專(zhuān)利名稱(chēng)：射頻辨識(shí)標(biāo)簽天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種標(biāo)簽天線，尤其涉及一種射頻辨識(shí)(radio frequencyidentification,以下簡(jiǎn)稱(chēng)RFID)標(biāo)簽天線，其可有效地縮小標(biāo)簽天線的尺寸，進(jìn)而使此標(biāo)簽天線易于整合于印刷電路中并內(nèi)藏于電子商品。
背景技術(shù)：
無(wú)線射頻識(shí)別是一種通信技術(shù)，可通過(guò)無(wú)線電信號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫(xiě)相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。隨著無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)的普及，許多手持式電子裝置均內(nèi)建有無(wú)線射頻識(shí)別天線，以記錄有關(guān)于該裝置的信息。無(wú)線射頻識(shí)別天線依工作頻率可分為低頻天線、高頻(high frequency, HF)天線、超高頻(ultra high frequency, UHF)天線以及微波(microwave)天線。低頻天線的工作頻率是125KHz至134KHz，高頻天線的工作頻率是13.56MHz，超高頻天線的工作頻率是介于868MHz至955MHz之間，而微波天線的工作頻率是2.45GHz至5.8GHz。一般而言，內(nèi)建于手持電子裝置中的無(wú)線射頻識(shí)別天線為超高頻天線，而超高頻無(wú)線射頻識(shí)別天線是通過(guò)輻射(radiation)的方式進(jìn)行傳輸。圖1a顯示傳統(tǒng)的射頻辨識(shí)標(biāo)簽10及其阻抗匹配的方法。如圖1所示，射頻辨識(shí)標(biāo)簽10具有一天線本體101及一耦合回形圈102，且天線本體101與耦合回形圈102皆設(shè)置于一基板103的一表面上，且耦合回形圈102具有兩個(gè)饋入點(diǎn)102a與102b。該耦合回形圈102因阻抗匹配的緣故，其本身是一個(gè)小型電感，幾乎不具有輻射功能(該小型耦合回形圈102通常小于天線本體101的30% ),使天線的輸入阻抗帶有足夠的感抗(inductivereactance),以消除芯片所帶有的容抗(capacitive reactance),從而達(dá)成共軛匹配,如果達(dá)成匹配其輸入端口(input port)反射損失(return loss)將如圖1b所示,其阻抗特性如圖2所示(其中天線的輸入阻抗的實(shí)部以Ra表示，虛部以Xa表示，芯片的輸入阻抗的實(shí)部以R。表示，虛部以X。表示。)。由上述可知，傳統(tǒng)的射頻標(biāo)簽天線會(huì)使天線主體容易受到外在因素的干擾，亦不能有效縮減大小來(lái)裝置在小型電子產(chǎn)品中。

發(fā)明內(nèi)容
在一實(shí)施例中,本發(fā)明提供一種RFID標(biāo)簽天線,包括:一基板，具有一第一表面與一第二表面；一饋入結(jié)構(gòu)，設(shè)置于該第一表面；以及一回旋形(rotation)結(jié)構(gòu)，設(shè)置于該第二表面；其中該饋入結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于該回旋形結(jié)構(gòu)，以形成一諧振電路結(jié)構(gòu)。在一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種制作RFID標(biāo)簽天線的方法，包括:提供一基板，且該基板具有一第一表面與一第二表面；以及分別設(shè)置一饋入結(jié)構(gòu)與一回旋形結(jié)構(gòu)于該第一表面與該第二表面；其中該饋入結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于該回旋形結(jié)構(gòu)，以形成一諧振電路結(jié)構(gòu)。


圖1a為傳統(tǒng)先前技藝射頻辨識(shí)標(biāo)簽的示意圖；圖1b為傳統(tǒng)射頻辨識(shí)標(biāo)簽天線的工作頻寬示意圖；圖2為傳統(tǒng)射頻辨識(shí)標(biāo)簽天線與芯片的阻抗匹配示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一 RFID標(biāo)簽天線；圖4a 圖4b為圖3的細(xì)部結(jié)構(gòu)圖；圖5的流程圖為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一制造RFID標(biāo)簽天線的方法；圖6a 圖6b顯示應(yīng)用本發(fā)明的調(diào)整間隙的特性曲線圖；圖7a 圖7b顯示應(yīng)用本發(fā)明的調(diào)整長(zhǎng)度的特性曲線圖；圖8a 