專(zhuān)利名稱：Rfid讀寫(xiě)器用天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種作為RFID讀寫(xiě)器裝置的天線部的RFID讀寫(xiě)器用天 線，所述RFID讀寫(xiě)器在基于電波方式(950MHz頻帶、2.45GHz頻帶等) 的RFID (Radio Frequency Identification:射頻識(shí)別)系統(tǒng)中，向RFID標(biāo) 簽發(fā)送命令信號(hào)的電波，使其根據(jù)該命令信號(hào)的命令信息，將存儲(chǔ)于RFID 標(biāo)簽內(nèi)的存儲(chǔ)器的標(biāo)簽信息作為讀出信號(hào)，用電波發(fā)送回RFID讀寫(xiě)器(包 括進(jìn)行標(biāo)簽信息的更新或補(bǔ)寫(xiě)時(shí))，所述RFID讀寫(xiě)器接收該電波。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的RFID系統(tǒng)用于居室、工廠及活動(dòng)會(huì)場(chǎng)等限制入內(nèi)區(qū)域中的活 體進(jìn)出室(進(jìn)出場(chǎng))管理和工廠及作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中的物品(物流)管理等，在 要進(jìn)行管理的區(qū)域的門(mén)上設(shè)置RFID讀寫(xiě)器用天線，在所管理的對(duì)象上安裝 或粘貼RFID標(biāo)簽等以進(jìn)行管理(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。另外，在RFID 讀寫(xiě)器用天線的元件中，有如專(zhuān)利文獻(xiàn)1的圖3所示的、輻射導(dǎo)體通過(guò)利 用兩根微帶電路、以兩點(diǎn)供電的方式來(lái)激勵(lì)圓形的貼片導(dǎo)體的貼片天線， 除此以外還有采用以下方式的貼片天線即，雖然使用兩點(diǎn)供電方式，但 輻射元件為方形的貼片導(dǎo)體，且供電電路為同軸電路(例如，參照專(zhuān)利文 獻(xiàn)2);輻射元件為圓形的貼片導(dǎo)體，供電電路為微帶電路，且采用一點(diǎn)供 電方式(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)3);同樣為一點(diǎn)供電方式，但輻射元件為圓 形的貼片導(dǎo)體，且供電電路為同軸電路(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)4及5)等。 此外，如專(zhuān)利文獻(xiàn)l， 3 5所示，在RFID讀寫(xiě)器用天線與RFID標(biāo)簽之間 的通信中，由于因RFID標(biāo)簽的粘貼位置而引起RFID標(biāo)簽的天線元件的角 度不固定的情況較多，所以經(jīng)常為了提高RFID讀寫(xiě)器用天線與RFID標(biāo)簽 之間的通信概率而使用圓偏波的電波。另外，還有在現(xiàn)有的RFID系統(tǒng)中， 在FA (Factory Automation:工廠自動(dòng)化)工廠等的傳送流水線中，進(jìn)行生產(chǎn)工序的履歷管理(例如，放置在傳送帶等傳送系統(tǒng)上、依次經(jīng)過(guò)各工序 進(jìn)行組裝的產(chǎn)品的制造工序管理)，即，更新、追加貼在移動(dòng)的物品上的
RFID標(biāo)簽的標(biāo)簽信息，或者獲取該標(biāo)簽信息(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)l、 6、 7)。
日本國(guó)專(zhuān)利特開(kāi)2006—113869號(hào)公報(bào)(第0017 0026段，圖1 4) [專(zhuān)利文獻(xiàn)2]
日本國(guó)專(zhuān)利特開(kāi)2006 — 279202號(hào)公報(bào)(第0010 0012段，圖1及2) [專(zhuān)利文獻(xiàn)3]
日本國(guó)專(zhuān)利特開(kāi)2006— 180043號(hào)公報(bào)(第0024段，圖4) [專(zhuān)利文獻(xiàn)4]
日本國(guó)專(zhuān)利特開(kāi)2001—237638號(hào)公報(bào)(第0038段，圖4(a)及圖4(b)) [專(zhuān)利文獻(xiàn)5]
日本國(guó)專(zhuān)利特開(kāi)2001 — 52123號(hào)公報(bào)(第0011、 0012段，圖1及2) [專(zhuān)利文獻(xiàn)6]
日本國(guó)專(zhuān)利特開(kāi)2006—155511號(hào)公報(bào)(第0071段，圖2) [專(zhuān)利文獻(xiàn)7]
