[发明专利]高频天线

说明书

技术领域

本发明总体涉及天线，更具体地涉及高频感应天线的形成。

本发明更具体地适用于意图用于几MHz的射频传输的天线，例如用于非接触式芯片卡、RFID标签、或者电磁应答器传输系统的天线。

背景技术

图1非常示意性地示出了一种类型的感应式传输系统的示例，本发明作为一个示例适用于这种类型的感应式传输系统。

这类系统包括产生电磁场的阅读器或基站1，该电磁场能够被位于该场中的一个或多个应答器2检测到。例如，这类应答器2为出于识别目的而设置在物体上的电子标签2’、非接触式智能卡2’’、或者更一般地任何电磁应答器（用图1中的方块2表示）。

在阅读器1侧，串联谐振电路由电阻器r、电容器C1、和电感元件L1或天线构成。该电路由基站1的其他电路（未示出）所控制的（连接14）高频发生器12（HF）所激励。高频载波通常被调制（以振幅和/或相位）以将数据传输到应答器。

在应答器2侧，谐振电路，通常为并联的谐振电路，包括与电容器2和负载R并联的电感元件或天线L2，其代表了应答器2的电路22。当在阅读器的场内时，该谐振电路检测由基站发射的高频信号。在非接触式卡的情况下，由包括一个或多个芯片的方块22所表示的这种电路与天线L2连接，天线L2通常由卡片支撑件所支撑。在电子标签2’的情况下，电感元件L2由与电子芯片22连接的导电绕组构成。

尽管在基站侧以串联谐振电路的形式和在应答器侧以并联谐振电路的形式的符号表示是常见的，但是实际上，在应答器侧可以发现串联谐振电路且在基站侧可以发现并联谐振电路。

阅读器和应答器的谐振电路通常被调谐至同一谐振频率ω（L1.C1.ω²=L2.C2.ω²=1）

应答器通常不具有自备电源且将必须的电能从由基站1产生的磁场引到其操作中。

根据本申请的另一示例，基站用于对应答器的电池或另一电能存储元件进行再充电。于是，由基站辐射的高频场不必被调制以传输数据。

在感应天线中，导电电路经常为传导电流的闭合电路，其目的在于产生射频磁场。该闭合的导电电路通过射频发生器12提供电能。

当天线尺寸与波长相关地变得相当大时，意图沿着导体而产生磁场的电流的循环变得更加困难。电流的振幅和相位沿着电路具有强烈的变化，该变化不再使天线能够在感应线圈中操作。在基站侧，还经常期望的是具有与应答器天线的尺寸相比更大尺寸的天线。确实，当应答器出现在基站时应答器通常在运动（由使用者支撑）中，并且对于应答器，期望的是能够甚至在该运动期间检测到场。在其他情况下，期望的是在可能与应答器通信的区域的尺寸是显著的。另一方面，有利的是使用大型导电线圈以提供宽的通信范围。

当今，天线的导电电路越长，则电感L越高且与天线有关的电容器的值越低。因此，在大型天线中，电容值可与导电电路的不同部分之间存在的寄生电容和能够被引入系统（例如通过用户的手）中的寄生电容为相同数量级，这扰乱了运行。

感应天线的导电电路越长，则沿着电路的电流循环与所期望的电流循环的差异越多。因此，沿着电路的电流存在显著的振幅和相位变化，这改变和扰乱了所产生的磁场的空间分布。在导电电路的不同部分之间还存在电势的增加，这使天线的性能对其封闭环境中存在的介电材料敏感。

因此，感应线圈的长度通常受到限制。

已经提供了将导电线圈分成各个具有相同长度的元件，且将这些元件与电容器再连接以能够使用大型线圈。例如，这样的解决方案在专利US5258766中进行了描述。

还已经提供了使用具有屏蔽中断和导体反相的屏蔽式感应线圈。这种线圈通常称为“Moebius线圈”。例如，这种结构在P.H.Duncan编著的论文“Analysis of the Moebius Loop Magnetic Field Sensor”（IEEE Transaction on Electromagnetic Compatibility，1974年5月出版）中进行描述。但是这种结构仍然具有限制的长度。

因此，需要形成一种大型感应天线。

发明内容

本发明的实施方式的目的在于提供一种感应天线，其克服了传统天线的所有缺点或部分缺点。

本发明的实施方式的另一目的在于提供一种天线，其特别适于在1MHz到几百MHz的频率范围内的传输。

本发明的实施方式的另一目的在于与其准备相协作的应答器的天线相比，提供一种大型感应天线（在至少十倍大的表面积内刻制）。