圖8b顯示應(yīng)用本發(fā)明的調(diào)整寬度的特性曲線圖；圖9為應(yīng)用本發(fā)明的能量反射系數(shù)圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明10射頻辨識(shí)標(biāo)簽101天線本體102耦合回形圈102a，102b 饋入點(diǎn)103基板3RFID標(biāo)簽天線300基板300a第一表面300b第二表面301饋入結(jié)構(gòu)30 la、30 1b 輸入端口302回旋形結(jié)構(gòu)303諧振電路結(jié)構(gòu)304芯片305接地面gap間隙W, wl寬度L長(zhǎng)度S501 S5O2 步驟
具體實(shí)施例方式為本領(lǐng)域技術(shù)人員能對(duì)本發(fā)明的特征、目的及功能有更進(jìn)一步的認(rèn)知與了解，下文特將本發(fā)明的裝置的相關(guān)細(xì)部結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)的理念原由進(jìn)行說(shuō)明，以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可以了解本發(fā)明的特點(diǎn)，詳細(xì)說(shuō)明陳述如下:圖3為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一 RFID標(biāo)簽天線3,包括:一基板300,其具有一第一表面300a與一第二表面300b ；一饋入結(jié)構(gòu)301,設(shè)置于該第一表面300a ;以及一回旋形結(jié)構(gòu)302，設(shè)置于該第二表面300b ;其中該饋入結(jié)構(gòu)301對(duì)應(yīng)于該回旋形結(jié)構(gòu)302，以形成一諧振電路結(jié)構(gòu)303。另外，饋入結(jié)構(gòu)301及回旋形結(jié)構(gòu)302所組成的RFID簽天線3，可整合于一基板上，且該基板包括至少二層印刷電路。此外，饋入結(jié)構(gòu)301及回旋形結(jié)構(gòu)302可以視為一組諧振電路結(jié)構(gòu)303，故諧振電路結(jié)構(gòu)可等效為具有電源、電阻R1、R2，電感L1、L2與電容C1的等效電路。在實(shí)際設(shè)計(jì)與需求上，可通過(guò)調(diào)整諧振結(jié)構(gòu)，進(jìn)而使諧振頻率鎖定在所需要的UHF頻段(例如，922 928MHz)。圖4a 圖4b為圖3的細(xì)部結(jié)構(gòu)圖。如圖4a所示，可清楚看到上層(第一表面300a)的饋入結(jié)構(gòu)301，且饋入結(jié)構(gòu)301具有至少一輸入端口，而于本實(shí)施例中，饋入結(jié)構(gòu)301具有一第一輸入端口 301a與一第二輸入端口 301b,且第一與第二輸入端口 301a, 301b設(shè)置于饋入結(jié)構(gòu)301之上。一般而言，第一與第二輸入端口 301a與301b通常設(shè)置在饋入結(jié)構(gòu)302的中央，但不受限于此。在本實(shí)施例，饋入結(jié)構(gòu)301為一矩形的回路饋入結(jié)構(gòu)，且此回路饋入結(jié)構(gòu)具有一開(kāi)口 H。雖然于本實(shí)施例，饋入結(jié)構(gòu)301的形狀設(shè)為矩型回路結(jié)構(gòu)，但是實(shí)際上，饋入結(jié)構(gòu)301的形狀可根據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)與需求而有所變化。另外，RFID標(biāo)簽天線3還包括一芯片304，其設(shè)置于該饋入結(jié)構(gòu)301的輸入端口 301a與301b之上。此外，通過(guò)調(diào)整饋入結(jié)構(gòu)301的寬度W，進(jìn)而調(diào)整RFID標(biāo)簽天線的一輸入阻抗并與芯片304形成一阻抗匹配。如圖4b所示，可清楚看到下層(第二表面300b)的回旋形結(jié)構(gòu)302，且回旋形結(jié)構(gòu)302的一端耦接至一接地面305，且回旋形結(jié)構(gòu)302與該接地面間305具有至少一間隙gap。在本實(shí)施例.回旋形結(jié)構(gòu)302間的間隙gap的大小可為相同，且回旋形結(jié)構(gòu)302本體的寬度wl，亦為相同。但是熟悉此技藝人士皆了解，本發(fā)明的回旋結(jié)構(gòu)302之間隙gap與寬度wl的大小，可根據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)與需求而有所變化。