專利名稱：用于手持射頻識別讀取器的極化不敏感天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在此所述的主題的實施例總體上涉及射頻(RF)天線。更具體地，該主題的實施例 涉及適合RF識別(RFID)讀取器的RF天線。
背景技術(shù)：
RFID系統(tǒng)是公知的，并且現(xiàn)有技術(shù)包括不同類型的RFID系統(tǒng)、RFID系統(tǒng)的不同應(yīng) 用和用于RFID系統(tǒng)的不同數(shù)據(jù)通信協(xié)議。RFID系統(tǒng)通常用于在制造、倉庫和零售環(huán)境中的 產(chǎn)品跟蹤、產(chǎn)品識別和庫存控制。簡而言之，RFID系統(tǒng)包括兩個主要組件讀取器(也稱為 問答器)和標(biāo)簽(也稱為詢問器)。該標(biāo)簽是微型設(shè)備，其能夠經(jīng)由空中信道對由讀取器產(chǎn) 生的RF信號做出響應(yīng)。該標(biāo)簽被配置成響應(yīng)于從讀取器發(fā)出的RF信號來生成反射的RF 信號。以向讀取器傳回標(biāo)識數(shù)據(jù)的方式來調(diào)制所反射的RF信號。然后，可以根據(jù)需要來存 儲、處理、顯示或發(fā)射該標(biāo)識數(shù)據(jù)。由于所需組件的大小和復(fù)雜性，由門口、裝貨碼頭和裝配線安裝的固定的RFID讀 取器首先被開發(fā)和布置在現(xiàn)場。隨著RFID技術(shù)成熟和作為數(shù)據(jù)獲取產(chǎn)業(yè)中的力量繼續(xù)出 現(xiàn)，對于移動手持RFID讀取器的需要變得越來越重要。手持RFID讀取器傳統(tǒng)上杠桿作用 來自固定讀取器設(shè)備的RF天線設(shè)計。在這方面，一些RFID讀取器天線相對較大、較重和較 為顯眼，并且其他RFID天線提供水平極化或垂直極化。常規(guī)的RFID標(biāo)簽通常僅在一個方 向上被極化垂直或水平。因此，水平極化的RFID讀取器天線在沒有物理操縱或旋轉(zhuǎn)讀取 器和/或標(biāo)簽的情況不能精確地讀取垂直極化的標(biāo)簽。同樣，垂直極化的RFID讀取器天線 在沒有物理操縱或旋轉(zhuǎn)讀取器和/或標(biāo)簽的情況下不能精確地讀取水平極化的標(biāo)簽。實際上，手持RFID使能的產(chǎn)品傳統(tǒng)上需要進行相當(dāng)大的設(shè)計折衷，諸如天線大小 和性能對產(chǎn)品大小以及極化分集對產(chǎn)品大小和人機工程學(xué)等。仍然需要一種適合于手持 RFID讀取器的緊湊和極化不敏感的天線設(shè)計。
當(dāng)結(jié)合下面的附圖考慮時，通過參考詳細的描述和權(quán)利要求，可以更全面地理解 本主題，在附圖中，全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。圖IA是并入極化不敏感天線的RFID讀取器的第一實施例的立體圖；圖IB是并入極化不敏感天線的RFID讀取器的第二實施例的立體圖；圖2是并入極化不敏感天線的RFID讀取器的第三實施例的立體圖；圖3是RFID讀取器的實施例的示意表示；圖4是適合用于RFID讀取器中的RF天線的第一實施例的布局圖；圖5是從在圖4中的線5-5觀看的RF天線的截面圖；以及圖6是適合用于RFID讀取器中的RF天線的第二實施例的布局圖。
具體實施例方式下面 的詳細描述在本質(zhì)上僅是說明性的，并且不意欲限定本主題或本申請的實施 例和這樣的實施例的使用。在此使用的詞“示例性”意指“用作示例、實例或說明”。在此描述 為示例性的任何實現(xiàn)不一定被解釋為相對于其他實現(xiàn)是優(yōu)選的或有利的。此外，不意欲被在 前面的技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、發(fā)明內(nèi)容或下面的詳細描述中提供的明確的或暗示的理論限制。在此可以在功能和/或邏輯塊組件和各種處理步驟上上描述本主題。應(yīng)當(dāng)明白， 被配置成執(zhí)行指定功能的任何數(shù)目的硬件、軟件和/或固件組件可以實現(xiàn)這樣的塊組件。 例如，實施例可以使用各種集成電路組件，例如存儲器元件、數(shù)字信號處理元件、邏輯元件 或查找表等，它們可以在一個或多個微處理器或其他控制設(shè)備的控制下執(zhí)行多種功能。下面的描述引用“連接”或“耦合”在一起的元件或節(jié)點或特征。如在此使用，除非 另外明確地說明，“連接”意指一個元件/節(jié)點/特征直接地連到另一個元件/節(jié)點/特征 (或直接地與其通信)，并且不一定機械地連到另一個元件/節(jié)點/特征(或直接地與其通 信)。