由此，第-一輻射元件102a和第二輻射元件102b 中的每一個上的第一形狀部分110和第二形狀部分118在連接點(diǎn)119處 之外均在空間上是間隔開的。第一形狀部分110和第二形狀部分118的 連接最好通過在連接點(diǎn)119處形成傳導(dǎo)通路來實現(xiàn)，從而將兩部分110 和118彼此電耦合。
優(yōu)選的，第一輻射元件102a是連續(xù)的銅絲，其位于第一襯底105a 的對面，而第二輻射元件102b優(yōu)選的也是連續(xù)的銅絲，其位于第二襯底 105b的對面。第一襯底105a和第二襯底105b優(yōu)選的是印刷電路板 (PCB)，或是由非導(dǎo)體材料制成，例如泡沫塑料、紙張和木頭。
優(yōu)選的，耦合器130用于將第一輻射元件102a和第二輻射元件102b 相互連接起來。優(yōu)選的，耦合器130包括第一連接線132和第二連接線 134。優(yōu)選的，第一連接線132將第一輻射元件102a中的第一形狀部分 IIO連接到第二輻射元件102b中的第-一形狀部分IIO上。優(yōu)選的，第二 連接線134將第一輻射元件102a中的第二形狀部分118連接到第二輻射 元件102b中的第二形狀部分118 ...t。優(yōu)選的通過該耦合器將第一輻射元 件102a和第二輻射元件102b連接到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)108上，并進(jìn)一步連 接到電源106上。特別的，第二輻射元件102b上的第一形狀部分110和 第二形狀部分118均連接到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)108的終端上。
如圖2中所示，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)108示范性地連接到第二輻射元件102b 中的一個環(huán)120上，并經(jīng)由耦合器130連接到第-輻射元件102a中相應(yīng) 的重疊環(huán)120上。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)108可連接到輻射元件102b的任意部分 上，該阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)108取決于設(shè)計以及系統(tǒng)需求。
第一輻射元件102a和第二輻射元件102b中的環(huán)120的排布使第---輻射元件102a上的任意環(huán)120中有電流i流過，從而該電流旋轉(zhuǎn)方向與 第二輻射元件102b上相應(yīng)環(huán)120中的電流旋轉(zhuǎn)方向相同。在第一輻射元 件102a和第二輻射元件102b中每-一個上的任意兩個相鄰環(huán)120上所流 過的電流i的電流旋轉(zhuǎn)方向相反。以此方式，在第一輻射元件102a與第 二輻射元件102b之間的兩個相應(yīng)環(huán)120中流動的電流i由此是同相的， 而在第---輻射元件102a與第二輻射元件102b之間的兩個相鄰環(huán)120中 流動的電流i由此是反相的。
圖3表示出在操作期間輻射元件102a， 102b中之一，此時經(jīng)由電源 106有電流i流過其中。環(huán)120的構(gòu)造使電流i以一種旋轉(zhuǎn)方向在任意一 個環(huán)120中流動，而在任意兩個相鄰環(huán)120內(nèi)電流i以相反方向旋轉(zhuǎn)， 并由此在沿著x軸方向上形成交變磁通量。以此方式，在兩個相鄰環(huán)120 內(nèi)流過的電流i由此是反相的。
如圖4中所示，電流i使環(huán)120通電，并由此產(chǎn)生磁場200，該交互 作用產(chǎn)生詢問區(qū)域202。直接環(huán)繞于每個環(huán)120的空間和通過交叉點(diǎn)114 或連接器116而間隔開的兩相鄰環(huán)120之間的空間以及在天線100的上 面和下面空間限定出詢問區(qū)域2 02 。
磁場200激勵并給RFID標(biāo)簽204加電，該RFID標(biāo)簽位于詢問區(qū)域 202內(nèi)。RFID標(biāo)簽204隨后產(chǎn)生RFID信號，該信號內(nèi)包含有存儲在其 內(nèi)的標(biāo)簽數(shù)據(jù)。RFID信號依次由天線IOO來接收，并通過天線100發(fā)射 給RFID讀取器。
