[发明专利]RFID近场微带天线

说明书

背景技术

用于读出RFID标签的现有方案采用的是传统的天线，它 可以提供RFID标签的读出很大范围。这种方案提供大部分的天线能 量到达远场。远场区的定义是距离d＞＞λ/2π，其中λ是波长。在915MHz 的UHF频率下，这个数值约为5cm。因此，915MHz的远场区基本 上是在5cm之外，类似地，近场区基本上是在5cm以下。例如，大 多数的RFID阅读天线设计成在最大的几米距离上读出标签，当然， 该距离是在远场区。

在某些应用中，即，RFID标签敷贴器(label applicator) 和编程器，需要在互相邻近位置的一组标签内仅仅读出和写入一个 RFID标签。例如，在标签敷贴器上，多个标签被缠绕在卷筒上，它 便于在该机器上进行处理。在卷筒上，标签是紧邻地并行排列或端部 对端部排列的。然而，在传统的UHF天线中，一次仅引导能量到一 个标签上是困难的，这是由于传统的UHF天线通常有宽广的辐射图 形并能引导能量到达远场。宽广的辐射图形可以照明在天线范围内的 所有RFID标签。若我们试图写入产品代码或系列号到一个标签上， 则所有被照明的标签是利用相同的代码或系列号被编程的。

在这种RFID UHF应用中使用的传统远场天线是贴片天 线。通常，辐射的贴片区是通过RFID电路激励的连接器馈电。典型 的是，导电板安装在背面并与贴片区相隔一个很短的距离。

在上述的这些应用中，需要读出或写入信息到距离非常接 近的RFID标签上，例如，需要一次对一个标签进行编程，测试，和 粘贴的标签敷贴器，而传统的远场天线不能完成这种任务。传统的辐 射天线要求在加标签的物品之间隔开一段足够的距离，为的是防止多 个物品被同时读出或编程，或者要求使用金属窗口，用于遮挡被编程 或读出标签以外的所有其他标签。

然而，这种技术不能合适地解决上述的问题，因为若各个 标签之间相隔较远，则可以降低标签敷贴器的生产能力，并且限制给 定卷筒尺寸的标签数目。若使用遮挡技术，则对于每种不同的标签形 状和间隔需要不同的遮光板。所以，在敷贴器线上处理不同的标签需 要作各种变化，这也大大地降低生产能力。

发明内容

本发明涉及一种配置成读出RFID标签的近场天线。该天 线被配置使之在工作波长下由该天线发射的定域电场E基本上驻留在 近场限定的区域内。定域电场E是沿对应于半波至全波结构的天线有 效长度上引导电流分布。在一个实施例中，该天线配置成这样，使之 近场区是由离天线等于λ/2π的距离限定，其中λ是天线的工作波长。在 另一个实施例中，近场天线工作在约915MHz的频率下，因此，近场 区距离约为5cm。

本发明还涉及一种读出RFID标签的方法，包括步骤：提 供一个近场天线装置，该天线装置被配置使之在工作波长下由该天线 装置发射的定域电场E基本上驻留在由近场限定的区域内，其中定域 电场E是在沿对应于半波至全波结构的天线有效长度上引导电流分 布。该方法还包括步骤：耦合近场天线装置的定域电场E到设置在近 场区内的RFID标签上。

在一个实施例中，该方法还包括步骤：配置天线装置，因 此，近场区是由离天线装置等于λ/2π的距离限定，其中λ是天线装置的 工作波长。此外，该方法还可以包括步骤：天线装置工作在约915MHz 的频率下，因此，近场区距离约为5cm。

本发明还涉及一种用于读出RFID标签的近场天线装置， 包括：配置成单个和连续导体的天线。该天线是从形成馈电点的一端 延伸到形成终接点的另一端。终接点是通过一个电阻器连接到接地平 面。天线装置有相对的介电常数，并配置成在工作波长下发射的定域 电场E基本上驻留在近场限定的区域内。定域电场E是在沿对应于半 波到全波结构的天线有效长度上引导电流分布。

在一个实施例中，天线装置的有效长度是这样的，被引导 通过天线的电流分布产生一个波长正比于nv/f的波形，其中v是传播 的波速，它等于光速除以天线装置的相对介电常数的平方根，f是以 Hz为单位的频率，和n的范围是从半波长的约0.5至全波长的1.0。 在另一个实施例中，该天线是微带天线，而近场天线装置包含有第一 表面和第二表面的基片，其厚度是由它们之间的距离限定，其中微带 跟踪天线设置在基片的第一表面上，而接地平面设置在基片的第二表 面上。