日本國(guó)專(zhuān)利特開(kāi)2006—172101號(hào)公報(bào)(第0016 0020段，圖1 5) 近年來(lái)，要求基于RFID系統(tǒng)的產(chǎn)品可追蹤性的趨勢(shì)不斷增強(qiáng)。為了 實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品可追蹤性，需要可靠地進(jìn)行制造工序的所有流水線、或與其數(shù) 量接近的流水線的生產(chǎn)工序的履歷管理。因而，即使在流水線工序間隔較 小的工序中，也設(shè)置RFID讀寫(xiě)器用天線，但為了將RFID讀寫(xiě)器用天線密 集排列、或確保安置加工機(jī)械和進(jìn)行加工的操作者的空間，必須盡力避免 RFID讀寫(xiě)器用天線的性能的惡化，并且減少RFID讀寫(xiě)器用天線的尺寸(以 下，若無(wú)特別注釋?zhuān)瑒t尺寸是指RFID讀寫(xiě)器用天線的電波輻射面的面積)。 然而，在專(zhuān)利文獻(xiàn)l， 6所示的信息讀出(管理)系統(tǒng)中，有以下問(wèn)題艮P， 若不考慮各工序間的間隔、RFID讀寫(xiě)器用天線的種類(lèi)、尺寸，而采用專(zhuān)利 文獻(xiàn)7所示的環(huán)狀的天線作為專(zhuān)利文獻(xiàn)1， 6所示的RFID讀寫(xiě)器用天線的 元件，則在流水線工序間隔較小的工序中，難以確保安置加工機(jī)械和進(jìn)行加工的工人的空間以進(jìn)行制造工序管理。
另一方面，專(zhuān)利文獻(xiàn)1-5所記載的RFID讀寫(xiě)器用天線的元件，是在電 介質(zhì)基板的表面配置了輻射導(dǎo)體(圓形或方形的貼片導(dǎo)體)、在背面配置 了接地導(dǎo)體的貼片天線。若為了減小RFID讀寫(xiě)器用天線的尺寸，而使用介 電常數(shù)高的電介質(zhì)基板，則能夠減小貼片天線的諧振器尺寸。即，因?yàn)槟?夠減小輻射導(dǎo)體本身的面積，所以能夠減小RFID讀寫(xiě)器用天線的尺寸。而 且，若采用將同軸線路的外部導(dǎo)體與貼片天線的接地導(dǎo)體電連接、將中心 導(dǎo)體與輻射導(dǎo)體電連接的同軸供電方式，則與微帶供電方式相比，能夠力
圖實(shí)現(xiàn)尺寸的小型化。此外，作為RFID讀寫(xiě)器用天線的元件的貼片天線， 往往不使用介質(zhì)基片而使用空氣層作為電介質(zhì)基板(等效于用輻射導(dǎo)體和 接地導(dǎo)體夾著介電常數(shù)為1的電介質(zhì)層的貼片天線)。
在此，由于貼片天線是諧振型的元件天線，所以若單單提高電介質(zhì)基 板的介電常數(shù)，則會(huì)導(dǎo)致作為諧振器的Q值變高、輻射效率(來(lái)自天線的 輻射功率和提供給天線的功率的比)下降。因此，為了構(gòu)成小型且輻射效
率高的貼片天線，增厚電介質(zhì)基板即可。
然而，當(dāng)增厚了電介質(zhì)基板時(shí)，有以下問(wèn)題即，有可能因環(huán)境溫度 的變動(dòng)而引起的基于電介質(zhì)基板的熱膨脹的厚度變動(dòng)量會(huì)增加，施加在輻 射導(dǎo)體與同軸供電部的中心導(dǎo)體的連接部的應(yīng)力也會(huì)增加，在進(jìn)行焊接的 時(shí)候等情況下產(chǎn)生裂縫等，連接部分的可靠性下降，由于該可靠性的下降 而使RFID讀寫(xiě)器用天線性能惡化或發(fā)生故障。
本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而完成的，其目的在于，提供一種新的 RFID讀寫(xiě)器用天線，該RFID讀寫(xiě)器用天線選擇高介電常數(shù)材料作為以貼 片天線為元件的RFID讀寫(xiě)器用天線的基板，并且，抑制因增厚電介質(zhì)基板 的厚度而產(chǎn)生的RFID讀寫(xiě)器用天線的可靠性的惡化，通過(guò)實(shí)現(xiàn)了貼片天線 的小型化，使得即使在流水線工序間隔較小時(shí)，也能夠密集放置RFID讀寫(xiě) 器用天線，提高抑制因RFID讀寫(xiě)器用天線而使安置加工機(jī)械和進(jìn)行加工的 操作者的空間減少的可能性
發(fā)明內(nèi)容
權(quán)利要求1的發(fā)明的RFID讀寫(xiě)器用天線由電介質(zhì)基板、貫通孔、以 及同軸線路構(gòu)成，與RFID標(biāo)簽進(jìn)行通信，所述電介質(zhì)基板在表面設(shè)置了圓 形或方形的貼片導(dǎo)體，在背面設(shè)置了接地導(dǎo)體，所述貫通孔貫穿所述電介 質(zhì)基板，所述同軸線路具有中心導(dǎo)體和外部導(dǎo)體，所述中心導(dǎo)體插入到所 述貫通孔，與所述貼片導(dǎo)體上的供電部電連接，與所述接地導(dǎo)體電絕緣， 所述外部導(dǎo)體覆蓋所述中心導(dǎo)體的周?chē)钡剿鲭娊橘|(zhì)基板的背面，與所 述接地導(dǎo)體電連接，所述RFID讀寫(xiě)器用天線中，其特征在于，包括多個(gè) 連接輔助單元，該連接輔助單元與所述貼片導(dǎo)體側(cè)的所述中心導(dǎo)體的端部 電連接，向所述貼片導(dǎo)體側(cè)的所述貫通孔的周邊部輻射狀地延伸；以及連 接單元，該連接單元將所述連接輔助單元與所述周邊部電連接。
由此，能夠獲得一種RFID讀寫(xiě)器用天線，該RFID讀寫(xiě)器用天線的多 個(gè)連接輔助單元成為因基于電介質(zhì)基板的熱膨脹所導(dǎo)致的厚度的變動(dòng)而施 加在同軸線路的中心導(dǎo)體與貼片導(dǎo)體的供電部的電連接部分即連接單元的 應(yīng)力的緩沖體，從而提高同軸線路的中心導(dǎo)體與貼片導(dǎo)體的供電部的電連 接的可靠性，抑制因增厚電介質(zhì)基板的厚度而引起的天線性能的惡化。
權(quán)利要求2的發(fā)明的RFID讀寫(xiě)器用天線，是在如權(quán)利要求1所述的 RFID讀寫(xiě)器用天線中，所述連接輔助單元為齒輪型導(dǎo)體。
由此，除了易于與貼片導(dǎo)體側(cè)的中心導(dǎo)體的端部電連接的效果，而且 因基于電介質(zhì)基板的熱膨脹所導(dǎo)致的厚度的變動(dòng)而引起的應(yīng)力均勻地施加 在齒輪的齒的部分，從而更確實(shí)完成作為緩沖體的功能。因而，能夠獲得 提高了同軸線路的中心導(dǎo)體與貼片導(dǎo)體的供電部的電連接的可靠性的、抑 制了因增厚電介質(zhì)基板的厚度所引起的天線性能的惡化的RFID讀寫(xiě)器用 天線。