同樣，除非另外明確地說明，“耦合”意指一個元件/節(jié)點/特征直接地或間接地連到 另一個元件/節(jié)點/特征(或直接地或間接地與其通信)，并且不一定機械地連到另一個元 件/節(jié)點/特征(或與其通信)。因此，雖然在圖3中所示的示意圖描述了元件的一種示例 性布置，但是在所描述的主題的實施例中可以提供另外的插入元件、設(shè)備、特征或組件。在此所述的RFID讀取器利用在尺寸上相對小的極化不敏感多操作天線，實現(xiàn)良 好的RF性能，并且對于被RFID讀取器詢問的RFID標(biāo)簽的極化不敏感。可以實現(xiàn)該天線設(shè) 計，以適應(yīng)于現(xiàn)有RFID讀取器設(shè)備的封裝要求和配置并且/或者適應(yīng)于新的設(shè)備。為了簡 潔起見，在此不詳細描述與RFID數(shù)據(jù)傳輸、RFID系統(tǒng)架構(gòu)、RF天線設(shè)計、信號處理和系統(tǒng) (和系統(tǒng)的獨立操作組件)的其他功能方面相關(guān)的常規(guī)技術(shù)。圖IA是并入極化不敏感天線組件102的RFID讀取器100的第一實施例的立體 圖，圖IB是并入極化不敏感天線組件106的RFID讀取器104的第二實施例的立體圖，并且 圖2是并入極化不敏感天線組件202的RFID讀取器200的第三實施例的立體圖。參見圖 1A，RFID讀取器100是相對小和緊湊的手持設(shè)備，其可以被操作用于詢問在其詢問范圍內(nèi) 的RFID標(biāo)簽。RFID讀取器100利用天線組件102來發(fā)射RFID詢問信號，并且接收由RFID 標(biāo)簽生成的響應(yīng)信號。RFID讀取器100的這個特定實施例是槍形狀的，并且它使用前面安 裝的天線組件102，該前面安裝的天線組件102在RFID讀取器100的正常手持操作期間自 然地指向意欲的目標(biāo)。參見圖1B，RFID讀取器104是另一種相小和緊湊的手持設(shè)備，其利 用天線組件106來發(fā)射RFID詢問信號，并且接收由RFID標(biāo)簽生成的響應(yīng)信號。RFID讀取 器104的這個特定實施例具有被安置在外殼頂部的其天線組件106，以適應(yīng)于在RFID讀取 器104的正常手持操作期間指向意欲的目標(biāo)。參見圖2，RFID讀取器200表示混合設(shè)備，該 混合設(shè)備包括用于支持RFID操作的目的的天線組件202。另外，RFID讀取器200可以包括 支持非RFID操作的另一個掃描元件204。例如，掃描元件204可以是無線條形碼掃描器。 實際上，在此所述的極化不敏感天線設(shè)計可以被部署在任何數(shù)目的RFID讀取器(或移動計 算設(shè)備)配置中，并且在圖1和圖2中描述的實施例僅是示例性的。圖3是利用極化不敏感天線的RFID讀取器300的實施例的示意表示。RFID讀取 器100、104和200可以并入圖3中描述的布置。應(yīng)當(dāng)顯而易見的是，圖3以很非常簡化的方 式描述了 RFID讀取器300，并且實際實施例將當(dāng)然包括許多另外的特征和組件。RFID讀取器300通常無限制地包括RF通信模塊302 ；耦合到RF通信模塊302的天線304 ；電源306 ； 處理器308 ；以及，適當(dāng)數(shù)量的存儲器310。雖然在圖3中未示出，但是RFID讀取器300也 可以包括外殼、顯示元件、鍵盤、詢問觸發(fā)器、觸摸板、其他輸入/輸出元件等。RFID讀取器 的各種操作元件在需要時耦合在一起，以促進從電源306的操作功率的遞送、數(shù)據(jù)的傳送 以及控制信號和命令的傳送等。 RF通信模塊302被適當(dāng)?shù)嘏渲贸商幚砼cRFID讀取器300的操作相關(guān)聯(lián)的RF信 號，并且另外支持RFID讀取器300的RFID功能。在這方面，RF通信模塊302可以包括收發(fā) 信機或無線電元件，該收發(fā)信機或無線電元件生成RFID詢問信號，并且響應(yīng)于詢問信號來 接收由RFID標(biāo)簽生成的反射的RFID信號。如下更詳細所述，RF通信模塊302被適當(dāng)?shù)嘏?置成生成用于天線304的RF驅(qū)動信號。在此所述的示例性實施例中，RF通信模塊302被 設(shè)計成在對于RFID系統(tǒng)指定的UHF頻帶中操作。替代實施例可以取代而利用對于RFID系 統(tǒng)的指定的高頻帶或低頻帶。例如，在美國，RFID系統(tǒng)可以利用902-928MHZ頻帶，并且在 歐洲，RFID系統(tǒng)可以利用865-868MHZ頻帶。值得注意的是，天線304可以被設(shè)計、配置和 調(diào)諧成適應(yīng)于主RFID讀取器的特定操作頻帶。天線304被適當(dāng)?shù)嘏渲贸砂l(fā)射和接收與RFID讀取器300的操作相關(guān)聯(lián)的RF能量。 因此，天線304可以使用兩條RF傳輸線312/314耦合到RF通信模塊302。