在兩相鄰環(huán)120內(nèi)流過的反相電流i有利于產(chǎn)生磁場200，整個詢問 區(qū)域202在振幅—匕基本上是相同的。令人滿意的是，輻射元件102的這 一構(gòu)造以及詢問區(qū)域202內(nèi)所產(chǎn)生出的均勻磁場200，使得基本上不依賴
標(biāo)簽204的方向就可對RFID標(biāo)簽204進(jìn)行讀取。
磁場200的強(qiáng)度取決于電流i的大小、各個環(huán)120的面積以及相鄰 環(huán)120之間的位移。
如前面所述以及圖4中所示，當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)第一輻射元件102a和第二輻射 元件102b時，第-- 輻射元件102a和第二輻射元件102b中的每一個均產(chǎn) 生磁場200。由第一輻射元件102a和第二輻射元件102b中的每一個所產(chǎn) 生出的磁場200均有無效區(qū)域，磁場內(nèi)的該區(qū)域的強(qiáng)度是最低等級。
由第-一輻射元件102a所產(chǎn)生出的磁場200與由第二輻射元件102b 所產(chǎn)生出的磁場200相互作用，并產(chǎn)生合成磁場，具有如圖5曲線圖中 所示的磁場分布狀態(tài)。合成磁場是由第一輻射元件102a和第二輻射元件 102b中任意--個所產(chǎn)生出的磁場200的重疊。更準(zhǔn)確地說，利用由第二 輻射元件102b所產(chǎn)生出的磁場200中的非無效區(qū)域?qū)τ傻谝惠椛湓?102a所產(chǎn)生出的磁場200中的各個無效區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)償或疊加，反之亦然。
圖5的曲線圖表示出，沿x軸方向合成磁場的磁場獲得了比由第--輻射元件102a和第二輻射元件102b中任意一個所產(chǎn)生出的磁場200沿 相同x軸方向的磁場分布狀態(tài)更為均勻的分布狀態(tài)。合成磁場的高均勻 度磁場分布狀態(tài)有利于在詢問區(qū)域200內(nèi)更可靠地進(jìn)行射頻識別。從而 令人滿意的是，改進(jìn)均勻度的磁場分布狀態(tài)提高了對在詢問區(qū)域200內(nèi) 所找到的RFID標(biāo)簽204進(jìn)行讀取的讀取速度。
圖6是表示出天線100在13.56MHz的測量回波損耗曲線圖。測量 數(shù)值表示出天線100在測量頻率13.56MHz時具有良好匹配的阻抗匹配 特性。這也提出了圖1中的天線100，例如通過使用阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)108， 有利于能夠提供50-ohm阻抗匹配。
圖7表示出環(huán)120的示范性幾何形狀。各個環(huán)120的尺寸和幾何形 狀取決于設(shè)計需求。例如，圖3中的突出部分112基本上為矩形，從而 第一形狀部分IIO和第二形狀部分118中的各個突出部分112的寬度rf,， 其示范性尺寸優(yōu)選的大致為80毫米(mm)。與此同時，兩相鄰環(huán)120之 間的橫向位移^優(yōu)選的大致為65mm，同時兩個相對突出部分112端部 之間的空間距離^優(yōu)選的大致為30mm。
如圖8中所示，第一形狀部分110和第二形狀部分118也可以是共 面的并形成在同- --表面上，例如在第 4寸底105a或第二襯底105b相對 兩面中的一個表面上。優(yōu)選的，利用介電層，例如空隙或電橋，將各個 連接器116與相鄰的連接器116物理. t:分離。優(yōu)選的，介電層也使第一 形狀部分110和第二形狀部分118之間的任意重疊部分物理上分離。第 一形狀部分110和第二形狀部分118在連接點(diǎn)119處連接。如圖9a和9b 中所示，天線100的環(huán)120可具有不同尺寸大小，并以尺寸大小遞增或 遞減的順序進(jìn)行排布。此外，可利用導(dǎo)電材料根據(jù)其他幾何形狀來構(gòu)造 環(huán)120，例如橢圓形，三角形，多邊形或環(huán)形。