權(quán)利要求3的發(fā)明的RFID讀寫(xiě)器用天線，是在如權(quán)利要求1所述的 RFID讀寫(xiě)器用天線中，所述連接輔助單元為薄膜導(dǎo)體。
由此，能夠獲得對(duì)于因基于電介質(zhì)基板的熱膨脹所導(dǎo)致的厚度的變動(dòng) 而引起的應(yīng)力所產(chǎn)生的連接輔助單元的變形的容許范圍變大的RFID讀寫(xiě) 器用天線。
權(quán)利要求4的發(fā)明的RFID讀寫(xiě)器用天線，是在如權(quán)利要求1所述的RFID讀寫(xiě)器用天線中，所述中心導(dǎo)體在所述貼片導(dǎo)體側(cè)的端部具有臺(tái)階部 或尖錐部，通過(guò)嵌合或?qū)щ娦哉辰觿⑺鲞B接輔助單元固定并電連接到 該臺(tái)階部或尖錐部。
由此，由于貼片導(dǎo)體與連接輔助單元容易電連接，因此能夠獲得適合
批量生產(chǎn)的RFID讀寫(xiě)器用天線。
權(quán)利要求5的發(fā)明的RFID讀寫(xiě)器用天線，是在如權(quán)利要求1所述的 RFID讀寫(xiě)器用天線中，所述中心導(dǎo)體的插入到所述貫通孔內(nèi)的部分中至少 一部分的直徑大于被所述外部導(dǎo)體覆蓋的部分的直徑。
由此，在增厚電介質(zhì)基板的厚度時(shí)，由于隨著厚度增加而對(duì)于電介質(zhì) 基板的貫通孔內(nèi)的中心導(dǎo)體需要使用較長(zhǎng)的導(dǎo)體，因此，存在隨電介質(zhì)基 板的厚度增加而變大的中心導(dǎo)體的寄生電抗分量對(duì)RFID讀寫(xiě)器用天線的 性能產(chǎn)生不良影響的問(wèn)題，但通過(guò)使同軸線路的中心導(dǎo)體插入到貫通孔內(nèi) 的部分的中心導(dǎo)體的直徑大于被同軸線路的外部導(dǎo)體覆蓋的部分的直徑， 可以獲得抑制貫通孔內(nèi)的中心導(dǎo)體產(chǎn)生的寄生電抗分量、能獲得同軸線路 的電波的良好反射特性、從而能高效地向貼片導(dǎo)體供電的RFID讀寫(xiě)器用天 線。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的RFID讀寫(xiě)器用天線的結(jié)構(gòu)圖。 圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式的RFID讀寫(xiě)器用天線的電介質(zhì)基板表面圖。 圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式的RFID讀寫(xiě)器用天線的結(jié)構(gòu)圖(帶有天線 屏蔽器)。
圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式的RFID讀寫(xiě)器用天線的供電部中的連接輔 助單元的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式的RFID讀寫(xiě)器的輻射方向圖測(cè)定值圖。 圖6是本發(fā)明的實(shí)施方式的RFID讀寫(xiě)器的軸比測(cè)定值圖。 圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式的RFID讀寫(xiě)器的回波損耗測(cè)定值圖。 圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式的RFID讀寫(xiě)器的天線增益測(cè)定值圖。 圖9是RFID讀寫(xiě)器裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖IO是使用了本發(fā)明的實(shí)施方式的RFID寫(xiě)入器天線的生產(chǎn)工序的履 歷管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面，為了更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，參照

用于實(shí)施本發(fā)明的最 佳方式。
實(shí)施方式
下面，利用圖1 3說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是實(shí)施方式的RFID讀 寫(xiě)器用天線的結(jié)構(gòu)圖，圖l(a)是RFID讀寫(xiě)器用天線的概觀圖(上部電介質(zhì) 基板的一部分為透視圖)，圖l(b)是從標(biāo)記在圖l(a)上部的箭頭方向看到的 附加在RFID讀寫(xiě)器用天線的虛線部分的剖視圖，圖2是實(shí)施方式的RFID 讀寫(xiě)器用天線的電介質(zhì)基板表面圖，圖2(a)是RFID讀寫(xiě)器用天線的貼片導(dǎo) 體圖，圖2(b)是RFID讀寫(xiě)器用天線的無(wú)供電元件(帶有退變分離元件)的 貼片導(dǎo)體圖，圖2(c)是RFID讀寫(xiě)器用天線的無(wú)供電元件(無(wú)退變分離元件) 的貼片導(dǎo)體圖，圖3是實(shí)施方式的RFID讀寫(xiě)器用天線的結(jié)構(gòu)圖(帶有天線 屏蔽器)，在圖1 3中，1是RFID讀寫(xiě)器用天線的殼體，2是設(shè)置在殼體 1的厚度為H1的電介質(zhì)基板(在本實(shí)施方式中，舉例表示用4層的電介質(zhì) 所構(gòu)成的多層基板進(jìn)行說(shuō)明)，3是形成在電介質(zhì)基板2的表面的圓形的貼 片導(dǎo)體，3a、 3b是設(shè)置在貼片導(dǎo)體3的切口狀的退變分離元件，4是配置 在電介質(zhì)基板2的背面的接地導(dǎo)體，la是將殼體1與接地導(dǎo)體4連接的殼 體固定螺釘(本實(shí)施方式中，在4處使用了殼體固定螺釘la。