[發明專利]RFID近場微帶天線

有效

• 申請號: 200580037610.8
• 申請日: 2005-11-02
• 公開（公告）號: CN101052775A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 加里·馬克·沙弗爾;卡倫·貝魯姆;小喬治·A.·雷諾爾德斯;克里斯托弗·馬庫斯;約翰·福特;連明仁;愛德華·迪卡爾羅;理查德·L·庫普蘭德
• 申請（專利權）人: 傳感電子公司
• 主分類號: E05B73/00
• 分類號: E05B73/00;H01Q1/38;H01Q1/22;H01Q9/06
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 蔣世迅

背景技術

用于讀出RFID標簽的現有方案采用的是傳統的天線，它 可以提供RFID標簽的讀出很大范圍。這種方案提供大部分的天線能 量到達遠場。遠場區的定義是距離d＞＞λ/2π，其中λ是波長。在915MHz 的UHF頻率下，這個數值約為5cm。因此，915MHz的遠場區基本 上是在5cm之外，類似地，近場區基本上是在5cm以下。例如，大 多數的RFID閱讀天線設計成在最大的幾米距離上讀出標簽，當然， 該距離是在遠場區。

在某些應用中，即，RFID標簽敷貼器(label?applicator) 和編程器，需要在互相鄰近位置的一組標簽內僅僅讀出和寫入一個 RFID標簽。例如，在標簽敷貼器上，多個標簽被纏繞在卷筒上，它 便于在該機器上進行處理。在卷筒上，標簽是緊鄰地并行排列或端部 對端部排列的。然而，在傳統的UHF天線中，一次僅引導能量到一 個標簽上是困難的，這是由于傳統的UHF天線通常有寬廣的輻射圖 形并能引導能量到達遠場。寬廣的輻射圖形可以照明在天線范圍內的 所有RFID標簽。若我們試圖寫入產品代碼或系列號到一個標簽上， 則所有被照明的標簽是利用相同的代碼或系列號被編程的。

在這種RFID?UHF應用中使用的傳統遠場天線是貼片天 線。通常，輻射的貼片區是通過RFID電路激勵的連接器饋電。典型 的是，導電板安裝在背面并與貼片區相隔一個很短的距離。

在上述的這些應用中，需要讀出或寫入信息到距離非常接 近的RFID標簽上，例如，需要一次對一個標簽進行編程，測試，和 粘貼的標簽敷貼器，而傳統的遠場天線不能完成這種任務。傳統的輻 射天線要求在加標簽的物品之間隔開一段足夠的距離，為的是防止多 個物品被同時讀出或編程，或者要求使用金屬窗口，用于遮擋被編程 或讀出標簽以外的所有其他標簽。

然而，這種技術不能合適地解決上述的問題，因為若各個 標簽之間相隔較遠，則可以降低標簽敷貼器的生產能力，并且限制給 定卷筒尺寸的標簽數目。若使用遮擋技術，則對于每種不同的標簽形 狀和間隔需要不同的遮光板。所以，在敷貼器線上處理不同的標簽需 要作各種變化，這也大大地降低生產能力。

發明內容

本發明涉及一種配置成讀出RFID標簽的近場天線。該天 線被配置使之在工作波長下由該天線發射的定域電場E基本上駐留在 近場限定的區域內。定域電場E是沿對應于半波至全波結構的天線有 效長度上引導電流分布。在一個實施例中，該天線配置成這樣，使之 近場區是由離天線等于λ/2π的距離限定，其中λ是天線的工作波長。在 另一個實施例中，近場天線工作在約915MHz的頻率下，因此，近場 區距離約為5cm。

本發明還涉及一種讀出RFID標簽的方法，包括步驟：提 供一個近場天線裝置，該天線裝置被配置使之在工作波長下由該天線 裝置發射的定域電場E基本上駐留在由近場限定的區域內，其中定域 電場E是在沿對應于半波至全波結構的天線有效長度上引導電流分 布。該方法還包括步驟：耦合近場天線裝置的定域電場E到設置在近 場區內的RFID標簽上。

在一個實施例中，該方法還包括步驟：配置天線裝置，因 此，近場區是由離天線裝置等于λ/2π的距離限定，其中λ是天線裝置的 工作波長。此外，該方法還可以包括步驟：天線裝置工作在約915MHz 的頻率下，因此，近場區距離約為5cm。

本發明還涉及一種用于讀出RFID標簽的近場天線裝置， 包括：配置成單個和連續導體的天線。該天線是從形成饋電點的一端 延伸到形成終接點的另一端。終接點是通過一個電阻器連接到接地平 面。天線裝置有相對的介電常數，并配置成在工作波長下發射的定域 電場E基本上駐留在近場限定的區域內。定域電場E是在沿對應于半 波到全波結構的天線有效長度上引導電流分布。

在一個實施例中，天線裝置的有效長度是這樣的，被引導 通過天線的電流分布產生一個波長正比于nv/f的波形，其中v是傳播 的波速，它等于光速除以天線裝置的相對介電常數的平方根，f是以 Hz為單位的頻率，和n的范圍是從半波長的約0.5至全波長的1.0。 在另一個實施例中，該天線是微帶天線，而近場天線裝置包含有第一 表面和第二表面的基片，其厚度是由它們之間的距離限定，其中微帶 跟蹤天線設置在基片的第一表面上，而接地平面設置在基片的第二表 面上。