專利名稱：基于hf頻段的全方位通道識(shí)別天線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天線裝置，具體涉及一種HF頻段的RFID射頻識(shí) 別天線。
背景技術(shù)：
RFID是射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency Identification)的英文縮寫， 射頻識(shí)別技術(shù)是20世紀(jì)90年代開始興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，利用射頻 信號(hào)通過空間耦合(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞 的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)?；镜腞FID應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)至少包括標(biāo)簽和 讀寫器，標(biāo)簽一般由集成電路芯片和標(biāo)簽天線構(gòu)成，讀寫器一般由控制 單元、高頻通訊模塊和讀寫器天線組成，標(biāo)簽與讀寫器間通過天線與實(shí)現(xiàn) 無線通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽識(shí)別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀寫操作。讀寫器天線與 標(biāo)簽天線之間等效于一個(gè)空氣松耦合變壓器，利用感應(yīng)磁場(chǎng)與電抗影響實(shí) 現(xiàn)通信。 一方面，當(dāng)讀寫器的調(diào)制信號(hào)加載到天線線圏上，電流使天線產(chǎn)生 時(shí)諧交變磁場(chǎng)，磁通在標(biāo)簽天線線圏中感生電壓，為標(biāo)簽芯片提供工作能量 和指令數(shù)據(jù)。另一方面，標(biāo)簽端的輸入阻抗可以反映到讀寫器端，并影響讀 寫器天線的等效阻抗。標(biāo)簽芯片中的場(chǎng)效管截止或?qū)?使標(biāo)簽端的天線諧 振或短路，反映兩種不同的負(fù)載阻抗，導(dǎo)致閱讀器端電壓起伏變化。閱讀器 接收電路實(shí)時(shí)檢測(cè)電壓峰值的變化，把標(biāo)簽反射的負(fù)載調(diào)制信號(hào)提出來。經(jīng) 信號(hào)處理后，將才莫擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并送入微處理器。因此RFID應(yīng) 用系統(tǒng)中天線的設(shè)計(jì)尤為重要。HF頻段是指頻率范圍在0.5-30MHz的高頻段，在RFID的應(yīng)用中 為開放的13.56MHz (ISM)頻段，目前HF頻段單天線形成的磁場(chǎng)具有 方向性，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)通道識(shí)別范圍內(nèi)對(duì)標(biāo)簽的全向識(shí)別，即標(biāo)簽須以一 定角度在通道識(shí)別范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，才能準(zhǔn)確識(shí)別，因此其對(duì)標(biāo)簽的自動(dòng)識(shí) 別速率和識(shí)別的準(zhǔn)確率都不高，而在人員管理、物流管理等應(yīng)用環(huán)境中， 需要在通道內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽的全向識(shí)別，因此現(xiàn)有的單向方向覆蓋天線不 能滿足的應(yīng)用環(huán)境需要。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于HF頻段的 全方位通道識(shí)別天線，能實(shí)現(xiàn)天線電》茲耦合場(chǎng)在識(shí)別區(qū)內(nèi)的全方位覆蓋， 達(dá)到與通道內(nèi)標(biāo)簽天線在識(shí)別區(qū)內(nèi)水平方向的360。全方位耦合，以提高自 動(dòng)識(shí)別速率和識(shí)別的準(zhǔn)確率。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種基于HF頻段的全方位通道識(shí)別 天線系統(tǒng)，包括間隔設(shè)置的第一天線和第二天線；第一天線和第二天線分 別包括一單匝矩形線圏，所述單匝矩形線圏內(nèi)通有電流，第一天線單匝矩 形線圈和第二天線單壓矩形線圈的電流方向交替地相同或相反。