其中，圖l(b) 及圖3由于是剖視圖，因此只能在兩處看到殼體固定螺釘la) ， 5是向貼 片導(dǎo)體3的供電部供電的同軸線路，6是在電介質(zhì)基板的背面配置同軸線路 5、并且也兼起到作為同軸線路5的外部導(dǎo)體的功能的同軸連接器，6a是將 同軸連接器6固定在電介質(zhì)基板2的背面并且將同軸連接器6與接地導(dǎo)體4 電連接的同軸固定螺釘(一般，如圖1所示，固定同軸連接器的凸緣部分 的四個(gè)角)，7是貫穿了形成在貼片導(dǎo)體3的供電部與接地導(dǎo)體4之間的電 介質(zhì)基板2的貫通孔，8是插入到貫通孔7內(nèi)的同軸線路5的中心導(dǎo)體(貫 通孔內(nèi)部)，9是與中心導(dǎo)體8電連接的同軸連接器6的內(nèi)部的中心導(dǎo)體(同
8軸連接器內(nèi)部)，10是覆蓋在中心導(dǎo)體9的周?chē)?、如圖l(b)及圖3所示的 同軸連接器6的虛線部分那樣使作為外部導(dǎo)體的同軸連接器6及接地導(dǎo)體4 與中心導(dǎo)體9電絕緣的電介質(zhì)層。這樣一來(lái)，在電介質(zhì)基板2形成貼片天 線。
11是設(shè)置在中心導(dǎo)體8的貼片導(dǎo)體3 —側(cè)的端部(中心導(dǎo)體8的頂端 部)的、中心導(dǎo)體8的直徑縮小了的臺(tái)階狀的凸起部，12是用于將中心導(dǎo) 體8、 9與作為供電部的貫通孔7的貼片導(dǎo)體3 —側(cè)的周邊部電連接的連接 輔助單元，是在中心具有可與凸起部11嵌合的孔的、用銅箔等導(dǎo)電性的薄 膜形成的齒輪型導(dǎo)體，13是設(shè)置在離開(kāi)電介質(zhì)基板2的表面、距離為H2 的位置的上部電介質(zhì)基板，14是形成在上部電介質(zhì)基板13的表面或背面的 作為RFID讀寫(xiě)器用天線的無(wú)供電元件的圓形的上部貼片導(dǎo)體，14a、 14b 是設(shè)置在上部貼片導(dǎo)體14的切口狀的退變分離元件，15是形成在上部電介 質(zhì)基板13的表面或背面的作為RFID讀寫(xiě)器用天線的無(wú)供電元件的圓形的 上部貼片導(dǎo)體(無(wú)退變分離元件)，在本實(shí)施方式中，使用將上部貼片導(dǎo) 體14、 15形成在上部電介質(zhì)基板13的背面的情況進(jìn)行說(shuō)明。16是設(shè)置在 電介質(zhì)基板2和上部電介質(zhì)基板13的四個(gè)角的、起到作為保持兩基板2、 14的距離H2的隔離物的功能的、支承上部電介質(zhì)基板13的圓筒狀的支承 構(gòu)件，16a是插入到4處的支承構(gòu)件16的圓筒內(nèi)的、將電介質(zhì)基板2和上 部電介質(zhì)基板13固定到殼體1的基板固定螺釘，17是覆蓋電介質(zhì)基板2 和上部電介質(zhì)基板13的、固定在殼體1的天線屏蔽器。圖中，相同的標(biāo)號(hào) 表示相同或相當(dāng)部分，將其詳細(xì)的說(shuō)明省略。另外，在后文中，有時(shí)將RFID 讀寫(xiě)器、RFID讀寫(xiě)器用天線、RFID標(biāo)簽分別省略為讀寫(xiě)器、讀寫(xiě)器用天 線、標(biāo)簽。此外，在圖1 3中，有的圖未對(duì)貼片導(dǎo)體部3的供電部和凸起 部11與齒輪型導(dǎo)體12進(jìn)行電連接的導(dǎo)電性粘接劑或齒輪型導(dǎo)體12本身進(jìn) 行圖示(圖l(a)、圖3)，而這是為了使齒輪型導(dǎo)體12的形狀和讀寫(xiě)器用 天線的整體結(jié)構(gòu)清楚。關(guān)于導(dǎo)電性粘接劑和齒輪型導(dǎo)體12的結(jié)構(gòu)和說(shuō)明， 將在讀寫(xiě)器用天線的整體結(jié)構(gòu)的說(shuō)明后進(jìn)行。
圖l(a)所示的讀寫(xiě)器用天線的上部電介質(zhì)基板13的一部分為透視圖 (關(guān)于形成在上部電介質(zhì)基板13的背面的上部貼片導(dǎo)體的細(xì)節(jié)，參照?qǐng)D2(a)和圖2(b))。下面，說(shuō)明讀寫(xiě)器用天線的動(dòng)作。通過(guò)同軸電纜將讀寫(xiě)器裝
置的輸入輸出端子與讀寫(xiě)器用天線的同軸連接器6連接，通過(guò)中心導(dǎo)體8、 9從讀寫(xiě)器裝置向貼片導(dǎo)體3上的供電部(貫通孔7的周邊部)提供RF發(fā) 送信號(hào)用的通信信號(hào)功率，從而激勵(lì)貼片導(dǎo)體3和上部貼片導(dǎo)體14進(jìn)行振 蕩，將圓偏波的電波作為發(fā)送波(RF發(fā)送信號(hào))發(fā)送，在其可讀取的范圍 內(nèi)的標(biāo)簽對(duì)發(fā)送波進(jìn)行接收，并按照該發(fā)送波所包含的命令信號(hào)將返回波 返回。接著，由讀寫(xiě)器用天線來(lái)接收返回波，通過(guò)同軸電纜將所接收的返 回波送到讀寫(xiě)器裝置，從而構(gòu)成RFID系統(tǒng)。此外，對(duì)于RFID系統(tǒng)的應(yīng)用 于生產(chǎn)工序的履歷管理系統(tǒng)，將后述。
