專利名稱：用于rfid貨架讀取器系統(tǒng)的可切換貼片天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及天線，更具體地說涉及用于射頻識(shí)別(“RFID”)貨架讀取器的 可切換貼片天線。
背景技術(shù)：
射頻識(shí)別(“RFID”)通過發(fā)送和接收射頻(“RF”)波來識(shí)別及跟蹤產(chǎn)品、動(dòng)物或 者人。被稱為RFID標(biāo)簽或標(biāo)志的裝置被應(yīng)用至或者被并入被跟蹤對(duì)象。大多數(shù)RFID標(biāo)簽 包含至少一個(gè)用于接收和發(fā)送信號(hào)的天線，還包含用于存儲(chǔ)及處理信息、調(diào)制及解調(diào)RF信 號(hào)以及其它特定功能的集成電路。RFID讀取器被用來“讀取”(即無線地傳送)用于各種 應(yīng)用的這些RFID標(biāo)簽中的信息。例如，RFID技術(shù)可用于企業(yè)供應(yīng)鏈的所有領(lǐng)域，例如制造商、發(fā)行商、批發(fā)商以及 零售商，以自動(dòng)地跟蹤并管理庫(kù)存。由于若干單獨(dú)的RFID標(biāo)簽可能存在于RFID讀取器的 天線的接收域中，并且被分別識(shí)別出來，所以數(shù)據(jù)可被分別傳送至每個(gè)標(biāo)簽或者從每個(gè)標(biāo) 簽傳送出來，或者可以獲得單個(gè)RFID讀取器的天線域中存在的標(biāo)簽的總電子清單。一種 這樣的應(yīng)用使用RFID貨架讀取器來實(shí)現(xiàn)該結(jié)果。RFID貨架讀取器通常包括天線或天線陣 列，該天線或天線陣列位于諸如貨架或儲(chǔ)藏柜之類的庫(kù)存存儲(chǔ)區(qū)域的輻射近距離(例如上 方或下方)。RFID貨架讀取器可自動(dòng)地檢測(cè)并“讀取”存儲(chǔ)區(qū)域中的每個(gè)RFID標(biāo)簽。在某些應(yīng)用中，RFID貨架讀取器天線僅僅在近場(chǎng)中工作或者可能在輻射近場(chǎng) (radiating near field)中工作。一個(gè)示例性應(yīng)用是讀取附接至DVD的RFID標(biāo)簽。從 題 % "RFID System with Integrated Switched Antenna Array and Multiplexer Electronics (具有集成切換天線陣列和復(fù)用器電子器件的RFID系統(tǒng))，，的待決的美國(guó)專 利申請(qǐng)No. 11/829,315中可以找到對(duì)這種示例性使用的其它描述，該專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容 以引用的方式并入本文。即使DVD堆疊在一起，RFID標(biāo)簽與讀取器天線也僅相距很短的距 離，并且每個(gè)標(biāo)簽均位于已知的位置，即，要么位于DVD蓋內(nèi)的底部，要么可能位于內(nèi)部支 柱(spine)區(qū)域。在其它應(yīng)用中，例如對(duì)于服裝，可放置RFID標(biāo)簽使之位于近場(chǎng)、輻射近場(chǎng) 以及遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域中。對(duì)于貨架讀取器應(yīng)用，附接了 RFID標(biāo)簽的物品被堆疊在貨架區(qū)域的頂部，RFID標(biāo) 簽的定向和定位可以是這樣的定向可以是任意的，而標(biāo)簽位置會(huì)存在于包括近場(chǎng)、輻射近 場(chǎng)以及遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域的區(qū)域之中?，F(xiàn)有的RFID貨架讀取器實(shí)現(xiàn)方式采用了線性極化天線或者圓極化天線。如果RFID標(biāo)簽的方位被控制并且恒定地處于一個(gè)特定方向上，那么通常采用線性極化天線的解 決方案。圖1示出了已知的RFID貨架讀取器線性極化貼片天線10的實(shí)例。線性極化貼片 天線10通常包括懸于接地板14之上的金屬貼片12?？衫媒殡娨r底16將金屬貼片12與 接地板14分離來構(gòu)建貼片天線10。例如，貼片天線10可被構(gòu)建成印制電路板的形式，其中 一側(cè)包括金屬貼片12，而另一側(cè)包括接地板14。