由于兩天線內(nèi)單臣矩形線圈的電流相對(duì)方向相同與相反時(shí)產(chǎn)生的》茲 場(chǎng)方向不同，本發(fā)明的技術(shù)方案是兩天線內(nèi)單匝矩形線圈電流的相對(duì)方 向交替地相同或相反，即能在組成的通道內(nèi)交替的產(chǎn)生不同方向的合成磁 場(chǎng)，當(dāng)交替的速度足夠快時(shí)，即能實(shí)現(xiàn)通道識(shí)別區(qū)范圍內(nèi)對(duì)標(biāo)簽天線在水 平方向的360。全方位耦合，進(jìn)而提高自動(dòng)識(shí)別速率和識(shí)別的準(zhǔn)確率。
進(jìn)一步，第二天線內(nèi)單臣矩形線圏的電流方向保持不變，第一天線內(nèi) 單壓矩形線圈的電流方向相對(duì)于第二天線內(nèi)單匝矩形線圏的電流方向交替 改變，即可實(shí)現(xiàn)兩天線內(nèi)部電流的相對(duì)方向交替地相同或相反進(jìn)一步，所述第一天線和第二天線的單匝矩形線圏平行且正對(duì)的設(shè)置， 能獲得最大的磁通密度和磁場(chǎng)強(qiáng)度，進(jìn)一步提高自動(dòng)識(shí)別速率和識(shí)別的準(zhǔn)
確率；
進(jìn)一步，還包括一控制系統(tǒng)，通過控制系統(tǒng)控制第一天線和/或第二 天線內(nèi)單匝矩形線圏的電流方向；
進(jìn)一步，還包括一功率分配器，所述第一天線通過電流控制器連接到 功率分配器的輸出端，第二天線連接到功率分配器的輸出端；
進(jìn)一步，所述控制系統(tǒng)包括微控制器和電流控制器；所述電流控制器 包括一邏輯控制電路，所述微控制器通過控制軟件實(shí)時(shí)改變所述邏輯控制 電路的輸出以控制第 一天線和/或第二天線內(nèi)單匝矩形線圏的電流方向；
進(jìn)一步，所述功率分配器包括一高頻變壓器，功率分配器向第一天線 和第二天線提供射頻功率和所需的方向電流，以及對(duì)讀寫器的射頻輸出與 分配單元進(jìn)行阻抗匹配；
進(jìn)一步，第一天線和第二天線還分別包括一阻抗匹配板，該阻抗匹配 板由高頻變壓器、諧振電容和可調(diào)電阻構(gòu)成，諧振電容和可調(diào)電阻并聯(lián)，并 連接到所述高頻變壓器輸出側(cè)的抽頭上。
本發(fā)明的基于HF頻段的全方位通道識(shí)別天線系統(tǒng)，利用使2個(gè)天線 線圏中的電流方向交替的相同或相反這一簡單的技術(shù)方案，以一定頻率交 替形成不同方向的磁場(chǎng)，進(jìn)而巧妙地解決了 HF頻段的RFID系統(tǒng)中電子 標(biāo)簽在識(shí)別通道內(nèi)的全方位識(shí)別這一難題；本發(fā)明結(jié)構(gòu)非常簡單，成本亦 非常低廉，可廣泛用于大中型會(huì)議簽到和管理、會(huì)展和體育場(chǎng)館門禁系統(tǒng)、 機(jī)關(guān)、學(xué)校、企業(yè)考勤、圖書館應(yīng)用RFID對(duì)圖書的智能化管理(包括借 書、還書，圖書的分揀等)、物流、航空行包的跟蹤、分揀管理等。
本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)，和特征在某種程度上將在隨后的說明書 中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā) 明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書，權(quán)利要求書，以及附圖中 所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中 圖1示出了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2示出了本發(fā)明第一天線和第二天線的結(jié)構(gòu)示意圖3示出了本發(fā)明第一天線與第二天線內(nèi)部電流同向時(shí)合成磁場(chǎng)分 布示意圖4示出了本發(fā)明第一天線與第二天線內(nèi)部電流反向時(shí)合成磁場(chǎng)分 布示意圖5示出了本發(fā)明功率分配器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。 基于本發(fā)明基于HF頻段的全方位通道識(shí)別天線系統(tǒng)在會(huì)議人員管 理中的應(yīng)用，具體如下