在此，形成在離開(kāi)電介質(zhì)基板2距離僅為H2的上部電介質(zhì)基板13的 背面的上部貼片導(dǎo)體14，作為讀寫(xiě)器用天線的無(wú)供電元件進(jìn)行工作，由從 電介質(zhì)基板2的貼片導(dǎo)體3輻射的電波激勵(lì)振蕩，利用來(lái)自各個(gè)貼片導(dǎo)體3 及上部貼片導(dǎo)體14的輻射波來(lái)發(fā)送圓偏波的電波。在供電貼片(貼片導(dǎo)體 3)上配置了無(wú)供電元件的貼片的貼片天線，具有使反射匹配的頻帶變寬和 提高輻射效率的效果。在此，在具有無(wú)供電元件的貼片天線中，決定各個(gè) 直徑和電介質(zhì)基板2的厚度Hl及距離H2，使得供電貼片(貼片導(dǎo)體3) 與無(wú)供電貼片(上部貼片導(dǎo)體14)各自作為獨(dú)立的諧振器進(jìn)行工作，且在 所期望的頻率范圍中力圖實(shí)現(xiàn)反射匹配。此外，關(guān)于圓偏波的合成原理和 退變分離元件的細(xì)節(jié)，由于與發(fā)明內(nèi)容中列舉的專(zhuān)利文獻(xiàn)所記載的內(nèi)容或 公知技術(shù)相同，所以將其省略。
根據(jù)圖l(b)所示的剖視圖，可得知上述貼片導(dǎo)體3的供電部與同軸線 路5的連接關(guān)系，也可得知電介質(zhì)基板2與上部電介質(zhì)基板13的位置關(guān)系。 另外，根據(jù)讀寫(xiě)器用天線的性能要求，也可采用如圖2(c)所示的具有未設(shè) 置退變分離元件的上部貼片導(dǎo)體15的貼片天線(無(wú)供電元件)，而非如圖 2(b)所示的上部貼片導(dǎo)體14具有退變分離元件14a、 14b的貼片天線(無(wú)供 電元件)。而且，根據(jù)讀寫(xiě)器用天線的性能要求，有時(shí)也不需要無(wú)供電元 件(上部電介質(zhì)基板13)本身，在此情況下，由于能夠以不設(shè)置無(wú)供電元 件的結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)，所以與圖l(b)的讀寫(xiě)器用天線相比，成為取消了上部電 介質(zhì)基板13和支承構(gòu)件16的天線結(jié)構(gòu)，讀寫(xiě)器用天線的基板厚度方向的厚度能較薄，由于圖3所示的天線屏蔽器17的厚度也能較薄，因此使讀寫(xiě) 器用天線實(shí)現(xiàn)小型化且重量輕。
圖4是實(shí)施方式的RFID讀寫(xiě)器用天線的供電部中的連接輔助單元的 結(jié)構(gòu)圖，圖4(a)是齒輪型導(dǎo)體的電連接過(guò)程圖，圖4(b)是齒輪型導(dǎo)體向供電
部電連接后的電介質(zhì)基板外觀圖，圖中，相同標(biāo)號(hào)表示相同或相當(dāng)部分， 將其詳細(xì)的說(shuō)明省略。在此，說(shuō)明即使因電介質(zhì)基板變厚而引起的基于熱
膨脹所導(dǎo)致的基板厚度的變動(dòng)幅度增大、也能減小對(duì)供電部與同軸線路的 連接所產(chǎn)生的影響的結(jié)構(gòu)。在圖4(a)中，通過(guò)嵌合和焊料等導(dǎo)電性粘接劑 來(lái)進(jìn)行齒輪型導(dǎo)體12與凸起部11的電連接。雖然也可以僅靠嵌合，但從 電連接的可靠性考慮，使用導(dǎo)電性粘接劑更好。在本實(shí)施方式中，將焊料 用作導(dǎo)電性粘接劑。首先，將中心導(dǎo)體8插入到貫通孔7，使齒輪型導(dǎo)體 12的孔與形成在該中心導(dǎo)體8的頂端部的凸起部11嵌合，在該嵌合部分的 周?chē)M(jìn)行焊接(焊接1)。此時(shí)，若在中心導(dǎo)體8的頂端部與齒輪型導(dǎo)體 12的接觸部分也進(jìn)行焊接，使得焊料包圍所述接觸部分，則可靠性提高接 著，將貼片導(dǎo)體3與從齒輪型導(dǎo)體12的孔輻射狀地延伸的各齒進(jìn)行焊接(焊 接2)。關(guān)于焊接1及2，可以顛倒順序，也可以同時(shí)進(jìn)行。另外，只要齒 輪型導(dǎo)體12的孔與凸起部11能夠嵌合或焊接，則也可以使中心導(dǎo)體8的 頂端部形成為尖錐狀，使用該尖錐狀的尖錐部來(lái)替代凸起部11。此外，圖 2及圖4所示的形成在電介質(zhì)基板2和上部電介質(zhì)基板13的四個(gè)角的孔， 是用于使基板固定螺釘16a通過(guò)的孔。
這樣一來(lái)，通過(guò)齒輪型導(dǎo)體12 (齒輪型導(dǎo)體12的各齒)將同軸線路5 的中心導(dǎo)體8與貼片導(dǎo)體3電連接，從而能夠利用齒輪型導(dǎo)體12 (齒輪型 導(dǎo)體12的各齒)吸收因電介質(zhì)基板2的熱膨脹所引起的施加在同軸線路的 中心導(dǎo)體與貼片導(dǎo)體3的供電部的焊接部的應(yīng)力，抑制在焊接部產(chǎn)生焊料 裂縫的情況。此外，多個(gè)連接輔助單元不限于本實(shí)施方式所說(shuō)明的齒輪型 導(dǎo)體12 (齒輪型導(dǎo)體12的各齒)，只要是向貼片導(dǎo)體3 —側(cè)的貫通孔7 的周邊部放射狀地延伸的導(dǎo)體，則也可以采用十字型、星型、多邊形型， 而且，也可以不在中心導(dǎo)體8的頂端部設(shè)置凸起部11或尖錐部，而鋪設(shè)從 中心導(dǎo)體8的頂端部向貫通孔7的周邊部輻射狀地延伸的多個(gè)金帶那樣的
11較薄導(dǎo)體，進(jìn)行電連接。即，選擇連接輔助單元、使得成為和中心導(dǎo)體8 的頂端部與供電部(貫通孔7的周邊部)連續(xù)地電連接的狀態(tài)等效的狀態(tài) 即可。
對(duì)于圖1 4中的讀寫(xiě)器用天線，圖示了下述的情況即，為了抑制隨
電介質(zhì)基板3的厚度增加而變大的貫通孔7內(nèi)的中心導(dǎo)體8的寄生電抗分 量，獲得良好的反射特性，高效地向貼片導(dǎo)體供電，而使插入到同軸線路5 的貫通孔7內(nèi)的中心導(dǎo)體8的直徑大于被同軸線路的外部導(dǎo)體覆蓋的中心 導(dǎo)體9的直徑，但只要根據(jù)反射特性的性能要求選擇中心導(dǎo)體8與中心導(dǎo) 體9的直徑的關(guān)系即可，根據(jù)情況也可以使中心導(dǎo)體8與中心導(dǎo)體9的直 徑相同或?yàn)橐惑w型(與現(xiàn)有的同軸線路相同)。