如圖IO至13中所示的圖示出了用于讀取RFID標(biāo)簽204的天線100 示范性實施方式的實施例。把圖10中所示的天線100放在架子1000的 不同位置上，例如擱架1002的上面或下面以及兩個擱架1002之間。圖 11表示出將第一輻射元件102a放在擱架1002的下側(cè)，將第二輻射元件 102b放在另一塊擱架1004的上部，該擱架1004就在擱架1002的下面， 從而第一輻射元件102a和第二輻射元件102b用自由空間間隔開。在該 自由空間內(nèi)識別RFID標(biāo)簽204。圖12表示出嵌入到桌面1200內(nèi)或放在 桌面1200下側(cè)的天線100。圖13表示出放在曲面1300上的天線100。
圖14表示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的用于RFID應(yīng)用的系統(tǒng)1400 的方框圖，例如用于讀取和跟蹤RFID標(biāo)簽。系統(tǒng)1400具有主機(jī)1402， 其使用戶能夠發(fā)送和接收與所跟蹤RFID標(biāo)簽有關(guān)的數(shù)據(jù)。RFID標(biāo)簽通 常附在存儲在箱狀結(jié)構(gòu)內(nèi)的物品上，如放在架子或櫥柜內(nèi)的物品。網(wǎng)關(guān) 1404耦合到主機(jī)1402上，用于控制由生機(jī)1402發(fā)射數(shù)據(jù)或向主機(jī)1402 發(fā)射數(shù)據(jù)，并且RFID讀取器1406耦合到網(wǎng)關(guān)1404上，用于讀取RFID
信號。系統(tǒng)1400優(yōu)選的包含不止一個的天線100，用于發(fā)射和接收射頻 信號，并進(jìn)一步還包括天線多路復(fù)用器1408，其耦合到網(wǎng)關(guān)1404以及 RFID讀取器1406上，用亍當(dāng)由多個天線100來讀取RFID信號時能夠 對其進(jìn)行切換和選擇。
主機(jī)1402，例如計算機(jī)，或如便攜式電腦或個人數(shù)字助理(PDA) 的移動裝置，優(yōu)選的是主機(jī)1402能夠執(zhí)行在特別模式或基礎(chǔ)模式下支持 例如IEEE 802.11規(guī)格的無線通信。優(yōu)選的，主機(jī)1402可在系統(tǒng)1400 的用戶提出請求時顯示出關(guān)于所跟蹤RFID標(biāo)簽的信息。優(yōu)選的，主機(jī) 1402還為支持系統(tǒng)1400的多用戶提供了路由選擇能力。
網(wǎng)關(guān)1404具有既能執(zhí)行無線通信也能執(zhí)行有線通信的能力，并優(yōu)選 的，在主機(jī)1402， RFID讀取器1406以及天線多路復(fù)用器1408之間，提 供IEEE 802.11無線通信。優(yōu)選的，網(wǎng)關(guān)1404的IEEE 802.11無線通信 既可在特殊模式下執(zhí)行也可在基礎(chǔ)模式下執(zhí)行。特殊模式更為合算，并 在無線通信基礎(chǔ)不可使用的情況下是適合的。在需要高寬帶通信的情況 下基礎(chǔ)模式是適合的，尤其對于管理存貨流轉(zhuǎn)來說。
優(yōu)選的，RFID讀取器1406支持讀取13.56兆赫(MHz)或其他高 頻的高頻(HF) RFID信號。RFID讀取器1406經(jīng)由天線多路復(fù)用器1408 將加電信號提供給天線100。將加電信號發(fā)射給RFID標(biāo)簽，用于激勵 RFID標(biāo)簽。 一旦RFID標(biāo)簽被激勵，包含有存儲在RFID標(biāo)簽內(nèi)數(shù)據(jù)的 RFID信號隨后從那里被發(fā)射出。標(biāo)簽數(shù)據(jù)包括有與RFID標(biāo)簽有關(guān)的信 息。由天線100來接收RFID信號，并之后由RFID讀取器1406對其進(jìn) 行讀取。RFID讀取器1406之后經(jīng)由網(wǎng)關(guān)1404向主機(jī)1402提供RFID 信號，用于將存儲在RFID標(biāo)簽內(nèi)的標(biāo)簽數(shù)據(jù)顯示出來。
優(yōu)選的，天線多路復(fù)用器"08是可層疊的，并具有多個輸出端，用 于優(yōu)化和遷就不同的多個天線構(gòu)造的需求。天線多路復(fù)用器1408還切換 和選擇天線100，用來在系統(tǒng)1400---個用戶或多個用戶提出請求時讀取RFID標(biāo)簽。
在前述方式中，已公開了 一種用于RFID應(yīng)用的RFID系統(tǒng)中的天線。 雖然僅公開了本發(fā)明的幾個實施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，無需違 背本發(fā)明范圍和精神而得到多個變形和/或改良，是顯而易見的。例如， 能以多種形狀和尺寸中形成襯底，以滿足特殊設(shè)計或系統(tǒng)需求。
