專利名稱：Rfid讀取器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開的方案涉及一種射頻識別(RIFD)讀取器。
背景技術(shù)：
射頻識別(RIFD)是一種提供能夠通過利用射頻(RF)傳輸識別附著至物體的標簽來識別、跟蹤和控制遠程物體的基礎(chǔ)的技術(shù)。RFID是一種通過將微型芯片和天線附著至物體來識別物體的使用無線電波的非接觸式自動識別技術(shù)。在RFID中，通?？梢宰R別物體而不管物體的封裝狀態(tài)、物體的表面的材料、環(huán)境變化的存在等。另外，與現(xiàn)有的條碼系統(tǒng)相比，RFID具有大量信息交換、長識別距離和除金屬之外的障礙物傳輸?shù)膬?yōu)點。由于諸多優(yōu)點，RFID作為工業(yè)領(lǐng)域的下一代技術(shù)近來已經(jīng)成為關(guān)注的焦點。RFID 系統(tǒng)使用包括低頻(125kHz、135kHz)、高頻(13. 56MHz)、超高頻(433MHz、 860MHz至960MHz)和微波0.4GHz)的各種頻帶，并且這些頻帶的使用和應(yīng)用彼此不同。在這些頻帶中，由于長距離信號傳輸和相對高速傳輸，超高頻帶擴展到包括配送和后勤的所有生活領(lǐng)域。RFID系統(tǒng)通常包括RFID讀取器和標簽。RFID讀取器設(shè)置有嵌入式天線或外置式天線。天線通過發(fā)射有源信號形成電磁波，即，RF場。如果標簽進入RF場，則標簽接收從 RFID讀取器的天線發(fā)射的有源信號并且利用接收到的有源信號將存儲在標簽中的信息發(fā)送到RFID讀取器。然后，RFID讀取器接收并分析由標簽發(fā)送的信息，從而獲取標簽所附著的物體的標識(ID)信息。由RFID讀取器獲取的物體的ID信息提供了能夠有效地用于后勤/配送管理的基礎(chǔ)，其中后勤/配送管理包括配送、裝配、價格變更、銷售等。然而，在標簽和RFID讀取器之間的通信中，無線電波環(huán)境發(fā)生變化，例如，由經(jīng)過 RF場的標簽的位置和速度、附著有標簽的物體的封裝材料、地面等引起的反射波的存在。根據(jù)無線電波環(huán)境的變化，產(chǎn)生了由RFID接收到的數(shù)據(jù)的出錯率、穩(wěn)定性、識別距離等的差別。因此，所述差別變成降低電子標簽的識別率以及降低RFID系統(tǒng)的可靠性的主要原因。

發(fā)明內(nèi)容
本公開的實施例提供了一種RFID讀取器，所述RFID讀取器能夠通過動態(tài)地控制 RFID讀取器的天線輻射方向圖來擴展標簽的識別范圍并且通過降低接收數(shù)據(jù)的出錯率而與標簽穩(wěn)定地通信。根據(jù)本公開的一個方案，提供一種RFID讀取器，所述RFID讀取器包括天線單元， 其配置為將輸入的RF信號分配成多個信號并且通過將分配信號的振幅或相位設(shè)定為彼此不同而分別通過多個天線來發(fā)送分配信號；以及信號處理單元，其通過一個傳輸線連接至所述天線單元，所述信號處理單元將附加有DC信號的RF信號發(fā)送到天線單元。在本公開的一些示例性實施例中，所述天線單元可以包括RF/DC分離器，其配置為接收來自所述信號處理單元的RF信號以便分開輸出DC信號和RF信號；RF分配器，其配置為將由RF/DC分離器輸入的RF信號分配成多個信號；以及多個移相器，其配置為調(diào)節(jié)由 RF分配器輸入的多個信號的相位。在本公開的一些示例性實施例中，天線單元可以包括RF/DC分離器，其配置為接收來自信號處理單元的RF信號以便分開輸出DC信號和RF信號；RF分配器，其配置為將由 RF/DC分離器輸入的RF信號分配成多個信號；多個移幅器(amplitude shifter)，其配置為調(diào)節(jié)由RF分配器輸入的多個信號的振幅；以及多個移相器，其配置為調(diào)節(jié)分別由移幅器輸入的多個信號的相位。