回旋形結(jié)構(gòu)302必需與接地面305保持間隙(gap)，并可以通過(guò)調(diào)整該間隙gap的大小，進(jìn)而調(diào)整諧振電路結(jié)構(gòu)303的諧振頻率的大小以及通過(guò)調(diào)整該回旋形結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度L，進(jìn)而調(diào)整諧振電路結(jié)構(gòu)303的諧振頻率的位置，且于本實(shí)施例，長(zhǎng)度L為回旋形結(jié)構(gòu)的兩端的長(zhǎng)度，且此長(zhǎng)度可被調(diào)整以達(dá)到與饋入結(jié)構(gòu)上的芯片虛部阻抗匹配的參數(shù)，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可自行變化而不背離本發(fā)明的范圍。另外，饋入結(jié)構(gòu)301與回旋形結(jié)構(gòu)302的材料可為金屬，例如銅箔。此RFID標(biāo)簽天線3為達(dá)到諧振效果，可由饋入端301部分的矩形回路所形成的耦合器，再通過(guò)與回旋形結(jié)構(gòu)(諧振器)302之間互感效應(yīng)來(lái)進(jìn)行能量的傳遞，藉此才形成一組耦合式的諧振電路?，F(xiàn)在利用圖4a與圖4b作進(jìn)一步說(shuō)明，饋入結(jié)構(gòu)301部分以一矩形形狀為耦合器形狀，為使得在整體的輸入端部分就能夠在虛部阻抗具備電感效應(yīng)來(lái)匹配芯片虛部組抗所呈現(xiàn)的電容效應(yīng)，而在于回旋形結(jié)構(gòu)(諧振器)302部分可以通過(guò)調(diào)控與接地面之間的間隙gap大小來(lái)調(diào)整諧振器中的電容效應(yīng)值，進(jìn)而來(lái)調(diào)整諧振頻率，除此之外，回旋形結(jié)構(gòu)(諧振器)302的長(zhǎng)度L也可調(diào)整其諧振器等效電感值，藉此來(lái)調(diào)整諧振頻率位置。圖5的流程圖為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一制造RFID標(biāo)簽天線的方法，其步驟可搭配圖4a與圖4b說(shuō)明。此方法的步驟包括:(步驟s501)提供一基板300，且該基板300具有一第一表面300a與一第二表面300b ;以及(步驟s502)分別設(shè)置一饋入結(jié)構(gòu)301與一回旋形結(jié)構(gòu)302于該第一表面300a與該第二表面300b,且其中該饋入結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于該回旋形結(jié)構(gòu)，以形成一諧振電路結(jié)構(gòu)。其中饋入結(jié)構(gòu)301具有至少一輸入端口(例如301a與301b)，且饋入結(jié)構(gòu)301為一矩形回路饋入結(jié)構(gòu)，且該矩形回路饋入結(jié)構(gòu)具有一開(kāi)口 H。制造RFID標(biāo)簽天線的方法還包括設(shè)置一芯片304于該饋入結(jié)構(gòu)301的該輸入端口之上，且調(diào)整該饋入結(jié)構(gòu)301的寬度W，進(jìn)而調(diào)整一輸入阻抗并與該芯片形成一阻抗匹配。制造RFID標(biāo)簽天線的方法還包括將該回旋形結(jié)構(gòu)302的一端耦接至一接地面305，且該回旋形結(jié)構(gòu)302與該接地面305間具有至少一間隙gap，且調(diào)整該間隙gap的大小，進(jìn)而調(diào)整該諧振電路結(jié)構(gòu)303的諧振頻率的大小，且更可調(diào)整該回旋形結(jié)構(gòu)303的長(zhǎng)度L，進(jìn)而調(diào)整該諧振電路結(jié)構(gòu)的諧振頻率的位置。且于本實(shí)施例，長(zhǎng)度L為回旋形結(jié)構(gòu)的兩端的長(zhǎng)度，且此長(zhǎng)度可被調(diào)整以達(dá)到與饋入結(jié)構(gòu)上的芯片虛部阻抗匹配的參數(shù)，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可自行變化而不背離本發(fā)明的范圍。此外，本發(fā)明的RFID標(biāo)簽天線3的中心工作頻率由該天線本體的長(zhǎng)度所決定，且天線的實(shí)部阻抗通過(guò)調(diào)整天線本體與耦合器之間的距離，使其與一芯片的實(shí)部阻抗達(dá)成匹配，并且該天線的虛部阻抗通過(guò)調(diào)整耦合器雙端開(kāi)路的長(zhǎng)度，使其與該芯片的虛部阻抗達(dá)成匹配。通過(guò)圖6、圖7與圖8來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證上述所調(diào)整效果，由圖6a與圖6b可以得知通過(guò)調(diào)整間隙gap而改變了諧振本身的等效電容值，進(jìn)而調(diào)整了諧振頻率，gap值越小時(shí)，所形成的電容效應(yīng)值越大，使得頻率向低頻偏移。