參考圖4詳細描 述了一種示例性天線配置。雖然在圖3中未單獨示出，但是天線304優(yōu)選地包括用作環(huán)形 天線的傳導(dǎo)環(huán)形元件和在傳導(dǎo)環(huán)形元件中形成的縫隙(該狹縫用作縫隙天線)。因此，RF 傳輸線312用于傳導(dǎo)環(huán)形元件，并且RF傳輸線314用于縫隙(或反之亦然)。在特定實施 例中，雙導(dǎo)體RF同軸電纜可以與適當(dāng)?shù)腞F連接器、插座、節(jié)點或在RF通信模塊302上和/ 或在天線304上的終端相組合地用于RF傳輸線312/314。電源306可以是額定地提供必要的電壓和能量以支持RFID讀取器300的操作的 一次性的或可充電的電池、電池集合或電池組。替代地或另外地，電源306可以從諸如普通 AC插座的外部源接收電力。處理器308可以是被適當(dāng)?shù)嘏渲贸煽刂芌FID讀取器300的操作的任何通用微處 理器、控制器或微控制器。實際上，處理器308可以執(zhí)行一個或多個軟件應(yīng)用，該一個或多 個軟件應(yīng)用提供RFID讀取器300的期望功能。在這方面，處理器308可以在不同的極化模 式、不同的詢問模式等中控制、管理和調(diào)節(jié)RFID讀取器300的操作，其中，不同的模式利用 天線304的傳導(dǎo)環(huán)和/或輻射縫隙。存儲器310可以被實現(xiàn)為任何處理器可讀介質(zhì)，包括電子電路、半導(dǎo)體存儲器設(shè) 備、ROM、閃速存儲器、可擦除ROM、軟盤、CD-ROM、光盤、硬盤或有機存儲單元等。例如，存儲 器310能夠存儲由RFID讀取器300利用的應(yīng)用軟件和/或由RFID讀取器300在操作期間 捕獲的RFID數(shù)據(jù)。如上簡述，天線304可以利用環(huán)形天線，該環(huán)形天線可以被設(shè)計成實現(xiàn)期望的極 化。雖然理想環(huán)形天線的電子長度應(yīng)當(dāng)是大約一個波長那么長(在輸入節(jié)點之間)，但是 可以利用阻抗匹配的平衡轉(zhuǎn)換器和電感基礎(chǔ)負載來縮短環(huán)形天線的物理長度。通過在諸如 銅片的傳導(dǎo)材料中切割大約一半波長那么長的縫隙來建立縫隙天線。與導(dǎo)電材料本身相 反，這種類型的天線本質(zhì)上是雙極或環(huán)形天線的負天線，因為它沒有產(chǎn)生諧振結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電 材料?？p隙的邊緣輻射，導(dǎo)致電場和磁場的逆轉(zhuǎn)。因此，縫隙天線的極性與環(huán)形天線的極性相反。換句話說，水平縫隙被垂直極化，并且垂直縫隙被水平極化。在此所述的技術(shù)利用在環(huán)形天線的導(dǎo)電材料中形成的半波長縫隙。因此，可以使 用一個天線結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)兩個正交極化。在此所述的天線結(jié)構(gòu)以與導(dǎo)電環(huán)形元件相同的頻率 并且在極化上正交地諧振縫隙。添加這個第二天線元件( 該縫隙)不增大天線的整體尺寸， 并且結(jié)果，可忽略對于主RFID讀取器的尺寸影響。圖4是適合于RFID讀取器中使用的RF天線400的第一實施例的布局圖，并且圖5 是從圖4的線5-5觀看的RF天線400的截面圖。圖4描述了天線400的正視圖或前視圖， 就像當(dāng)將其部署在手持RFID讀取器中時可能看起來的那樣。天線包括導(dǎo)電環(huán)形元件402， 導(dǎo)電環(huán)形元件402優(yōu)選地被安裝或附接到適當(dāng)?shù)幕?04。從導(dǎo)電材料形成導(dǎo)電環(huán)形元件 402，所述導(dǎo)電材料無限制地諸如是銅、鋁、金或其合金等。實際上，可以從諸如銅的金屬的 相對薄片或印刷膜形成導(dǎo)電環(huán)形元件402。優(yōu)選地從電介質(zhì)或絕緣材料形成基板404，電介 質(zhì)或絕緣材料無限制地諸如是塑料、FR-4電路板、陶瓷材料或柔性乙烯基材料等。在一些 實施例中，基板404是在圖1中描述的天線模塊或封裝的獨立組件。在其他實施例中，基板 404是外殼、殼體的集成部分或RFID讀取器本身的其他部分。例如，導(dǎo)電環(huán)形元件402可以 被印刷在或附接到RFID讀取器的整個外殼的內(nèi)壁。導(dǎo)電環(huán)形元件402對應(yīng)于天線400的整個導(dǎo)電軌跡或圖型(pattern)。在圖4中， 導(dǎo)電環(huán)形元件402通常是卵狀的。然而，天線400的一個實施例可以采用具有替代形狀的 導(dǎo)電環(huán)形元件，所述替代形狀例如是圓形(參見圖6)、三角形、正方形、長方形、杠鈴狀、橢 圓形等。