權(quán)利要求
1、一種用于射頻識別的天線，該天線包括第一輻射元件，具有至少一個環(huán)元件；第二輻射元件，與第一輻射元件空間上錯開，并具有至少兩個相互連接的環(huán)元件；以及耦合器，用于對第一輻射元件與第二輻射元件進(jìn)行電耦合，其特征在于，當(dāng)?shù)谝浑娏髁鬟^第一輻射元件中用以產(chǎn)生第一磁場、第二電流流過第二輻射元件中用以產(chǎn)生第二磁場時，第一磁場和第二磁場中之一與它們中的另一個疊加，用以在第一輻射元件和第二輻射元件的近場內(nèi)產(chǎn)生詢問區(qū)域。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的天線，其特征在亍，流過第二輻射元件 中至少兩個相互連接的環(huán)元件中之一的第二電流，其旋轉(zhuǎn)方向與在第二 輻射元件中至少兩個相互連接的環(huán)元件中另--個內(nèi)的旋轉(zhuǎn)方向相反。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的天線，其特征在于，流過第一輻射元件 中至少- 一 個環(huán)元件中的第 一 電流，其旋轉(zhuǎn)方向與在第二輻射元件中眾少 兩個相互連接的環(huán)元件中之 一 內(nèi)的旋轉(zhuǎn)方向相同。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的天線，其特征在于，第一磁場具有至少 一個非無效區(qū)域，第二磁場具有至少- 一個無效區(qū)域，第一磁場中的至少 一個非無效區(qū)域與第二磁場中至少一個無效區(qū)域相互補(bǔ)償，從而在詢問 區(qū)域內(nèi)提供一個基本上磁場強(qiáng)度相等的合成磁場。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的天線，其特征在于，第一輻射元件和第 二輻射元件均基本上是平的。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的天線，其特征在于，第一輻射元件和第 二輻射元件均形成在基本上為平的表面...匕。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的天線，其特征在于，第一輻射元件基本 上平行于第二輻射元件。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的天線，其特征在于，第一輻射元件和第二輻射元件形成在同 一襯底的相反兩面上。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的天線，其特征在于，第^-^輻射元件基本 上相對于第二輻射元件橫向位移一段預(yù)定距離。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的天線，其特征在于，第一輻射元件中 的至少 一 個環(huán)元件基本上與第二輻射元件中的至少兩個相互連接的環(huán)元 件之一-重疊。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的天線，其特征在于，耦合器進(jìn)一步耦 合到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)上用于匹配第- 一 輻射元件、第二輻射元件與電源之間 的阻抗。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的天線，其特征在于，耦合器包括至少 兩個連接線，用于將第-一輻射元件與第二輻射元件彼此連接。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12中所述的天線，其特征在于，至少兩個連接線 將第一輻射元件中至少一個環(huán)元件連接到第二輻射元件中至少兩個相互 連接的環(huán)元件之一上。