在本公開的一些示例性實施例中，天線單元可以包括RF/DC分離器，其配置為接收來自信號處理單元的RF信號以便分開輸出DC信號和RF信號；RF分配器，其配置為將由 RF/DC分離器輸入的RF信號分配成多個信號；多個移相器，其配置為調(diào)節(jié)由RF分配器輸入的多個信號的相位；以及多個移幅器，其配置為調(diào)節(jié)分別由移相器輸入的多個信號的振幅。在本公開的一些示例性實施例中，天線單元可以包括包絡(luò)檢測器，其配置為檢測由RF/DC分離器輸入的RF信號的包絡(luò)電平；以及天線控制器，其配置為利用由包絡(luò)檢測器施加的信號作為控制信號來控制移幅器和移相器。在本公開的一些示例性實施例中，天線控制器可以利用由RF/DC分離器輸入的DC 信號作為驅(qū)動電源。在本公開的一些示例性實施例中，信號處理單元可以包括RF發(fā)送/接收單元，其通過一個傳輸線連接至天線單元，所述RF發(fā)送/接收單元將通過對基帶信號執(zhí)行上變頻而獲得的RF信號發(fā)送到天線單元或者執(zhí)行由天線單元輸入的RF信號到基帶信號的下變頻； 以及控制器，其電連接至RF發(fā)送/接收單元，所述控制器生成用于調(diào)節(jié)分配信號的振幅或相位的控制信號。在本公開的一些示例性實施例中，所述控制器利用振幅調(diào)制方式生成控制信號。在本公開的一些示例性實施例中，RF發(fā)送/接收單元包括DC電平移位器，所述DC 電平移位器配置為將附加有DC信號的上變頻后的RF信號發(fā)送到天線單元。


通過下面結(jié)合附圖對實施例的說明，本公開的這些和/或其它的方案和優(yōu)點將變得顯而易見且更易于理解，其中圖1為示出根據(jù)本公開的實施例的RFID讀取器的構(gòu)造的框圖；圖2為示出圖1中的RF發(fā)送/接收單元的構(gòu)造的框圖；以及圖3為示出圖1中的天線單元的構(gòu)造的框圖。
具體實施例方式下文中，將參考附圖詳細地說明本公開的示例性實施例。圖1為示出根據(jù)本公開的實施例的RFID讀取器的構(gòu)造的框圖。參考圖1，RFID讀取器包括信號處理單元和天線單元300，所述信號處理單元具有控制器100和RF發(fā)送/接收單元200。天線單元300通過多個接插天線發(fā)送/接收RF信號。多個接插天線中的每一個連接至移相器和移幅器，從而動態(tài)地控制天線的輻射方向圖。
RF發(fā)送/接收單元200執(zhí)行RF信號的上變頻/下變頻功能。也就是說，RF發(fā)送 /接收單元200包括RF接收單元和RF發(fā)送單元。RF接收單元去除通過天線單元接收到的 RF信號的噪聲成分并且僅對期望頻帶內(nèi)的信號進行放大。然后，RF接收單元對放大后的信號執(zhí)行下變頻并且將下變頻后的信號輸出到控制器100。RF發(fā)送單元執(zhí)行由控制器100輸入的數(shù)據(jù)到RF信號的上變頻。然后，RF發(fā)送單元將上變頻后的信號輸出到天線單元300。控制器100對由RF接收單元接收到的信號進行解調(diào)，或?qū)⒄{(diào)制后的信號發(fā)送到RF 發(fā)送/接收單元200?？刂破?00通過通信協(xié)議來控制RFID讀取器和標簽之間的無線電通信，并且向標簽周期性地發(fā)送信息請求信號。控制器100分析并提取標簽識別信息。另外，控制器100 生成用于控制天線單元300的移相器和移幅器的信號。圖2為示出圖1中的RF發(fā)送/接收單元的構(gòu)造的框圖。參考圖2，RF發(fā)送/接收單元200包括RF發(fā)送單元210、DC電平移位器220、RF接收單元230和雙工器240。RF發(fā)送單元210包括混頻器211、功率放大器(PA) 212和帶通濾波器(BPF)213。 混頻器211對基帶信號執(zhí)行到RF信號的上變頻，并且PA 212對RF信號進行放大以具有足以在RFID和標簽之間通信的功率。BPF 213去除不必要的頻率成分并且僅輸出期望頻帶內(nèi)的信號。RF接收單元230包括BPF 233、低噪聲放大器(LNA) 232和混頻器231。