導(dǎo)電環(huán)形元件402包括第一端406和第二端408，并且導(dǎo)電環(huán)形元件402的長度通 常被定義為在第一端406和第二端408之間的其主要縱向路徑的長度。對于在圖4中描述 的實施例，導(dǎo)電環(huán)形元件402的主縱向路徑對應(yīng)于圍繞卵狀路線的大致一“圈”。天線400具有第一環(huán)形信號節(jié)點410，其被安置在第一端406處或接近第一端 406 ；以及第二環(huán)形信號節(jié)點412，其被安置在第二端408處或接近第二端408。第一環(huán)形信 號節(jié)點410和第二環(huán)形信號節(jié)點412表示導(dǎo)電環(huán)形元件402的RF輸入/輸出節(jié)點。換句話 說，第一環(huán)形信號節(jié)點410和第二環(huán)形信號節(jié)點412用于向?qū)щ姯h(huán)形元件402應(yīng)用適當(dāng)?shù)?RF驅(qū)動信號，并且提供來自導(dǎo)電環(huán)形元件402的返回信號。實際上，適當(dāng)?shù)嘏渲玫腞F傳輸 線(例如，雙導(dǎo)體同軸電纜)可以耦合到第一環(huán)形信號節(jié)點410和第二環(huán)形信號節(jié)點412， 以適應(yīng)于向?qū)щ姯h(huán)形元件402和從導(dǎo)電環(huán)形元件402傳播RF能量。對于這樣的實施例，RF 傳輸線的一個導(dǎo)體將耦合到第一環(huán)形信號節(jié)點410，并且另一個導(dǎo)體將耦合到第二環(huán)形信 號節(jié)點412。第二環(huán)形信號節(jié)點412被適當(dāng)?shù)囟ù笮?、定形狀和配置成以第一極化在期望的頻 率或頻帶諧振。對于所說明的實施例，相對于圖4的取向和角度來水平地極化導(dǎo)電環(huán)形元 件402。建立水平極化，因為導(dǎo)電環(huán)形元件402的環(huán)形信號節(jié)點410/412被安置在頂部。另 一方面，如果天線400取代而被定位在側(cè)面(即，相對于在圖4中描述的部分旋轉(zhuǎn)90度)， 則導(dǎo)電環(huán)形元件402將被垂直極化。導(dǎo)電環(huán)形元件402主要通過調(diào)整或選擇其長度(即，其主要縱向路徑的長度)而 被調(diào)整。較長的路徑導(dǎo)致較低的諧振頻率，并且較短的路徑導(dǎo)致較高的諧振頻率。通常，參 考所需的工作頻率，導(dǎo)電環(huán)形元件402的電子長度(其可能與其物理長度不同)應(yīng)當(dāng)是大 約一個波長那么長。因此，可以選擇路徑長度來適應(yīng)于給定RFID系統(tǒng)的感興趣的特定頻率或頻帶。對于一個實際實施例，一個波長對應(yīng)于大約13英寸的電子循環(huán)長度，然而，可以使 用電子電路、網(wǎng)絡(luò)和/或組件(例如，電感和電容負載、平衡轉(zhuǎn)換器等)將導(dǎo)電環(huán)形元件402 的物理長度減少到大約4至6英寸。作為一個非限定性示例，導(dǎo)電環(huán)形元件402的高度414 可以在大約0. 5英寸至大約2. 5英寸的范圍內(nèi)，并且導(dǎo)電環(huán)形元件402的寬度416可以在 大約2. 0英寸至大約3. 5英寸的范圍內(nèi)。 天線400也包括在導(dǎo)電環(huán)形元件402中形成的至少一個縫隙418?？p隙418被在 導(dǎo)電環(huán)形元件402內(nèi)缺少導(dǎo)電材料的區(qū)域限定?？p隙418在導(dǎo)電環(huán)形元件402中產(chǎn)生獨立 于導(dǎo)電環(huán)形元件402而操作的特征。簡而言之，環(huán)形天線元件和縫隙天線元件彼此隔開。 而且，導(dǎo)電環(huán)形元件402的阻抗將比縫隙418的阻抗低得多，進一步使得他們能夠共存。因 此，不必在兩個天線元件之間切換，以使得它們各自的饋送對彼此RF不可見。在優(yōu)選實施例中，在導(dǎo)電環(huán)形元件402的第一端406和第二端408之間形成縫隙 418，并且縫隙418通常沿著導(dǎo)電環(huán)形元件402的主縱向路徑取向，并且縫隙418與導(dǎo)電環(huán) 形元件402的主縱向路徑基本上對準。換句話說，縫隙418遵循導(dǎo)電環(huán)形元件402的形狀、 輪廓和路徑。雖然不總是要求，但是縫隙418可以以導(dǎo)電環(huán)形元件402的路徑中為中心，即， 縫隙與路徑的中央縱軸對準。值得注意的是，因為縫隙418遵循導(dǎo)電環(huán)形元件402的整體 幾何形狀，所以在縫隙418和導(dǎo)電環(huán)形元件402之間保持隔離。