圖7a與圖7b來(lái)說(shuō)明了調(diào)整L值，來(lái)改變諧振電路的等效電感值，進(jìn)而來(lái)達(dá)到調(diào)整諧振頻率。由圖可知，當(dāng)L值越大時(shí)，所形成的電感效應(yīng)越大，使得頻率向低頻偏移，而在圖8a與圖Sb中便能觀察到調(diào)整其饋入結(jié)構(gòu)(耦合器)寬度(W)來(lái)對(duì)輸入阻抗進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)W越大，得到越大的輸入阻抗值。而本申請(qǐng)相異于現(xiàn)有技術(shù)，本申請(qǐng)不通過(guò)半波長(zhǎng)的物理長(zhǎng)度來(lái)形成諧振條件，使得本申請(qǐng)的天線結(jié)構(gòu)便不受物理?xiàng)l件所限制，有效并大幅縮減所需要的標(biāo)簽天線大小。圖9為應(yīng)用本發(fā)明的能量反射系數(shù)圖(power reflection coefficient, PRC),本發(fā)明可在阻抗匹配的情況下，達(dá)到所需頻帶的操作效果。圖4 五的工作頻率在此以超高頻為例說(shuō)明，但也可調(diào)整第一天線本體的長(zhǎng)度以應(yīng)用于微波電路，使本體工作頻率是
2.45GHz至5.8GHz.其耦合器尺寸也可隨之變化，在此不再贅述。本發(fā)明為一種具有大幅縮小天線結(jié)構(gòu)的射頻辨識(shí)(Radio frequencyidentification, RFID)標(biāo)簽天線,其結(jié)構(gòu)可分為二個(gè)部分:饋入端的回路稱(chēng)合器與福射端的等效諧振電路。而此架構(gòu)下使得天線大小不受其物理長(zhǎng)度所限制，因此，通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)組合來(lái)達(dá)到縮小天線的目的，再利用此諧振電路結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到輻射目的，使得射頻標(biāo)簽可以進(jìn)行信息的傳輸。此本發(fā)明可通過(guò)提供一種天線結(jié)構(gòu)來(lái)有效縮減UHF頻段的標(biāo)簽天線的大小，使之容易整合入印刷電路板中，以記錄小型電子產(chǎn)品的相關(guān)信息。而關(guān)于本發(fā)明的標(biāo)簽天線的制作方法也可通過(guò)印刷電路板空白區(qū)域來(lái)設(shè)計(jì)標(biāo)簽天線，最佳的設(shè)置位置是在印刷電路板的邊緣角落，但仍需視實(shí)際的設(shè)計(jì)與需求為準(zhǔn)。接著，該天線的實(shí)部阻抗可通過(guò)調(diào)整天線的饋入回形圈的大小及形狀來(lái)決定，使其與芯片的實(shí)部阻抗達(dá)成阻配。再來(lái)，該天線的虛阻阻抗可通過(guò)調(diào)整回旋體結(jié)構(gòu)的形狀、總體長(zhǎng)度與接地面的間隙大小，進(jìn)而使其與芯片的虛部阻抗達(dá)成共軛匹配。此外，傳統(tǒng)的天線設(shè)計(jì)是以發(fā)射頻率來(lái)取決天線長(zhǎng)度，然而本發(fā)明采用第零階諧振(Zeroth-Order Resonator)概念,其取得頻率諧振的方式不是由物理長(zhǎng)度限制，而是由等效并聯(lián)的諧振電路元件值決定。然而以上所述僅為本發(fā)明的范例實(shí)施例，當(dāng)不能以之限定本發(fā)明所實(shí)施的范圍。即大凡依本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬于本發(fā)明專(zhuān)利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種射頻辨識(shí)標(biāo)簽天線，包括: 一基板，具有一第一表面與一第二表面； 一饋入結(jié)構(gòu),設(shè)置于該第一表面；以及 一回旋形結(jié)構(gòu)，設(shè)置于該第二表面； 其中該饋入結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于該回旋形結(jié)構(gòu)，以形成一諧振電路結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的射頻辨識(shí)標(biāo)簽天線，其中該饋入結(jié)構(gòu)具有至少一輸入端口。
3.如權(quán)利要求1所述的射頻辨識(shí)標(biāo)簽天線，其中該饋入結(jié)構(gòu)為一矩形饋入結(jié)構(gòu)，且該矩形饋入結(jié)構(gòu)具有一開(kāi)口。
4.如權(quán)利要求2所述的射頻辨識(shí)標(biāo)簽天線，還包括一芯片，其設(shè)置于該饋入結(jié)構(gòu)的該輸入端口之上。