利用微帶傳輸線18作為饋電線，可對(duì)金屬 貼片12進(jìn)行饋電或者激活。傳統(tǒng)的線性極化天線只在一個(gè)方向上輻射，以在正交方向上產(chǎn) 生零場(chǎng)。因此，僅僅覆蓋了 RFID標(biāo)簽的一個(gè)方向。如果RFID標(biāo)簽被錯(cuò)誤地放置或者物品 被不適當(dāng)?shù)財(cái)R置，則將無法利用線性極化天線對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。如果RFID標(biāo)簽的方位未被很好地控制，那么通常優(yōu)選地使用圓極化天線。圖2示 出了已知的RFID貨架讀取器圓極化貼片天線20的實(shí)例。圓極化貼片天線20包括圓形或 者橢圓形的金屬板22，支撐架沈經(jīng)過中心將金屬板22懸于接地板M之上，并且支撐架沈 將金屬板22接地至下方的接地板M。對(duì)于圖2的圓極化貼片天線20，由氣隙將金屬板22 與接地板M分開；然而，可利用介電襯底將金屬板22與接地板M分開來構(gòu)建貼片天線20。 元件觀偏離中心地直接對(duì)圓形或者橢圓形貼片22饋電。圓極化貼片天線20被設(shè)計(jì)用于 在遠(yuǎn)場(chǎng)中產(chǎn)生相等的正交電場(chǎng)分量。利用饋電點(diǎn)觀來對(duì)金屬板22進(jìn)行饋電或激活。調(diào)諧短柱30可被用來對(duì)貼片天 線20的諧振頻率進(jìn)行容性調(diào)諧。調(diào)諧短柱30是金屬圓柱體，其相對(duì)于金屬板22的垂直位 置是可調(diào)節(jié)的。圖3提供了示出調(diào)諧短柱30的定位的圓極化貼片天線20的側(cè)視圖。圓極化天線的輻射圖利用激勵(lì)信號(hào)的相位改變方位，從而可以檢測(cè)到RFID標(biāo)簽 的所有方位。然而，雖然線性極化天線的場(chǎng)方位從與天線相距近場(chǎng)距離到遠(yuǎn)場(chǎng)距離都非常 恒定，但是對(duì)于簡(jiǎn)單的圓極化天線卻不是這樣的情況。圓極化天線尤其在近場(chǎng)或輻射近場(chǎng) 中具有場(chǎng)很弱的一些區(qū)域。近場(chǎng)和輻射近場(chǎng)對(duì)用于圓極化天線的RFID標(biāo)簽的某些角度呈 現(xiàn)出零區(qū)，并且僅僅在遠(yuǎn)場(chǎng)中該場(chǎng)的表現(xiàn)是全指向的并且沒有零區(qū)。此外，其它裝置也可使用貼片天線來與大量裝置同時(shí)通信。題為“Metal Oxide Semiconductor Device for Use in UHF EAS Systems (用于UHF EAS系統(tǒng)的金屬氧化物半 導(dǎo)體器件)”的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 12/331,604中所描述的電子商品防盜(“EAS”)標(biāo)簽去 激活系統(tǒng)就是一種這樣的裝置，該專利申請(qǐng)的全部教導(dǎo)以引用的方式由此并入。正如上述 的RFID貨架讀取器一樣，EAS去激活系統(tǒng)的天線必須較為接近EAS標(biāo)簽，從而發(fā)送能夠去 激活EAS標(biāo)簽的信號(hào)。在同時(shí)去激活大量EAS標(biāo)簽時(shí)，重要的是，EAS標(biāo)簽的方位是已知的 并且是被控制的，或者輻射場(chǎng)必須是均勻的并且全指向的。否則，不會(huì)激活所有期望的EAS 標(biāo)簽。如上所示，已知的天線構(gòu)造對(duì)于本應(yīng)用來說不是可靠的。在任一情況下，這些天線表面上的場(chǎng)具有在近場(chǎng)、輻射近場(chǎng)或遠(yuǎn)場(chǎng)處的零區(qū)或弱 場(chǎng)區(qū)。這些方案僅僅在特定應(yīng)用和環(huán)境下有效。因此，需要一種提供具有下述場(chǎng)的天線解決方案的系統(tǒng)，該場(chǎng)在近場(chǎng)、輻射近場(chǎng)和 遠(yuǎn)場(chǎng)中，在天線上方所有可能的標(biāo)志或標(biāo)簽方位上都表現(xiàn)良好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明有利地提供了一種可切換貼片天線、RFID讀取器、以及用于產(chǎn)生在近場(chǎng)、 輻射近場(chǎng)以及遠(yuǎn)場(chǎng)中在天線上方所有可能的標(biāo)志或標(biāo)簽方位上都表現(xiàn)良好的電場(chǎng)的方法。