換句話說，作為天線元件的 縫隙418的操作不被作為天線元件的導(dǎo)電環(huán)形元件402的操作影響，并且反之亦然。而且， 導(dǎo)電環(huán)形元件402的調(diào)整相對獨立于縫隙418的調(diào)諧?？p隙418包括第一端420和第二端422。在所圖示的實施例中，縫隙418的第一 端420被安置在導(dǎo)電環(huán)形元件的第一端406處或接近導(dǎo)電環(huán)形元件的第一端406，并且縫 隙418的第二端422被安置在導(dǎo)電環(huán)形元件的第二端408處或接近導(dǎo)電環(huán)形元件的第二端 408。在替代實施例中，縫隙418的端部不必與導(dǎo)電環(huán)形元件402的端部處于相同位置。在 圖4中，縫隙418在導(dǎo)電環(huán)形元件402內(nèi)被平衡和對稱地定位。不總是要求這樣的平衡和對 稱，并且替代實施例可以采用在環(huán)形元件內(nèi)偏移或傾斜的縫隙配置。然而，當(dāng)縫隙在所述環(huán) 內(nèi)對稱時，作為結(jié)果，輻射圖型將趨向于更對稱。對于這種類型的天線，優(yōu)選實施例將具有 明顯重疊的兩個輻射圖型，從而允許用戶在沒有物理地操縱讀取器的情況下讀取在同一視 場中的垂直和水平標(biāo)簽兩者。除了使圖型傾斜之外，當(dāng)縫隙變得不對稱時，可能影響極化。 理想地，在環(huán)內(nèi)的對稱縫隙獲得與環(huán)形極化正交的縫隙極化。對稱縫隙也更容易制造，并且 具有對稱縫隙的天線可能更容易裝配到系統(tǒng)中。天線400具有被安置在導(dǎo)電環(huán)形元件402上的第一縫隙信號節(jié)點424和第二縫隙 信號節(jié)點426。沿著縫隙418的路徑的縫隙信號節(jié)點424/426的位置可能影響天線400的 阻抗匹配，并且因此，可以根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)格和特性來選擇特定的位置。對于所圖示的實施 例，縫隙信號節(jié)點424/426可以被安置在縫隙418的第一端420處或接近縫隙418的第一 端420。替代地，縫隙信號節(jié)點424/426可以取代地被安置在縫隙418的第二端422處或接 近縫隙418的第二端422，而不更改天線400的性能。對于這個特定實施例，縫隙信號節(jié)點 424/426也被安置在導(dǎo)電環(huán)形元件402的第一端406處或接近導(dǎo)電環(huán)形元件402的第一端 406。替代地，縫隙信號節(jié)點424/426可以取代地被安置在導(dǎo)電環(huán)形元件402的第二端408 處或接近導(dǎo)電環(huán)形元件402的第二端408，而不更改天線400的性能。縫隙信號節(jié)點424/426表示縫隙418的RF輸入/輸出節(jié)點。換句話說，縫隙信號節(jié)點424/426用于 向縫隙418應(yīng)用適當(dāng)?shù)腞F驅(qū)動信號，并且從縫隙418提供返回信號。因 此，縫隙信號節(jié)點424/426被安置在縫隙418的相對側(cè)上。換句話說，第一縫隙信號節(jié)點 424被安置在縫隙418的一側(cè)上，并且第二縫隙信號節(jié)點426被安置在優(yōu)選地與第一縫隙信 號節(jié)點424相對的、縫隙418的另一側(cè)上。實際上，適當(dāng)配置的RF傳輸線(例如，雙導(dǎo)體同 軸電纜)可以耦合到第一縫隙信號節(jié)點424和第二縫隙信號節(jié)點426，以適應(yīng)于向縫隙418 和從縫隙418傳播RF能量。對于這樣的實施例，RF傳輸線的一個導(dǎo)體將耦合到第一縫隙 信號節(jié)點424，并且另一個導(dǎo)體將耦合到第二縫隙信號節(jié)點426?？p隙418被適當(dāng)?shù)囟ù笮?、定形狀和配置成利用第二極化在期望的頻率或頻帶諧 振，該第二極化與導(dǎo)電環(huán)形元件402的第一極化不同。對于所圖示的實施例，相對于圖4的 取向和角度來垂直地極化縫隙418。另一方面，如果天線400取代地被定位在側(cè)面(即，相 對于在圖4中描述的部分旋轉(zhuǎn)90度)，則縫隙418將被水平極化。值得注意的是，天線400 的混合/組合結(jié)構(gòu)允許其以極化不敏感方式操作，其中，導(dǎo)電環(huán)形元件402被配置成作為在 第一取向上極化的第一天線工作，并且其中縫隙418被配置成作為在第二取向上極化的第 二天線操作。在優(yōu)選實施例中，導(dǎo)電環(huán)形元件402和縫隙418相對彼此正交地被極化，并且 它們作為正交地極化的天線操作。值得注意的是，縫隙418被調(diào)諧使得它在或接近與導(dǎo)電環(huán)形元件402相同的頻率 或頻帶諧振?？