接著，說(shuō)明能夠利用本實(shí)施方式的發(fā)明來(lái)解決中心導(dǎo)體8的直徑較大 或中心導(dǎo)體8與中心導(dǎo)體9為一體型且直徑較大時(shí)產(chǎn)生的問(wèn)題。若在中心 導(dǎo)體8的直徑較大或中心導(dǎo)體8與中心導(dǎo)體9為一體型的中心導(dǎo)體直徑較 大時(shí)，將作為供電部的電介質(zhì)基板2的表面?zhèn)鹊呢炌?的周邊部與中心 導(dǎo)體進(jìn)行焊接，則由于作為中心導(dǎo)體的芯線較粗，所以焊接時(shí)難以加熱焊 料，從焊烙鐵向焊料、貫通孔7的周邊部和芯線施加熱量的時(shí)間變長(zhǎng)。因 而，焊接的作業(yè)效率惡化，而且由于為了焊接而持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間對(duì)電介質(zhì)基 板3進(jìn)行加熱，所以有可能電介質(zhì)基板3發(fā)生變質(zhì)，電介質(zhì)基板3的電特 性惡化。然而，在本實(shí)施方式的發(fā)明中，由于使用由銅箔的齒輪型導(dǎo)體12、 或十字型、星型、多邊形型等從中心導(dǎo)體8的頂端部向貫通孔7的周邊部 放射狀地延伸的多個(gè)較薄導(dǎo)體形成的連接輔助單元，用于貫通孔7的周邊 部與中心導(dǎo)體的電連接，所以如圖4所示，由于部分地向連接輔助單元進(jìn) 行焊接，而不在中心導(dǎo)體8的頂端部的周?chē)麄€(gè)涂敷焊料，因此局部地施 加熱量即可，操作性好，能夠?qū)?duì)基板變質(zhì)的影響抑制到最小程度。
將本實(shí)施方式的發(fā)明應(yīng)用于在950MHz頻帶利用的RFID系統(tǒng)的讀寫(xiě) 器用天線，在相同條件下制作三臺(tái)尺寸約為110mm正方形(厚度約40mm) 的讀寫(xiě)器用天線，并分別測(cè)定其性能。圖5是實(shí)施方式的RFID讀寫(xiě)器的輻 射方向圖測(cè)定值圖，圖6是實(shí)施方式的RFID讀寫(xiě)器的軸比測(cè)定值圖，圖7 是實(shí)施方式的RFID讀寫(xiě)器的回波損耗測(cè)定值圖，圖8是實(shí)施方式的RFID讀寫(xiě)器的天線增益測(cè)定值圖，ANT01 ANT03是所試制的3臺(tái)讀寫(xiě)器用天 線的識(shí)別號(hào)碼。所試制的3臺(tái)讀寫(xiě)器用天線都在953MHz滿足以下特性 即，根據(jù)圖5的箭頭所示的-3dB波束寬度約為100deg，根據(jù)圖6的箭頭所
示的波束寬度的范圍內(nèi)具有2.4dB以下的軸比，所以可得知在較寬角度范 圍中讀寫(xiě)器用天線的輻射波的軸比良好。接著，由于可得知所試制的3臺(tái)
讀寫(xiě)器用天線都在952 954MHz范圍中滿足以下特性即，根據(jù)圖7其回 波損耗大約為-25dB，根據(jù)圖8其天線增益為5.3dBi以上，所以根據(jù)圖5 圖8的測(cè)定值可得知，與現(xiàn)有的不使用基材而使用空氣層作為電介質(zhì)基板 的、尺寸約為210mm正方形(厚度約20mm)的讀寫(xiě)器用天線比較，能 夠維持性能，并且將天線面的一邊的長(zhǎng)度大約減小到一半，將天線面面積 大約減少到1/3至1/4。
利用圖9及圖10，表示將作為本實(shí)施方式的發(fā)明的RFID寫(xiě)入器天線 應(yīng)用于FA等流水線的生產(chǎn)工序的履歷管理系統(tǒng)的示例。為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，將 工序限定成工程1 工程4來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。圖9是RFID讀寫(xiě)器裝置的結(jié)構(gòu)圖。 在圖中，18是與讀寫(xiě)器裝置通過(guò)同軸電纜連接的4個(gè)讀寫(xiě)器用天線，分別 為讀寫(xiě)器用天線18a d。 19是對(duì)讀寫(xiě)器用天線17a 17d與RF部的連接依 次進(jìn)行切換的分時(shí)控制開(kāi)關(guān)。切換的時(shí)間間隔可根據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用情況進(jìn)行 變更，但由于在產(chǎn)品通過(guò)一個(gè)工序的時(shí)間("工序通過(guò)時(shí)間"，產(chǎn)品在該 工序中存在的時(shí)間)內(nèi)需要至少讀取一次ID信息，所以需要以比所述工序 通過(guò)時(shí)間足夠短的時(shí)間進(jìn)行切換。20是產(chǎn)生RF發(fā)送信號(hào)的發(fā)送部。該發(fā) 送部由調(diào)制部和功率放大器構(gòu)成，所述調(diào)制部利用來(lái)自局部信號(hào)發(fā)送器(下 文省略為"局發(fā)")的局發(fā)信號(hào)，對(duì)作為基帶信號(hào)的標(biāo)簽命令數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào) 制并輸出，所述功率放大器對(duì)該調(diào)制信號(hào)進(jìn)行高頻功率放大，并輸出RF 發(fā)送信號(hào)。該RF發(fā)送信號(hào)經(jīng)由循環(huán)器、分時(shí)控制開(kāi)關(guān)19，向讀寫(xiě)器用天 線17a 17d發(fā)送。21是進(jìn)行RF接收信號(hào)的接收處理的接收部。該接收部 由低噪聲放大器、解調(diào)部442、以及電平檢測(cè)器構(gòu)成，所述低噪聲放大器對(duì) 來(lái)自循環(huán)器的RF接收信號(hào)進(jìn)行放大并輸出，所述解調(diào)部442利用局發(fā)信號(hào)， 對(duì)作為基帶信號(hào)的解調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)并輸出，所述電平檢測(cè)器生成表示接 收信號(hào)的強(qiáng)度的RSSI (Received SignaH2 Strength Indicator:接收信號(hào)強(qiáng)度