總體上，線性極化貼片天線包括至少兩條正交饋電線以及在兩條饋電線之間切換的激勵(lì)信 號(hào)，從而產(chǎn)生隨時(shí)間具有正交方位的電場(chǎng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種可切換貼片天線包括接地板、金屬貼片、至少兩條 饋電線以及開關(guān)。所述金屬貼片被設(shè)置成與所述接地板相鄰但不接觸所述接地板。每條饋 電線電連接至所述金屬貼片。每條饋電線與至少一條其它饋電線大致相正交。所述開關(guān)電 連接至所述至少兩條饋電線。所述開關(guān)可操作用于在所述至少兩條饋電線之間依次選擇來 激勵(lì)可切換貼片天線。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種射頻識(shí)別(“RFID”)貨架讀取器包括控制器、收 發(fā)器和可切換貼片天線。所述收發(fā)器與所述控制器電連接。所述收發(fā)器可操作用于發(fā)送和 接收RF信號(hào)。所述可切換貼片天線與所述收發(fā)器電連接。所述可切換貼片天線包括接地 板、金屬貼片、至少兩條饋電線以及開關(guān)。所述金屬貼片被設(shè)置成與所述接地板相鄰但不接 觸所述接地板。每條饋電線電連接至所述金屬貼片，并且與至少一條其它饋電線大致相正 交。所述開關(guān)電連接至所述至少兩條饋電線。所述開關(guān)可操作用于在所述至少兩條饋電線 之間依次選擇來激勵(lì)所述可切換貼片天線。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種產(chǎn)生電場(chǎng)的方法。提供了一種可切換貼片 天線，其包括接地板、金屬貼片、至少兩條饋電線以及開關(guān)。所述金屬貼片被設(shè)置成與所述 接地板相鄰但不接觸所述接地板。每條饋電線電連接至所述金屬貼片，并且與至少一條其 它饋電線大致相正交。所述開關(guān)電連接至所述至少兩條饋電線，并且可操作用于在選擇所 述至少兩條饋電線之一。依次選擇所述至少兩條饋電線之一，并且向所選的饋電線施加激 勵(lì)信號(hào)。


當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過參考下面的詳細(xì)描述，將會(huì)更容易地對(duì)本發(fā)明有更完整 的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點(diǎn)和特征，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)線性極化貼片天線的透視圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)圓極化貼片天線的透視圖；圖3是圖2的現(xiàn)有技術(shù)圓極化貼片天線的側(cè)視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)建的示例性射頻識(shí)別(“RFID”)貨架讀取器的框圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)建的可切換貼片天線的俯視圖；圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明原理的相對(duì)天線激勵(lì)的曲線圖，其中示出了圖5的可切 換貼片天線的兩種操作模式；圖7是示出了當(dāng)根據(jù)本發(fā)明原理對(duì)χ-方位源饋電線通電時(shí)近場(chǎng)(金屬貼片上方 2cm)中可切換貼片天線的0°相位電場(chǎng)圖案的矢量圖；圖8是示出了當(dāng)根據(jù)本發(fā)明原理對(duì)χ-方位源饋電線通電時(shí)近場(chǎng)(金屬貼片上方 2cm)中可切換貼片天線的180°相位電場(chǎng)圖案的矢量圖；圖9是示出了當(dāng)根據(jù)本發(fā)明原理對(duì)χ-方位源饋電線通電時(shí)輻射近場(chǎng)(金屬貼片 上方5cm)中可切換貼片天線的0°相位電場(chǎng)圖案的矢量圖；圖10是示出了當(dāng)根據(jù)本發(fā)明原理對(duì)χ-方位源饋電線通電時(shí)輻射近場(chǎng)(金屬貼片 