p隙418主要通過調(diào)整或選擇其長度(即，沿著導(dǎo)電環(huán)形元件402的主縱向 路徑的長度)和其間隙寬度428而被調(diào)諧。較長的路徑導(dǎo)致較低的諧振頻率，并且較短的 路徑導(dǎo)致較高的諧振頻率?？p隙418的間隙寬度428調(diào)諧縫隙418的帶寬更寬的間隙通 常導(dǎo)致更大的帶寬，而更窄的間隙通常導(dǎo)致更小的帶寬。因此，縫隙418的長度和間隙寬度 428可以被選擇以適應(yīng)于給定的RFID系統(tǒng)的感興趣的特定頻率或頻帶。作為一個非限定性 示例，縫隙418可以在大約4. 0至6. 5英寸長的范圍內(nèi)，并且縫隙418的間隙跨度428可以 在大約0. 025至0. 150英寸的范圍內(nèi)。在此所述的RF天線的替代實施例可以利用在導(dǎo)電環(huán)形元件中形成的不止一個縫 隙。多個縫隙可以用于擴寬天線的頻率響應(yīng)。在這樣的替代實施例中，也可以(在必要時) 采用另外的縫隙信號節(jié)點以適應(yīng)于另外的RF傳輸線。圖6是適合于用于RFID讀取器中的RF天線500的第二實施例的布局圖。與天線 400相比較，天線500具有幾個不同的特征和特性。例如，天線500利用圓形導(dǎo)電環(huán)形元件 502，而不是具有卵狀的導(dǎo)電環(huán)形元件。而且，導(dǎo)電環(huán)形元件502相對于圖5的取向和角度被 垂直地極化，因為導(dǎo)電環(huán)形元件502的環(huán)形信號節(jié)點510/512被安置在側(cè)面。另一方面，如 果天線500相對于在圖6中描述的部分旋轉(zhuǎn)90度，則導(dǎo)電環(huán)形元件502將被水平地極化。在導(dǎo)電環(huán)形元件502中形成的縫隙518是不對稱或平衡的。換句話說，縫隙518 的一端520距離導(dǎo)電環(huán)形元件502的第一端506相對遠，而縫隙518的另一端522距離導(dǎo) 電環(huán)形元件502的第二端508相對近。圖6描述了縫隙518在導(dǎo)電環(huán)形元件502中如何傾 斜或偏移。如上對于天線400所述，縫隙信號節(jié)點不必被安置在接近縫隙的一端(雖然端部 定位通常導(dǎo)致更好的性能)。在這方面，圖6描述了縫隙信號節(jié)點524/526相對遠離縫隙 518的端部520/522的實施例。而且，縫隙信號節(jié)點524/526不必彼此直接相對——圖6描 述了這樣的實施例。
現(xiàn)在參 考圖3和圖4來描述RFID讀取器300和天線400的示例性操作模式。處 理器308可以被適當(dāng)?shù)嘏渲贸筛鶕?jù)多個不同操作模式來控制RFID讀取器300的操作(并 且特別是RF通信模塊302)。例如，RF通信模塊302可以被適當(dāng)?shù)乜刂坪团渲贸稍诘谝徊?作模式(例如，水平極化模式)期間驅(qū)動導(dǎo)電環(huán)形元件402，而不驅(qū)動縫隙418。相反，RF通 信模塊302可以被適當(dāng)?shù)乜刂坪团渲贸稍诘诙僮髂Ｊ?例如，垂直極化模式)期間驅(qū)動 縫隙418，而不驅(qū)動導(dǎo)電環(huán)形元件402。在特定的實施例中，RF通信模塊302可以在操作模式之間切換，以交替地利用第 一驅(qū)動信號來驅(qū)動導(dǎo)電環(huán)形元件402，并且利用第二驅(qū)動信號來驅(qū)動縫隙418 (在這個示例 中，第一和第二驅(qū)動信號可以相同或不同)。可能期望這種操作模式以交替的方式保持兩種 極化的全部發(fā)射功率?？梢赃x擇轉(zhuǎn)換頻率以適合特定應(yīng)用的需要。另外，如果期望，則可以 比另一種極化模式更多地加權(quán)一種極化模式。這樣的加權(quán)在水平極化的RFID標(biāo)簽的數(shù)目 大于垂直極化的RFID標(biāo)簽的數(shù)目(或反之亦然)的環(huán)境中可以是有益的。替代地(或另外地)，RFID讀取器300可以被適當(dāng)?shù)嘏渲贸墒褂孟嗤尿?qū)動信號 或不同的驅(qū)動信號來同時驅(qū)動導(dǎo)電環(huán)形元件402和縫隙418。這是可能的，因為在任何時 亥IJ，導(dǎo)電環(huán)形元件402的一端是正的，而另一端是負的，同時縫隙418的一側(cè)是正的，而另一 側(cè)是負的。如上所述，導(dǎo)電環(huán)形元件402和縫隙418優(yōu)選地被調(diào)諧成在相同的頻率諧振，并 且因此，RF通信模塊302可以利用公共的RF驅(qū)動信號來驅(qū)動正交地極化的天線元件兩者。 實際上，這允許RFID讀取器300詢問可能未以同一方式被極化或定位的一組RFID標(biāo)簽。雖然已經(jīng)在上面的詳細描述中提供了至少一個示例性實施例，但是應(yīng)當(dāng)明白，存 在大量的變化形式。也應(yīng)當(dāng)明白，在此所述的示例性實施例不意欲以任何方式限制所要求 保護的主題的范圍、適用性或配置。而是，上面的詳細說明將向本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員提供用 于實現(xiàn)所述實施例的方便的道路圖。應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離由權(quán)利要求限定的范圍的情況下， 可以在元件的功能和布置上進行各種改變，所述權(quán)利要求包括在提交本專利申請時的已知 等同物和可預(yù)見的等同物。
