[发明专利]用于近场应用的小型宽带环形天线

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是涉及且要求美国临时申请号：61／475,109的优先权，其于2011年4月13日提交，发明名称为“用于近场应用的小型宽带环形天线”，该申请的全部在此引入本文作为参考。

技术领域

本发明涉及一种天线结构，特别是从宽带环形天线产生宽带近场的方法和系统。

背景技术

射频识别(RFID)系统可用于多个应用，如库存管理、电子访问控制、安防系统、收费公路上汽车的自动识别和电子物品监控(EAS)。超高频(UHF)(860-960兆赫兹(MHz))或微波(2.45千兆赫兹(GHz))的RFID系统可包括RFID读取器和RFID设备。RFID读取器可以经由天线发送射频载波信号到RFID设备，如RFID嵌体或RFID标签。RFID设备以教据信号响应于载波信号，该数字信号由RFID设备存储的信息来编码。与读取器连接的天线在预定工作频带内调谐以便工作，通常优选覆盖工作频带的宽带频率，例如860-960兆赫。已知的RFID天线设计为工作在天线远场的该频率子带中。然而，许多应用涉及在读取器的天线的近场中读取RFID标签。

因此，对RFID安全应用以及其它的RFID应用来说，需要有其实质上工作在天线的近场中的遍及宽频率带的实质部分的天线。

发明内容

本发明有利地提供了一种用于提供宽带天线的近场中的双频带性能的方法和系统。根据一个方面，宽带天线包括导电层、接地层、短路通孔、第一环路和第二环路。短路通孔将导电层连接到接地层。第一环路具有第一端口和第二端口。第一环路在第一端口连接至匹配电路，在第二端口连接至短路通孔。第一环路可包括第一电路元件。第一环路可通过调节第一电路元件、第一环路的形状、导电层的形状、匹配电路和短路通孔的部分中至少一个来被调谐。第二环路具有第三端口和第四端口。第二环路在第三端口连接至匹配电路，在第四端口连接至短路通孔。第二环路可包括第二电路元件。第二环路可通过调节第二电路元件、第二环路的形状、导电层的形状、匹配电路和短路通孔的部分中至少一个来被调谐。

根据另一个方面，本发明提供一种利用天线产生电磁近场的方法，其中天线包括第一环路、第二个循环、匹配电路和短路通孔。第一和第二环路中的每一个具有第一端口和第二端口。第一和第二环路在第一和第二环路的第一端口连接到匹配电路，在第一和第二环路的第二端口连接到短路通孔。短路通孔将接地层连接至导电层。第一和第二环路中的至少一个包括集总无源电路元件。该方法包括调谐天线以引起第一环路在第一频率和第二频率之间的第一频带范围上的近场中以相当大的增益来辐射。该方法还包括调谐天线以引起第二环路在第二频率和第三频率之间的第二频带范围上的近场中以相当大的增益辐射。

根据又一个方面，本发明提供一种宽带双天线，其包括导电层、接地层、第一绝缘层、第二绝缘层、匹配电路、短路通孔，第一辐射元件和第二辐射元件。第一绝缘层和第二绝缘层的至少一部分设置在导电层和接地层之间。匹配电路设置为将驱动电路的阻抗基本匹配到天线的阻抗。短路通孔将接地层连接到导电层。导电层设置在第一绝缘层上，且接地层设置在第二绝缘层上。短路通贯通第一绝缘层和第二绝缘层。第一辐射元件在第一端口连接到匹配电路，且在第二端口连接到短路通孔。第二辐射元件在第三端口连接到匹配电路，且在第四端口连接到短路通孔。

附图说明

在与附图一起考虑时，通过参考下面的详细描述，，将会更快速地理解对本发明更完整的理解及随之而来的优点和特征，其中：

图1是根据本发明的原理构造的示例性的射频识别(RFID)系统的方框图；

图2是根据本发明的原理构造的示例性的宽带环形天线的等效电路图；

图3是根据本发明的原理构造的示例性的宽带环形天线的侧视图；

图4是图3宽带环形天线的导电层的顶视图；

图5是图3宽带环形天线的中间层的顶视图；

图6是根据本发明的原理构造的宽带环形天线的一个替换示例性实施例的侧视图；

图7是图6宽带环形天线的导电层的顶视图；

图8是图6宽带环形天线的中间层的顶视图；

图9是根据本发明的原理构造的示例性的宽带环形天线的频率响应的曲线图。

具体实施方式