上方5cm)中可切換貼片天線的180°相位電場(chǎng)圖案的矢量圖11是示出了當(dāng)根據(jù)本發(fā)明原理對(duì)χ-方位源饋電線通電時(shí)遠(yuǎn)場(chǎng)(金屬貼片上方 30cm)中可切換貼片天線的0°相位電場(chǎng)圖案的矢量圖；圖12是示出了當(dāng)根據(jù)本發(fā)明原理對(duì)χ-方位源饋電線通電時(shí)遠(yuǎn)場(chǎng)(金屬貼片上方 30cm)中可切換貼片天線的180°相位電場(chǎng)圖案的矢量圖；圖13是示出了近場(chǎng)(金屬貼片上方2cm)中圓極化貼片天線的0°相位電場(chǎng)圖案 的矢量圖；圖14是示出了近場(chǎng)(金屬貼片上方2cm)中圓極化貼片天線的180°相位電場(chǎng)圖 案的矢量圖；圖15是示出了輻射近場(chǎng)(金屬貼片上方5cm)中圓極化貼片天線的0°相位電場(chǎng) 圖案的矢量圖；圖16是示出了輻射近場(chǎng)(金屬貼片上方5cm)中圓極化貼片天線的180°相位電 場(chǎng)圖案的矢量圖；圖17是示出了遠(yuǎn)場(chǎng)(金屬貼片上方30cm)中圓極化貼片天線的0°相位電場(chǎng)圖案 的矢量圖；以及圖18是示出了遠(yuǎn)場(chǎng)(金屬貼片上方30cm)中圓極化貼片天線的180°相位電場(chǎng)圖
案的矢量圖。
具體實(shí)施例方式在詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)注意，實(shí)施例主要在于結(jié)合與 實(shí)現(xiàn)如下系統(tǒng)和方法相關(guān)的設(shè)備部件和處理步驟，所述系統(tǒng)和方法用于實(shí)現(xiàn)一種可切換貼 片天線，其具有在近場(chǎng)、輻射近場(chǎng)以及遠(yuǎn)場(chǎng)中，在天線上方的所有方位上都表現(xiàn)良好的場(chǎng)。 因此，在附圖中已經(jīng)通過常規(guī)符號(hào)在適當(dāng)之處表示了系統(tǒng)和方法的組件，僅示出與理解本 發(fā)明實(shí)施例有關(guān)的那些具體細(xì)節(jié)，以便不會(huì)以對(duì)于閱讀本文說明書的本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說將容易明了的細(xì)節(jié)來混淆本發(fā)明。本文使用的相關(guān)術(shù)語，比如“第一”和“第二”、“頂部”和“底部”等，可以僅用于將 一個(gè)實(shí)體或元件與另一實(shí)體或元件區(qū)分開，而不是必定要求或暗示任何物理或邏輯關(guān)系或 者這些實(shí)體或元件之間的次序。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例有利地提供了一種用于射頻識(shí)別(“RFID”)貨架讀取器或電 子商品防盜(“EAS”)標(biāo)簽去激活系統(tǒng)的可切換貼片天線。如在此進(jìn)一步描述的那樣，本 發(fā)明可包括大致成方形的貼片天線，該貼片天線具有長(zhǎng)度大致相等的兩條微帶饋電線?？?通過開關(guān)裝置來交替地對(duì)這兩條饋電線進(jìn)行饋電，以產(chǎn)生兩個(gè)場(chǎng)模式(水平和垂直的場(chǎng)模 式)，從而在一個(gè)時(shí)間間隔中對(duì)一個(gè)方位端口進(jìn)行饋電，而在另一個(gè)時(shí)間間隔中對(duì)另一個(gè)正 交的端口進(jìn)行饋電。三個(gè)區(qū)域(近場(chǎng)、輻射近場(chǎng)以及遠(yuǎn)場(chǎng))中所計(jì)算出來的矢量E場(chǎng)良好 表現(xiàn)在，對(duì)于這兩種操作模式的每一種，場(chǎng)在水平和垂直方位的每個(gè)上均具有很強(qiáng)的定向 性。這種天線系統(tǒng)針對(duì)近場(chǎng)、輻射近場(chǎng)以及遠(yuǎn)場(chǎng)、在位于其正上方的區(qū)域中提供了改進(jìn)的電 場(chǎng)分布，并且表現(xiàn)得優(yōu)于傳統(tǒng)的線性或圓極化天線?