權(quán)利要求
1.一種用于射頻識別(RFID)讀取器的天線，所述天線包括導(dǎo)電環(huán)形元件，所述導(dǎo)電環(huán)形元件被配置成基本上利用第一極化來諧振；以及 在所述導(dǎo)電環(huán)形元件中形成的縫隙，所述縫隙被配置成基本上利用第二極化來諧振。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中，所述第一極化和所述第二極化基本上正交。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中所述導(dǎo)電環(huán)形元件包括第一端和第二端；以及所述天線進一步包括位于所述第一端的第一環(huán)形信號節(jié)點和位于所述第二端的第二 環(huán)形信號節(jié)點。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中所述導(dǎo)電環(huán)形元件包括第一端和第二端；以及所述縫隙被形成在所述導(dǎo)電環(huán)形元件中的所述第一端和所述第二端之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，進一步包括在所述縫隙的第一側(cè)處的第一縫隙信號節(jié)點；以及 在所述縫隙的第二側(cè)處的第二縫隙信號節(jié)點。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中所述導(dǎo)電環(huán)形元件限定了主縱向路徑；以及 所述縫隙沿著所述主縱向路徑取向。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，進一步包括第一環(huán)形信號節(jié)點，所述第一環(huán)形信號節(jié)點被安置在接近所述導(dǎo)電環(huán)形元件的第一端；第二環(huán)形信號節(jié)點，所述第二環(huán)形信號節(jié)點被安置在接近所述導(dǎo)電環(huán)形元件的第二端；第一縫隙信號節(jié)點，所述第一縫隙信號節(jié)點被安置在所述導(dǎo)電環(huán)形元件上接近所述縫 隙的一端；第二縫隙信號節(jié)點，所述第二縫隙信號節(jié)點被安置在所述導(dǎo)電環(huán)形元件上接近所述縫 隙的所述端；其中所述第一縫隙信號節(jié)點和所述第二縫隙信號節(jié)點被安置在所述縫隙的相對側(cè)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的天線，其中，所述第一縫隙信號節(jié)點和所述第二縫隙信號節(jié) 點被安置在接近所述導(dǎo)電環(huán)形元件的所述第一端或所述第二端。
9.一種手持射頻識別(RFID)讀取器，包括射頻(RF)通信模塊，所述RF通信模塊被配置成處理與所述RFID讀取器的操作相關(guān) 聯(lián)的RF信號；以及極化不敏感天線，所述極化不敏感天線被耦合到所述RF通信模塊，并且被配置成發(fā) 射和接收與所述RFID讀取器的操作相關(guān)聯(lián)的RF能量，所述天線包括導(dǎo)電環(huán)形元件，所述導(dǎo)電環(huán)形元件具有主縱向路徑，所述導(dǎo)電環(huán)形元件被配置成作為 在第一取向上極化的第一天線操作；以及沿著所述主縱向路徑在所述導(dǎo)電環(huán)形元件中形成的縫隙，所述縫隙被配置成作為在 第二取向上極化的第二天線操作。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的手持RFID讀取器，其中，所述導(dǎo)電環(huán)形元件和所述縫隙被配置成作為基本上正交地極化的天線操作。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的手持RFID讀取器，其中，所述RF通信模塊被配置成利用 公共的RF驅(qū)動信號來驅(qū)動所述導(dǎo)電環(huán)形元件和所述縫隙。