BPF 233 去除不必要的頻率成分并且僅輸出期望頻帶內(nèi)的信號。LNA 232限制BPF 233的輸出信號的噪聲成分并且將受限制的輸出信號放大到具有控制器100能夠處理的大小的信號。混頻器231執(zhí)行RF信號到基帶信號的下變頻。DC電平移位器220對從RF發(fā)送單元210輸出的RF信號進行升壓。也就是說，DC 電平移位器220輸出通過對輸入的RF信號附加DC電壓而獲得的RF信號。DC電壓與RF信號結(jié)合并且通過一個傳輸線被發(fā)送到天線單元300。因此，DC電壓用作驅(qū)動天線單元300 的電源。雙工器240將信號分別發(fā)送到發(fā)送終端的路徑和接收終端的路徑。雙工器為BPF 并且具有三個端口。DC電平移位器220和RF接收單元的BPF 233分別連接至雙工器240 的兩個端口，并且天線單元300連接至雙工器240的中央端口。因此，從DC電平移位器220 輸出的信號僅被發(fā)送到天線單元300，并且通過天線單元300接收到的信號僅被發(fā)送到RF 接收單元230的BPF233。圖3為示出圖1中的天線單元的構(gòu)造的框圖。參考圖3，天線單元300包括RF/DC分離器310、包絡(luò)檢測器320、RF分配器330、 移幅器340、移相器350、天線控制器360和多個接插天線。RF/DC分離器310接收由DC電平移位器220升壓的RF信號。RF/DC分離器310 將DC電壓成分與升壓后的RF信號分離并且將DC電壓作為驅(qū)動電源提供給移幅器340、移相器350和天線控制器360。包絡(luò)檢測器320接收由RF/DC分離器310去除了 DC成分的RF信號。包絡(luò)檢測器 320通過檢測AM調(diào)制信號的包絡(luò)電平對在控制器100中生成的控制信號進行解碼。包絡(luò)檢測器320的輸出信號施加到天線控制器360上。
由RF/DC分離器310去除了 DC成分的RF信號施加到RF分配器330上。RF分配器330分別通過多個傳輸線將RF信號發(fā)送到移幅器340。移幅器340和移相器350通過控制天線的輻射方向圖來提高RFID讀取器的標簽識別率。移幅器340分別輸出具有不同振幅的RF信號。移相器350以電的方式或物理方式產(chǎn)生相位差。例如，移相器350可以利用諸如電容器的集總元件以電的方式產(chǎn)生相位差，或者可以通過變換微帶傳輸線(分布元件 (distributed element))的物理長度來產(chǎn)生相位差。移相器350控制分別通過多個接插天線發(fā)送的RF信號的相位以使所述相位彼此不同。相位控制能夠根據(jù)RFID讀取器和標簽之間的通信環(huán)境的變化等來改善接收率的下降。例如，如果在RFID標簽沿其移動的路徑上的一方向上存在金屬壁，則直接從RFID標簽接收到的信號和通過由金屬壁反射而接收到的信號具有彼此不同的相位。設(shè)置有具有帶有不同相位的輻射方向圖的接插天線的根據(jù)本實施例的RFID讀取器能夠接收到具有不同相位的兩個信號，從而提高由標簽發(fā)送的信號的接收率。天線控制器360接收包絡(luò)檢測器320的輸出信號。包絡(luò)檢測器320的輸出信號為用于控制移幅器340和移相器350的控制信號，并且所述控制信號由控制器100生成。因此，確定了移幅器340和移相器350的移位程度。如上所述配置的RFID讀取器的控制器100通過通信協(xié)議來控制RFID讀取器和標簽之間的無線電通信并且向標簽周期性地發(fā)送信息請求信號?？刂破?00分析并提取標簽識別信息。另外，控制器100生成用于控制移相器350和移幅器340的信號。利用AM調(diào)制方式對用于控制移相器350和移幅器340的控制信號和用于控制 RFID讀取器和標簽之間的無線電通信的信號進行調(diào)制。在這種情況下，在兩個信號之間存在空白時間，并且因此首先生成用于控制移相器350和移幅器340的控制信號。在經(jīng)過空白時間之后，生成了用于控制RFID讀取器和標簽之間的無線電通信的信號。