，F(xiàn)在參考附圖(其中相似的附圖標(biāo)號(hào)指代相似元件)，圖4示出了根據(jù)本發(fā)明原理 構(gòu)建的示例性RFID貨架讀取器，該RFID貨架讀取器被總地標(biāo)記為“32”。RFID貨架讀取器 32包括與RF收發(fā)器36耦接的可切換貼片天線34，RF收發(fā)器36以公知的方式向RFID標(biāo)簽(未示出)發(fā)送RF信號(hào)并且從RFID標(biāo)簽接收RF信號(hào)。以下更詳細(xì)地討論可切換貼片天線 34。RF收發(fā)器36耦接至控制器38，控制器38總體上控制RFID貨架讀取器32的操作?？刂破?8還耦接至通信接口 40以及輸入/輸出(“I/O”)接口 42。I/O接口 42 與多個(gè)外圍輸入/輸出裝置中的任一個(gè)相互作用，從而向用戶呈現(xiàn)信息或者從用戶收集信 息。通信接口 40實(shí)現(xiàn)了 RFID讀取器32與通信網(wǎng)絡(luò)(未示出)之間的通信。控制器38還 耦接至存儲(chǔ)器44，存儲(chǔ)器44包含用于控制RFID讀取器32的操作的指令模塊。存儲(chǔ)器44 可以是易失性的或者非易失性的。現(xiàn)在參考圖5，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是正交饋電可切換貼片天線34，其具有方形 金屬貼片46，金屬貼片46位于接地板48上方(即，鄰近但不接觸接地板48)。金屬貼片材 料通常是銅，但是也可以是鋁或者任意其它具有類似電導(dǎo)率的類似金屬。襯底材料的示例 性厚度(貼片與接地板之間的距離)通常是3-6mm，該厚度取決于襯底材料的介電常數(shù)。例 如，典型的介電材料是FR4或者陶瓷。然而，本發(fā)明并不限于此，并且要理解的是可以使用 其它介電材料。兩條微帶傳輸線50a、50b對(duì)可切換貼片天線34進(jìn)行饋電，微帶傳輸線50a、 50b在可切換貼片天線34的正交的邊52a、52b的中點(diǎn)處搭接。開關(guān)器件M被用來依次選 擇饋電線50a或另一饋電線50b，從而電場(chǎng)在單獨(dú)的時(shí)間段在兩種正交的模式下以線性極 化模式工作。金屬貼片46具有方形的幾何形狀，其位于介電襯底56頂部，介電襯底56下 面是接地板48。例如，介電襯底56可以是一側(cè)具有金屬貼片46而相對(duì)側(cè)具有接地板48 的印制電路板。通過開關(guān)討將激勵(lì)信號(hào)每次一條地施加至饋電線50a、50b之一。饋電線 50a、50b應(yīng)該是大致對(duì)稱的，并且具有大致相等的長(zhǎng)度，從而確保饋電線呈現(xiàn)相同的阻抗特 性。另外，貼片46優(yōu)選地大致為方形以確保天線34上方的場(chǎng)在兩個(gè)正交的模式下具有大 致相等的幅值。雖然開關(guān)M在圖5中被示出為小型晶體管(“SOT”)器件，但是可以使用任何適 當(dāng)?shù)呐?。System with Integrated Switched Antenna Array and Multiplexer Electronics (具有集成切換天線陣列和復(fù)用器電子器件的RFID系統(tǒng))”的待 決的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 11/829,315中可以找到示例性開關(guān)，該專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用 的方式并入本文。適合的開關(guān)的另一實(shí)例就是Skyworks AS195-306PHEMT GaAs IC High Power SP5T 0. l_2GHz開關(guān)。然而，本發(fā)明并不限于這些開關(guān)，要理解的是可以使用任意類 似類型的高頻開關(guān)。應(yīng)該注意，進(jìn)行切換期間一般不施加RF功率。進(jìn)行切換的時(shí)序取決于 所用的應(yīng)用。例如，詢問模式可在每個(gè)方向均僅在幾毫秒內(nèi)激活貼片天線34，隨后休眠幾秒 鐘或幾分鐘。另一方面，去激活模式可能很快并且僅僅響應(yīng)于觸發(fā)(例如檢測(cè)到移動(dòng)、手動(dòng) 激活等)而出現(xiàn)?，F(xiàn)在參考圖6，提供了曲線圖58，其示出了表示兩種所關(guān)注操作模式的相對(duì)天線 激勵(lì)。這兩種模式指的是0°相位60 (Phi = 0° )和180°相位62 (Phi = 180° )。