13指示符)信號(hào)。
22是生成對(duì)標(biāo)簽的讀取指示的命令信號(hào)的命令數(shù)據(jù)生成部，23是識(shí)別 所讀入的標(biāo)簽的ID信息的標(biāo)簽ID識(shí)別部，24是判定在所選擇的工序區(qū)域 內(nèi)有無(wú)標(biāo)簽的判定部，25是控制分時(shí)控制開(kāi)關(guān)42的切換的開(kāi)關(guān)控制部，由 這些部來(lái)構(gòu)成基帶部。26是發(fā)送用于控制讀寫(xiě)器裝置的動(dòng)作的各種工序參 數(shù)的工序參數(shù)設(shè)定部。作為工序參數(shù)，有傳送系統(tǒng)(傳送帶)的移動(dòng)方向、 移動(dòng)速度、成為接收電平判定的閾值的基準(zhǔn)值等。27是從讀寫(xiě)器裝置接收 標(biāo)簽的ID信息、進(jìn)行生產(chǎn)工序的履歷管理的履歷管理部。由工序參數(shù)設(shè)定 部26和履歷管理部27構(gòu)成信號(hào)處理部。信號(hào)處理部可以用專(zhuān)用的信號(hào)處 理裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以對(duì)通用的PC安裝信號(hào)處理軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖中，相同 的標(biāo)號(hào)表示相同或相當(dāng)部分，將其詳細(xì)的說(shuō)明省略。
圖10是使用了實(shí)施方式的RFID寫(xiě)入器天線的生產(chǎn)工序的履歷管理系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。28是例如利用傳送帶等傳送裝置、依次流過(guò)各工序而在各工 序中被實(shí)施預(yù)定的生產(chǎn)處理(組裝、檢査等)的產(chǎn)品。按"工序1 —工序2 —工序3 —工序4"的順序?qū)Ξa(chǎn)品28實(shí)施各工序中的處理。29是粘貼在產(chǎn) 品28上的RFID標(biāo)簽，在內(nèi)部的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有識(shí)別該標(biāo)簽的ID信息 (TAG1、 TAG2等分配給每個(gè)標(biāo)簽的標(biāo)號(hào))。該ID (Identification:識(shí)別) 信息對(duì)每個(gè)標(biāo)簽都不同。若對(duì)產(chǎn)品粘貼了標(biāo)簽，則產(chǎn)品與標(biāo)簽以一對(duì)一的 方式相對(duì)應(yīng)，ID信息成為產(chǎn)品識(shí)別信息。在標(biāo)簽中內(nèi)置有用于與讀寫(xiě)器 間進(jìn)行RF信號(hào)的發(fā)送接收的天線元件；存儲(chǔ)標(biāo)簽信息的存儲(chǔ)器；以及發(fā)送 接收電路等所需的電子電路元件。雖然圖9示出讀寫(xiě)器裝置、信號(hào)處理部、 讀寫(xiě)器用天線17a 17d，但讀寫(xiě)器用天線17a 17d具有與標(biāo)簽29間進(jìn)行 RF信號(hào)的發(fā)送接收的指向特性，在各工序區(qū)域中至少配置一個(gè)讀寫(xiě)器用天 線17。對(duì)于各讀寫(xiě)器用天線17a 17d，使其覆蓋各工序區(qū)域來(lái)決定天線的 方向及離開(kāi)產(chǎn)品傳送裝置的距離，從而進(jìn)行配置。圖10中，在各工序區(qū)域 的中央配置有正對(duì)著產(chǎn)品的移動(dòng)方向的天線。天線的指向特性表示正面方 向上的峰值，具有大致左右對(duì)稱的特性。圖中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同或相 當(dāng)部分，將其詳細(xì)的說(shuō)明省略。
接著，說(shuō)明使用了作為本實(shí)施方式的發(fā)明的RFID寫(xiě)入器天線的生產(chǎn)工序的履歷管理系統(tǒng)的動(dòng)作。在該履歷管理系統(tǒng)中，讀寫(xiě)器用天線17的切 換與產(chǎn)品的工序流相同，按照"工序1 —工序2—工序3 —工序4—工序1 —工序2—…"的順序，每隔預(yù)定時(shí)間巡回性地進(jìn)行切換。在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)， 通過(guò)信號(hào)處理器對(duì)讀寫(xiě)器裝置進(jìn)行工序參數(shù)的初始設(shè)定。其后，對(duì)系統(tǒng)結(jié) 束一直進(jìn)行監(jiān)視。作為讀寫(xiě)器裝置的動(dòng)作，首先選擇第一工序1中的讀寫(xiě) 器用天線17a。