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的手持RFID讀取器，進一步包括用于所述導(dǎo)電環(huán)形元件的第一 RF傳輸線，所述第一 RF傳輸線被耦合在所述RF通信模 塊和所述導(dǎo)電環(huán)形元件之間；以及用于所述縫隙的第二 RF傳輸線，所述第二 RF傳輸線被耦合在所述RF通信模塊和所述 縫隙之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的手持RFID讀取器，其中，所述RF通信模塊被配置成交替 地驅(qū)動所述導(dǎo)電環(huán)形元件和所述縫隙。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的手持RFID讀取器，其中所述RF通信模塊被配置成在第一操作模式期間驅(qū)動所述導(dǎo)電環(huán)形元件而不驅(qū)動所 述縫隙；以及所述RF通信模塊被配置成在第二操作模式期間驅(qū)動所述縫隙而不驅(qū)動所述導(dǎo)電環(huán) 形元件。
15.一種用于射頻識別(RFID)讀取器的天線裝置，所述天線裝置包括導(dǎo)電環(huán)形元件，所述導(dǎo)電環(huán)形元件具有第一端、第二端和在所述第一端和所述第二端 之間限定的主縱向路徑；縫隙，所述縫隙形成在所述導(dǎo)電環(huán)形元件中并且與所述主縱向路徑對準；第一射頻(RF)傳輸線，所述第一 RF傳輸線具有被耦合到接近所述導(dǎo)電環(huán)形元件所述 第一端的第一導(dǎo)體和被耦合到接近所述導(dǎo)電環(huán)形元件所述第二端的第二導(dǎo)體；以及第二 RF傳輸線，所述第二 RF傳輸線具有被耦合到所述導(dǎo)電環(huán)形元件的第三導(dǎo)體和被 耦合到所述導(dǎo)電環(huán)形元件的第四導(dǎo)體，所述第三導(dǎo)體和所述第四導(dǎo)體在所述縫隙的相對側(cè) 被耦合到所述導(dǎo)電環(huán)形元件；其中沿著所述第一 RF傳輸線傳播的第一驅(qū)動信號驅(qū)動所述導(dǎo)電環(huán)形元件作為具有第一極 化的環(huán)形天線；以及沿著所述第二 RF傳輸線傳播的第二驅(qū)動信號驅(qū)動所述縫隙作為具有第二極化的縫隙 天線。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的天線裝置，其中，所述第一極化和所述第二極化彼此基本 上正交。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的天線裝置，其中，所述第三導(dǎo)體和所述第四導(dǎo)體被耦合到 接近所述導(dǎo)電環(huán)形元件所述第一端或所述第二端的所述導(dǎo)電環(huán)形元件。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的天線裝置，進一步包括RF通信模塊，所述RF通信模塊被耦 合到所述第一 RF傳輸線和所述第二 RF傳輸線，所述RF通信模塊被配置成生成所述第一 驅(qū)動信號和所述第二驅(qū)動信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的天線裝置，其中，所述RF通信模塊被配置成交替地利用 所述第一驅(qū)動信號來驅(qū)動所述導(dǎo)電環(huán)形元件并且利用所述第二驅(qū)動信號來驅(qū)動所述縫隙。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的天線裝置，其中所述RF通信模塊被配置成同時利用所述第一驅(qū)動信號來驅(qū)動所述導(dǎo)電環(huán)形元件并且利用所述第二驅(qū)動器信號來驅(qū)動所述縫隙；以及所述第一驅(qū)動信號和所述第二驅(qū)動信號是相同的。
全文摘要
一種手持射頻識別(RFID)讀取器包括使得能夠在兩個正交極化模式中同時操作的極化不敏感天線。RFID讀取器包括RF通信模塊和耦合到RF通信模塊的天線。RF通信模塊被配置成處理與RFID讀取器的操作相關(guān)聯(lián)的RF信號，并且天線被配置成發(fā)射和接收與RFID讀取器的操作相關(guān)聯(lián)的RF能量。天線包括具有主縱向路徑的導(dǎo)電環(huán)形元件；以及沿著主縱向路徑在導(dǎo)電環(huán)形元件中形成的縫隙。導(dǎo)電環(huán)形元件被配置成作為在第一取向上極化的第一天線操作，并且縫隙被配置成作為在第二取向上極化的第二天線操作。
文檔編號H01Q13/10GK102047501SQ200980119783
公開日2011年5月4日 申請日期2009年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月29日
發(fā)明者戴維·貝洛斯 申請人:符號技術(shù)有限公司