通過 計(jì)算機(jī)仿真可以看出，這兩種模式表示了天線34上方得到的場(chǎng)的重要的峰值相位。圖7至圖12分別示出了在天線上方的與近場(chǎng)、輻射近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)相對(duì)應(yīng)的各種距離 2cm,5cm和30cm處的平面上的矢量電場(chǎng)。僅僅針對(duì)供電的x_方位源饋電線50a的情況示 出了場(chǎng)。當(dāng)向y_方位源饋電線50b供電時(shí)，場(chǎng)主要在y_方位上，即，基本上與圖7至圖12 所示的這些場(chǎng)相正交。在圖7至圖12的矢量電場(chǎng)圖中，場(chǎng)的強(qiáng)度與矢量箭狀物的厚度相 關(guān)。換言之，具有粗箭桿和大箭頭的箭狀物表示強(qiáng)場(chǎng)，而具有細(xì)箭桿和小箭頭的箭狀物表示弱場(chǎng)。應(yīng)該注意，利用已有的現(xiàn)有技術(shù)的簡(jiǎn)單線性極化天線，僅僅X或y方位模式是可能 的。根據(jù)本發(fā)明的可切換天線，有利的是，X和y模式都存在。在圖7中，示出了在天線板46上方2cm的距離處的0°相位的近場(chǎng)的矢量場(chǎng)。注 意，電場(chǎng)主要在X-方向上，其中最大的場(chǎng)強(qiáng)沿X-軸接近金屬貼片46的中心。圖8示出了 天線板46上方2cm的距離處的180°相位的近場(chǎng)的矢量場(chǎng)。注意，除了場(chǎng)定位至相反的方 向之外(即改變了極化)，該矢量場(chǎng)幾乎與0°相位產(chǎn)生的矢量場(chǎng)相同。在圖9中，示出了在天線板46上方5cm的距離處的0°相位的輻射近場(chǎng)的矢量場(chǎng)。 5cm處的場(chǎng)強(qiáng)大于2cm處的場(chǎng)強(qiáng)。圖10示出了天線板46上方5cm的距離處的180°相位 的輻射近場(chǎng)的矢量場(chǎng)。同樣，除了極化改變了以外，該矢量場(chǎng)幾乎與0°相位產(chǎn)生的矢量場(chǎng) 相同。在圖11中，示出了在天線板46上方30cm的距離處的0°相位的遠(yuǎn)場(chǎng)的矢量場(chǎng)。 該場(chǎng)是X-方向上的幾乎均勻的場(chǎng)，具有高場(chǎng)強(qiáng)。圖12示出了天線板46上方30cm的距離 處的180°相位的遠(yuǎn)場(chǎng)的矢量場(chǎng)。同樣，除了極化改變了以外，該矢量場(chǎng)幾乎與30cm處的 0°相位產(chǎn)生的矢量場(chǎng)相同。在與圖7至圖12相對(duì)應(yīng)的所有三個(gè)場(chǎng)區(qū)域中，場(chǎng)強(qiáng)主要被定向在χ-方向上，并且 在激勵(lì)波的兩個(gè)相位，僅僅場(chǎng)的極化發(fā)生了改變。在任何情況下都沒有零區(qū)(板上的場(chǎng)消 失的區(qū)域)。通過在X-方向饋電線50a和y_方向饋電線50b之間切換，不管方位如何，都 可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)與貼片天線34鄰近的所有標(biāo)簽。這在諸如貨架讀取器應(yīng)用(其中標(biāo)志是靜 止的，并且在詢問期間會(huì)處于這些弱場(chǎng)區(qū)域中)的情況下尤其有用。出于比較的目的，圖13至圖18分別表示了 2cm、5cm和30cm的高度處針對(duì)圖2 的圓極化天線的兩個(gè)不同相位模式的前述三個(gè)區(qū)域，即，近場(chǎng)、輻射近場(chǎng)以及遠(yuǎn)場(chǎng)。在圖13 中，示出了在天線板46上方2cm的距離處的0°相位的近場(chǎng)的矢量場(chǎng)。注意，相對(duì)于沿著金 屬板22的邊的場(chǎng)強(qiáng)，沿χ-軸的電場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)較弱。圖14示出了天線板46上方2cm的距 離處的180°相位的近場(chǎng)的矢量場(chǎng)。同樣，沿χ-軸的場(chǎng)強(qiáng)較弱。在圖15中，示出了在天線板46上方5cm的距離處的0°相位的輻射近場(chǎng)的矢量 場(chǎng)。