14、 一種用于構(gòu)造射頻識別中天線的方法，該方法包括以下步驟 提供第一輻射元件，其具有至少一個環(huán)元件；提供第二輻射元件，其與第一輻射元件空間上錯開，并具有至少兩個相互連接的環(huán)元件；提供耦合器，用于將第-一輻射元件與第二輻射元件電耦合；以及 其特征在于，當(dāng)?shù)谝浑娏髁鬟^第一輻射元件中用以產(chǎn)生第一磁場、第二電流流過第二輻射元件中用以產(chǎn)生第二磁場時，第一磁場和第二磁場中之 一 與它們中的另 一 個疊加，用以在第--輻射元件和第二輻射元件的近場內(nèi)產(chǎn)生詢問區(qū)域。
15、 根據(jù)權(quán)利耍求14中所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在第 二輻射元件中至少兩個相互連接環(huán)元件中之一內(nèi)以與第二輻射元件中至 少兩個相互連接的環(huán)元件中另一個內(nèi)相反的電流旋轉(zhuǎn)方向流過第二電流 的步驟。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14中所述的方法，其特征在亍，進(jìn)一步包括在第 一輻射元件中至少 一個環(huán)元件中流過第--電流的步驟，該電流旋轉(zhuǎn)方向 與在第二輻射元件中至少兩個相互連接的環(huán)元件中之一內(nèi)的電流旋轉(zhuǎn)方 向相同。
17、 根據(jù)權(quán)利要求14中所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括提供 合成磁場的步驟，該合成磁場在詢問區(qū)域內(nèi)的磁場強(qiáng)度基本上相同。
18、 根據(jù)權(quán)利要求14中所述的方法，其特征在于，提供用于將第--輻射元件與第二輻射元件電耦合的耦合器的步驟中，包括提供用于將第 一輻射元件與第二輻射元件相互連接的至少兩個連接線的步驟。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18中所述的方法，其特征在于，提供至少兩個連 接線的步驟中，包括將第一輻射元件中至少一個環(huán)元件連接到第二輻射 元件中眾少兩個相互連接的環(huán)元件中之一上的步驟。
20、 根據(jù)權(quán)利要求14中所述的方法，其特征在亍，提供用于將第一 輻射元件與第二輻射元件電耦合的耦合器的步驟中，還包括將耦合器耦 合到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)上的步驟，用于匹配第一輻射元件、第二輻射元件與 電源之間的阻抗。
21、 -一種用于射頻識別應(yīng)用的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 主機(jī)，用于發(fā)射和接收數(shù)據(jù)；網(wǎng)關(guān)，耦合到主機(jī)上，用于控制向主機(jī)發(fā)射數(shù)據(jù)以及接收來自于主 機(jī)的數(shù)據(jù)；射頻識別讀取器，耦合到網(wǎng)關(guān)上，用于讀取射頻信號； 至少一個天線，用于發(fā)射和接收射頻信號，該至少一個天線中每一 個均具有第一輻射元件和第二輻射元件；以及 天線多路復(fù)用器，耦合到網(wǎng)關(guān)以及射頻識別讀取器上，用于選擇出 至少一個天線來讀取數(shù)據(jù)，其特征在于，當(dāng)?shù)谝浑娏髁鬟^第一輻射元件中用以產(chǎn)生第一磁場、 第二電流流過第二輻射元件中用以產(chǎn)生第二磁場時，第一磁場和第二磁 場中之一與它們中的另一個疊加，用以在第一輻射元件和第二輻射元件的近場內(nèi)產(chǎn)生詢問區(qū)域。
全文摘要
公開了一種用于射頻識別的天線。該天線包括具有至少一個環(huán)元件的第一輻射元件，以及在空間上與第一輻射元件錯開、具有至少兩個相互連接的環(huán)元件的第二輻射元件。該天線還包括耦合器，用于對第一輻射元件與第二輻射元件進(jìn)行電耦合。特別的，其中當(dāng)?shù)谝浑娏髁鬟^第一輻射元件中用以產(chǎn)生第一磁場、第二電流流過第二輻射元件中用以產(chǎn)生第二磁場時，第一磁場和第二磁場中之一與它們中的另一個疊加，用以在第一輻射元件和第二輻射元件的近場內(nèi)產(chǎn)生詢問區(qū)域。
文檔編號H01Q3/00GK101356690SQ200680050728
公開日2009年1月28日 申請日期2006年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月19日
發(fā)明者卿顯明, 蔡愛連, 陳志宇 申請人:新加坡科技研究局