基于來(lái)自開(kāi)關(guān)控制部25的控制指令，分時(shí)控制開(kāi)關(guān)19將 RF部與讀寫(xiě)器用天線17a連接，對(duì)所選擇的工序1區(qū)域中的標(biāo)簽的ID信 息進(jìn)行讀出處理。標(biāo)簽命令生成部22所生成的讀取信號(hào)，在發(fā)送部20中 進(jìn)行調(diào)制和放大，成為RF信號(hào)，經(jīng)由循環(huán)器、分時(shí)控制開(kāi)關(guān)19，通過(guò)讀 寫(xiě)器用天線17a，在工序1區(qū)域內(nèi)作為讀取電波信號(hào)發(fā)射，對(duì)標(biāo)簽28進(jìn)行 訪問(wèn)。該動(dòng)作進(jìn)行預(yù)定的時(shí)間，直至切換到下一天線為止。然后，按照"工 序l 工序2—工序3 —工序4—工序1 —工序2—…"的順序，每隔預(yù)定時(shí) 間巡回性地對(duì)讀寫(xiě)器用天線17進(jìn)行切換。
這樣，由于本實(shí)施方式的讀寫(xiě)器用天線能夠在使用了現(xiàn)有的讀寫(xiě)器用 天線的生產(chǎn)工序的履歷管理系統(tǒng)中應(yīng)用，所以本實(shí)施方式中的讀寫(xiě)器用天 線與不使用基材而使用空氣層作為現(xiàn)有的電介質(zhì)基板的讀寫(xiě)器相比，天線 面的一邊的長(zhǎng)度約變?yōu)橐话耄炀€面面積約變?yōu)?/3至1/4，因此，即使在 流水線工序間隔較小的工序中，也可設(shè)置讀寫(xiě)器用天線，能夠密集排列讀 寫(xiě)器用天線，或確保安置加工機(jī)械和進(jìn)行加工的操作者的空間。因而，若 使用本實(shí)施方式的讀寫(xiě)器用天線，則能夠可靠地進(jìn)行生產(chǎn)工序的所有流水 線、或與其數(shù)量接近的流水線的生產(chǎn)工序管理。另外，在本實(shí)施方式和附 圖中，自始至終是通過(guò)輻射元件為圓形的貼片導(dǎo)體、且為1點(diǎn)供電方式的 讀寫(xiě)器用天線進(jìn)行了說(shuō)明，但貼片導(dǎo)體的形狀也可以是方形，也可以釆用2
點(diǎn)供電方式，當(dāng)然這樣也能夠?qū)崿F(xiàn)本實(shí)施方式的發(fā)明。 工業(yè)上的實(shí)用性
如上所述，本發(fā)明的RFID讀寫(xiě)器用天線涉及與RFID標(biāo)簽進(jìn)行通信的 RFID讀寫(xiě)器裝置的天線部的結(jié)構(gòu)，適合在用于居室、工廠及活動(dòng)會(huì)場(chǎng)等限 制入內(nèi)區(qū)域中的活體進(jìn)出室(進(jìn)出場(chǎng))管理或工廠及作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的物品(物
15流)管理等的RFID系統(tǒng)中使用。
權(quán)利要求
1.一種RFID讀寫(xiě)器用天線，由電介質(zhì)基板、貫通孔、以及同軸線路構(gòu)成，與RFID標(biāo)簽進(jìn)行通信，所述電介質(zhì)基板在表面設(shè)置了圓形或方形的貼片導(dǎo)體，在背面設(shè)置了接地導(dǎo)體，所述貫通孔貫穿所述電介質(zhì)基板，所述同軸線路具有中心導(dǎo)體和外部導(dǎo)體，所述中心導(dǎo)體插入到所述貫通孔、與所述貼片導(dǎo)體上的供電點(diǎn)電連接，與所述接地導(dǎo)體電絕緣，所述外部導(dǎo)體覆蓋所述中心導(dǎo)體的周?chē)钡剿鲭娊橘|(zhì)基板的背面，與所述接地導(dǎo)體電連接，所述RFID讀寫(xiě)器用天線中，其特征在于，包括多個(gè)連接輔助單元，該連接輔助單元與所述貼片導(dǎo)體側(cè)的所述中心導(dǎo)體的端部電連接，向所述貼片導(dǎo)體側(cè)的所述貫通孔的周邊部輻射狀地延伸；以及連接單元，該連接單元將所述連接輔助單元與所述周邊部電連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的RFID讀寫(xiě)器用天線，其特征在于，所述連接輔助單元為齒輪型導(dǎo)體。
3. 如權(quán)利要求1所述的RFID讀寫(xiě)器用天線，其特征在于，所述連接輔助單元為薄膜導(dǎo)體。
4. 如權(quán)利要求1所述的RFID讀寫(xiě)器用天線，其特征在于，所述中心導(dǎo)體在所述貼片導(dǎo)體側(cè)的端部具有臺(tái)階部或尖錐部，通過(guò)嵌合或?qū)щ娦哉辰觿⑺鲞B接輔助單元固定并電連接到所述臺(tái)階部或尖錐部。
5. 如權(quán)利要求1所述的RFID讀寫(xiě)器用天線，其特征在于，所述中心導(dǎo)體的插入到所述貫通孔內(nèi)的部分中至少一部分的直徑大于被所述外部導(dǎo)體覆蓋的部分的直徑。
全文摘要
在本發(fā)明的RFID讀寫(xiě)器用天線中設(shè)置了多個(gè)連接輔助單元(12)，該連接輔助單元(12)與貼片導(dǎo)體(3)一側(cè)的同軸線路(5)的中心導(dǎo)體(8)的端部電連接，向貼片導(dǎo)體(3)一側(cè)的貫通孔(7)的周邊部輻射狀地延伸。連接輔助單元(12)與貫通孔(7)的周邊部通過(guò)嵌合或?qū)щ娦哉辰觿╇娺B接。
文檔編號(hào)G06K17/00GK101689708SQ20088002421
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月9日
發(fā)明者佐野博一, 大角德壽, 峰利加子, 水野友宏 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社