圖16示出了天線板46上方5cm的距離處的180°相位的輻射近場(chǎng)的矢量場(chǎng)。雖然 5cm處的沿χ-軸的場(chǎng)強(qiáng)大于2cm處的場(chǎng)強(qiáng)，但是相對(duì)于沿金屬板22的邊的場(chǎng)強(qiáng)，它還是較 弱的。表示圓極化天線的兩種極化模式的圖17和圖18的箭狀物的大小應(yīng)該優(yōu)選地大致相 等。對(duì)于所示的特定示例，軸比，即χ方位和y方位上的E場(chǎng)之比不是1。在圖17中，示出了在天線板46上方30cm的距離處的0°相位的遠(yuǎn)場(chǎng)的矢量場(chǎng)。 該場(chǎng)是在I-方向上的幾乎均勻的場(chǎng)，具有高場(chǎng)強(qiáng)。圖18示出了天線板46上方30cm的距 離處的180°相位的遠(yuǎn)場(chǎng)的矢量場(chǎng)。在這種情況下，雖然矢量場(chǎng)在與0°相位產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)矢 量場(chǎng)相正交的方向上是均勻的，但是應(yīng)該注意的是，相比而言場(chǎng)強(qiáng)顯著地變?nèi)?。利用圓極化天線，近場(chǎng)和輻射近場(chǎng)中存在這樣的區(qū)域，其中在兩種模式中的任一 模式下，不存在接近零的場(chǎng)方位。本發(fā)明的實(shí)施例有利地提供了一種可切換貼片天線，該可切換貼片天線呈現(xiàn)的電 場(chǎng)在近場(chǎng)、輻射近場(chǎng)以及遠(yuǎn)場(chǎng)中在天線上方的所有可能的方位上表現(xiàn)良好。通過在RFID 貨架讀取器中使用可切換貼片天線，天線可以有效地與位于近場(chǎng)、輻射近場(chǎng)以及遠(yuǎn)場(chǎng)中的所有RFID標(biāo)簽通信，而不管方位如何。此外，上述切換貼片天線34還可與美國(guó)專利申請(qǐng) No. 12/331，604的EAS去激活系統(tǒng)結(jié)合使用，從而同時(shí)去激活多個(gè)EAS標(biāo)志。
另外，除非以上做了相反陳述，否則應(yīng)當(dāng)注意所有附圖沒有按照比例繪制。明顯 地，在不脫離本發(fā)明精神或本質(zhì)屬性的情況下，可以以其它特定形式來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，并且相 應(yīng)地，應(yīng)該必須參照所附權(quán)利要求而非前述說明書來指示本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種可切換貼片天線，包括 接地板；金屬貼片，所述金屬貼片位于所述接地板上方但不接觸所述接地板； 至少兩條饋電線，每條饋電線電連接至所述金屬貼片，每條饋電線與至少一條其它饋 電線大致相正交；以及開關(guān)，所述開關(guān)電連接至所述至少兩條饋電線，所述開關(guān)可操作用于在所述至少兩條 饋電線之間依次選擇來激勵(lì)所述可切換貼片天線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可切換貼片天線，進(jìn)一步包括位于所述接地板和所述金屬貼 片之間的介電襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可切換貼片天線，其中所述介電襯底是印制電路板和陶瓷材 料之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可切換貼片天線，其中所述至少兩條饋電線是微帶傳輸線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可切換貼片天線，其中所述微帶傳輸線具有大致相等的長(zhǎng)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可切換貼片天線，其中所述微帶傳輸線大致相互對(duì)稱。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可切換貼片天線，其中所述微帶傳輸線具有相等的阻抗。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可切換貼片天線，其中所述金屬貼片大致上是方形。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可切換貼片天線，其中所述金屬貼片具有兩個(gè)成對(duì)的正交 邊，每個(gè)正交邊具有中點(diǎn)，每條饋電線在正交邊的中點(diǎn)處連接至所述金屬貼片。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可切換貼片天線，其中在預(yù)定時(shí)期中只有一條饋電線是激 活的。