通過DC電平移位器220對利用AM調(diào)制方式調(diào)制后的兩個信號進行升壓，并且將升壓后的信號發(fā)送到天線單元300。RF/DC分離器310從升壓后的信號中僅提取DC電壓成分，并且將DC電壓作為驅(qū)動電源提供給移幅器340、移相器350和天線控制器360。去除了 DC成分的信號施加到包絡(luò)檢測器320和RF分配器330上。包絡(luò)檢測器 320檢測控制信號的包絡(luò)的值并且提取用于控制移相器350和移幅器340的控制信號。從包絡(luò)檢測器320輸出的控制信號通過天線控制器360控制移相器350和移幅器340來調(diào)節(jié) RF信號的相位和振幅。用于控制RFID和標簽之間的無線電通信的信號通過RF分配器330 施加到多個移幅器340上。信號經(jīng)過移幅器340和移相器350，以便分別通過多個接插天線發(fā)送具有不同相位和振幅的RF信號。因此，可以提高RFID讀取器和標簽之間的無線電通信的發(fā)送/接收率。而且，用于驅(qū)動天線控制器360的電源不通過單獨的線提供，而是DC 電壓通過DC電平移位器220與RF信號結(jié)合并且通過傳輸線被發(fā)送到天線控制器360，從而防止干擾現(xiàn)象并且簡化RFID的結(jié)構(gòu)。根據(jù)本公開的實施例，能夠通過動態(tài)地控制RFID讀取器的天線輻射方向圖來擴展識別范圍，并且能夠通過降低發(fā)送/接收數(shù)據(jù)的出錯率來穩(wěn)定地執(zhí)行RFID讀取器和標簽之間的通信。
而且，當具有不同相位和振幅的RF信號被分別發(fā)送到多個天線時，僅設(shè)置一個傳輸線是足夠的，從而可以防止信號干擾現(xiàn)象并且簡化RFID讀取器的結(jié)構(gòu)。盡管已經(jīng)示出并說明了本公開的幾個實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是， 可以在不偏離本公開的原理和精神的情況下對所述實施例進行變型，本公開的范圍限定在權(quán)利要求及其等同內(nèi)容中。
權(quán)利要求
1.一種用于通過多個天線向標簽發(fā)送信息請求信號或者接收包含標簽識別信息的標簽信號的射頻識別(RFID)讀取器，所述RFID讀取器包括天線單元，其配置為將輸入的RF信號分配成多個信號并且通過將分配信號的振幅或相位設(shè)定為彼此不同而分別通過多個天線來發(fā)送所述分配信號；以及信號處理單元，其通過一個傳輸線連接至所述天線單元，所述信號處理單元將附加有 DC信號的RF信號發(fā)送到所述天線單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID讀取器，其中，所述天線單元包括RF/DC分離器，其配置為接收來自所述信號處理單元的所述RF信號以便分開輸出所述 DC信號和所述RF信號；RF分配器，其配置為將由所述RF/DC分離器輸入的所述RF信號分配成多個信號；以及多個移相器，其配置為調(diào)節(jié)由所述RF分配器輸入的所述多個信號的相位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID讀取器，其中，所述天線單元包括RF/DC分離器，其配置為接收來自所述信號處理單元的所述RF信號以便分開輸出所述 DC信號和所述RF信號；RF分配器，其配置為將由所述RF/DC分離器輸入的所述RF信號分配成多個信號； 多個移幅器，其配置為調(diào)節(jié)由所述RF分配器輸入的所述多個信號的振幅；以及多個移相器，其配置為調(diào)節(jié)分別由所述移幅器輸入的所述多個信號的相位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID讀取器，其中，所述天線單元包括RF/DC分離器，其配置為接收來自所述信號處理單元的所述RF信號以便分開輸出所述 DC信號和所述RF信號；RF分配器，其配置為將由所述RF/DC分離器輸入的所述RF信號分配成多個信號； 多個移相器，其配置為調(diào)節(jié)由所述RF分配器輸入的所述多個信號的相位；以及多個移幅器，其配置為調(diào)節(jié)分別由所述移相器輸入的所述多個信號的振幅。