5.如權(quán)利要求4所述的射頻辨識(shí)標(biāo)簽天線，其中通過(guò)調(diào)整該饋入結(jié)構(gòu)的寬度，進(jìn)而調(diào)整一輸入阻抗并與該芯片形成一阻抗匹配。
6.如權(quán)利要求1所述的射頻辨識(shí)標(biāo)簽天線，其中該回旋形結(jié)構(gòu)的一端耦接至一接地面，且該回旋形結(jié)構(gòu)與該接地面間具有至少一間隙。
7.如權(quán)利要求6所述的射頻辨識(shí)標(biāo)簽天線，其中通過(guò)調(diào)整該間隙的大小，進(jìn)而調(diào)整該諧振電路結(jié)構(gòu)的諧振頻率的大小。
8.如權(quán)利要求1所述的射頻辨識(shí)標(biāo)簽天線，其中通過(guò)調(diào)整該回旋形結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度，進(jìn)而調(diào)整該諧振電路結(jié)構(gòu)的諧振頻率的位置。
9.如權(quán)利要求8所述的射頻`辨識(shí)標(biāo)簽天線，其中該長(zhǎng)度為該回旋形結(jié)構(gòu)的兩端的長(zhǎng)度。
10.如權(quán)利要求1所述的射頻辨識(shí)標(biāo)簽天線，其中該基板包括至少二層電路印刷板。
11.一種制作射頻辨識(shí)標(biāo)簽天線的方法，包括: 提供一基板，且該基板具有一第一表面與一第二表面；以及 分別設(shè)置一饋入結(jié)構(gòu)與一回旋形結(jié)構(gòu)于該第一表面與該第二表面； 其中該饋入結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于該回旋形結(jié)構(gòu)，以形成一諧振電路結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求11所述的制作射頻辨識(shí)標(biāo)簽天線的方法，其中該饋入結(jié)構(gòu)具有至少一輸入端口。
13.如權(quán)利要求11所述的制作射頻辨識(shí)標(biāo)簽天線的方法，其中該饋入結(jié)構(gòu)為一矩形饋入結(jié)構(gòu)，且該矩形饋入結(jié)構(gòu)具有一開(kāi)口。
14.如權(quán)利要求12所述的制作射頻辨識(shí)標(biāo)簽天線的方法，還包括: 設(shè)置一芯片于該饋入結(jié)構(gòu)的該輸入端口之上。
15.如權(quán)利要求14所述的制作射頻辨識(shí)標(biāo)簽天線的方法，還包括: 調(diào)整該饋入結(jié)構(gòu)的寬度，進(jìn)而調(diào)整一輸入阻抗并與該芯片形成一阻抗匹配。
16.如權(quán)利要求11所述的制作射頻辨識(shí)標(biāo)簽天線的方法，還包括: 將該回旋形結(jié)構(gòu)的一端耦接至一接地面，且該回旋形結(jié)構(gòu)與該接地面間具有至少一間隙。
17.如權(quán)利要求16所述的制作射頻辨識(shí)標(biāo)簽天線的方法，還包括: 調(diào)整該間隙的大小，進(jìn)而調(diào)整該諧振電路結(jié)構(gòu)的諧振頻率的大小。
18.如權(quán)利要求17所述的制作射頻辨識(shí)標(biāo)簽天線的方法，還包括:調(diào)整該回旋形結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度，進(jìn)而調(diào)整該諧振電路結(jié)構(gòu)的諧振頻率的位置。
19.如權(quán)利要求18所述的制作射頻辨識(shí)標(biāo)簽天線的方法，其中該長(zhǎng)度為該回旋形結(jié)構(gòu)的兩端的長(zhǎng)度。
20.如權(quán)利要求11所述的制作射頻辨識(shí)標(biāo)簽天線的方法，其中該基板包括至少二層電路印刷板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種射頻辨識(shí)(radio frequency identification，RFID)標(biāo)簽天線，包括一基板，具有一第一表面與一第二表面；一饋入結(jié)構(gòu)，設(shè)置于該第一表面；以及一回旋形結(jié)構(gòu)，設(shè)置于該第二表面；其中該饋入結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于該回旋形(rotation)結(jié)構(gòu)，以形成一諧振電路結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01Q1/38GK103107416SQ20121000471
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者范振智, 林佳迪, 唐震寰, 闕圣哲 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院