11.一種射頻識(shí)別(“RFID”)貨架讀取器，包括 控制器；與所述控制器電連接的收發(fā)器，所述收發(fā)器可操作用于發(fā)送和接收RF信號(hào)；以及 與所述收發(fā)器電連接的可切換貼片天線，所述可切換貼片天線包括 接地板；金屬貼片，所述金屬貼片被設(shè)置成與所述接地板相鄰但不接觸所述接地板； 至少兩條饋電線，每條饋電線電連接至所述金屬貼片，每條饋電線與至少一條其它饋 電線大致相正交；以及開關(guān)，所述開關(guān)電連接至所述至少兩條饋電線，所述開關(guān)可操作用于在所述至少兩條 饋電線之間依次選擇來激勵(lì)所述可切換貼片天線。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的RFID貨架讀取器，其中所述可切換貼片天線進(jìn)一步包括位 于所述接地板和所述金屬貼片之間的介電襯底。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的RFID貨架讀取器，其中所述至少兩條饋電線是微帶傳輸線。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的RFID貨架讀取器，其中所述微帶傳輸線大致相互對(duì)稱，并 且具有大致相等的長(zhǎng)度。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的RFID貨架讀取器，其中所述微帶傳輸線具有相等的阻抗。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的RFID貨架讀取器，其中所述金屬貼片大致是方形。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的RFID貨架讀取器，其中所述金屬貼片具有兩個(gè)成對(duì)的正交 邊，每個(gè)正交邊具有中點(diǎn)，每條饋電線在正交邊的中點(diǎn)處連接至所述金屬貼片。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的RFID貨架讀取器，其中在預(yù)定時(shí)期中只有一條饋電線是激 活的。
19.一種產(chǎn)生電場(chǎng)的方法，所述方法包括提供一個(gè)可切換貼片天線，所述可切換貼片天線包括 接地板；金屬貼片，所述金屬貼片被設(shè)置成與所述接地板相鄰但不接觸所述接地板； 至少兩條饋電線，每條饋電線電連接至所述金屬貼片，每條饋電線與至少一條其它饋 電線大致相正交；以及開關(guān)，所述開關(guān)電連接至所述至少兩條饋電線，所述開關(guān)可操作用于選擇所述至少兩 條饋電線之一；依次選擇所述至少兩條饋電線之一；以及 向所選的饋電線施加激勵(lì)信號(hào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中在預(yù)定時(shí)期中只有一條饋電線是激活的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可切換貼片天線，其包括接地板、金屬貼片、至少兩條饋電線以及開關(guān)。金屬貼片被設(shè)置成與所述接地板相鄰但不接觸所述接地板。每條饋電線電連接至所述金屬貼片。每條饋電線與至少一條其它饋電線大致相正交。開關(guān)電連接至所述至少兩條饋電線。所述開關(guān)可操作用于在所述至少兩條饋電線之間依次選擇來激勵(lì)可切換貼片天線。
文檔編號(hào)H01Q9/04GK102089928SQ200980126284
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2009年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月7日
發(fā)明者R·L·科普蘭德 申請(qǐng)人:傳感電子有限責(zé)任公司