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的RFID讀取器，其中，所述天線單元包括包絡(luò)檢測器，其配置為檢測由所述RF/DC分離器輸入的所述RF信號的包絡(luò)電平；以及天線控制器，其配置為利用由所述包絡(luò)檢測器施加的信號作為控制信號來控制所述移相器。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的RFID讀取器，其中，所述天線單元包括包絡(luò)檢測器，其配置為檢測由所述RF/DC分離器輸入的所述RF信號的包絡(luò)電平；以及天線控制器，其配置為利用由所述包絡(luò)檢測器施加的信號作為控制信號來控制所述移幅器和所述移相器。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的RFID讀取器，其中，所述天線單元包括包絡(luò)檢測器，其配置為檢測由所述RF/DC分離器輸入的所述RF信號的包絡(luò)電平；以及天線控制器，其配置為利用由所述包絡(luò)檢測器施加的信號作為控制信號來控制所述移幅器和所述移相器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的RFID讀取器，其中，所述天線控制器利用由所述RF/DC分離器輸入的所述DC信號作為驅(qū)動電源。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的RFID讀取器，其中，所述天線控制器利用由所述RF/DC分離器輸入的所述DC信號作為驅(qū)動電源。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID讀取器，其中，所述信號處理單元包括RF發(fā)送/接收單元，其通過一個傳輸線連接至所述天線單元，所述RF發(fā)送/接收單元將通過對基帶信號執(zhí)行上變頻而獲得的RF信號發(fā)送到所述天線單元或者執(zhí)行由所述天線單元輸入的所述RF信號到基帶信號的下變頻；以及控制器，其電連接至所述RF發(fā)送/接收單元，所述控制器生成用于調(diào)節(jié)所述分配信號的振幅或相位的控制信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的RFID讀取器，其中，所述控制器利用振幅調(diào)制方式生成所述控制信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的RFID讀取器，其中，所述RF發(fā)送/接收單元包括DC電平移位器，所述DC電平移位器配置為將附加有所述DC信號的上變頻后的RF信號發(fā)送到所述天線單元。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種射頻識別(RFID)讀取器，所述RFID讀取器包括天線單元和信號處理單元。所述天線單元將輸入的RF信號分配成多個信號并且通過將分配信號的振幅或相位設(shè)定為彼此不同而分別通過多個天線來發(fā)送分配信號。所述信號處理單元通過一個傳輸線連接至所述天線單元，并且將附加有DC信號的RF信號發(fā)送到所述天線單元。因此，所述RF信號的振幅和相位被設(shè)定為可變的，從而可以通過動態(tài)地控制所述RFID讀取器的天線輻射方向圖來擴展識別范圍并且通過降低接收數(shù)據(jù)的出錯率而與標簽穩(wěn)定地通信。
文檔編號G06K7/00GK102254132SQ20111013037
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者樸焄, 林載煥, 西學(xué)民 申請人:Ls產(chǎn)電株式會社