在會(huì)場(chǎng)入口兩側(cè)，分別設(shè)置第一天線和第二天線，第一天線和第二 天線平行且正對(duì)的設(shè)置，兩天線間隔的距離根據(jù)對(duì)人員識(shí)別的使用需求控 制在1.2m范圍內(nèi)，以此，在第一天線和第二天線之間即形成通道識(shí)別區(qū)； 第一天線和第二天線結(jié)構(gòu)相同，參見圖2，包括一個(gè)單匝矩形線圈11，該 線圈由直徑8mm的多股銅芯線組成，長400mm，高1000mm，還包括一阻抗匹配^反12,該阻抗匹配才反12由高頻變壓器T0、 50Pf的諧振電容Cs 和10KQ的可調(diào)電阻Rs構(gòu)成，，諧振電容和可調(diào)電阻并聯(lián)，并連接到所述 高頻變壓器輸出側(cè)的抽頭上，該可調(diào)電阻用以調(diào)節(jié)天線的阻抗和Q值(諧 振電路的品質(zhì)因素)；第一天線和第二天線的工作頻率為 13.56MHz±7KHz， Q值為45，阻抗為50Q;參見圖1,第二天線與功率分 配器的輸出端連接，第一天線通過電流控制器與功率分配器的輸出端連接， 參見圖5,功率分配器采用高頻變壓器實(shí)現(xiàn)所述功率分配器實(shí)現(xiàn)第一天線 和第二天線的電流分配，以及向第一天線和第二天線提供射頻功率和所需 的方向電流，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)讀寫器的射頻輸出與分配單元的阻抗匹配；所 述電流控制器中包括一個(gè)邏輯控制電路和驅(qū)動(dòng)電路，電流控制器與微控制 器連接并接受纟敬控制器的控制指令以改變所述第一天線的單匝矩形線圏中 的電流方向，所述微控制器采用單片機(jī)，也可采用DSP或ARM;由于本 發(fā)明的天線系統(tǒng)是作為RFID系統(tǒng)的讀寫器天線，因此天線系統(tǒng)中的功率 分配器和微控制器分別與讀寫器連接，讀寫器在微控制器軟件的控制下實(shí) 現(xiàn)對(duì)場(chǎng)內(nèi)電子標(biāo)簽的讀寫。
參會(huì)人員身上攜帶含電子標(biāo)簽13的卡片(通常為PVC卡或INLAY并 符合IS015693或IS014443協(xié)議)，其中儲(chǔ)存有持卡人的個(gè)人信息，當(dāng)?shù)?一天線和第二天線單匝矩形線圈電流方向相同時(shí)，產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)方向 如圖3所示，由于電子標(biāo)簽13中的線圏需切割磁感應(yīng)線，才能與讀卡器 天線磁場(chǎng)耦合，因此當(dāng)人員進(jìn)入通道時(shí)電子標(biāo)簽13中的線圏與天線平行 時(shí)，能獲得最佳的識(shí)別效果，而當(dāng)電子標(biāo)簽13中的線圈與天線垂直時(shí)， 電子標(biāo)簽13將不能被識(shí)別；當(dāng)?shù)谝惶炀€和第二天線電流方向相反時(shí)，產(chǎn) 生的合成^茲場(chǎng)方向如圖4所示，此時(shí)，當(dāng)人員進(jìn)入通道時(shí)電子標(biāo)簽13 中的線圏與天線垂直時(shí)，能獲得最佳的識(shí)別效果，而當(dāng)電子標(biāo)簽13中的 線圏與天線平行時(shí)，電子標(biāo)簽13將不能被識(shí)別；而在本實(shí)施例中，微控制器實(shí)時(shí)改變電流控制器中邏輯控制電路的輸出，以實(shí)現(xiàn)第一天線單匝矩 形線圏的電流方向相對(duì)于第二天線單匝矩形線圏的電流方向不斷變化， 即兩天線的單匝矩形線圏內(nèi)部電流的相對(duì)方向交替地相同或相反，交替形
成分別如圖3、圖4所示的磁場(chǎng)，其電流方向變化的頻率由讀寫器和電子 標(biāo)簽性能決定， 一般以毫秒級(jí)交替改變，因此，不管人員攜帶的電子標(biāo)簽 13以何方向進(jìn)入識(shí)別通道，都能4皮準(zhǔn)確識(shí)別。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，
的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要 求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于HF頻段的全方位通道識(shí)別天線系統(tǒng)，其特征在于包括間隔設(shè)置的第一天線和第二天線；第一天線和第二天線分別包括一單匝矩形線圈，所述單匝矩形線圈內(nèi)通有電流，第一天線單匝矩形線圈和第二天線單匝矩形線圈內(nèi)電流方向交替地相同或相反。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的基于HF頻段的全方位通道識(shí)別天線系統(tǒng)，其 特征在于第二天線單匝矩形線圏的電流方向保持不變，第一天線單匝矩 形線圏的電流方向相對(duì)于第二天線單匝矩形線圏的電流方向交替改變。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的基于HF頻段的全方位通道識(shí)別天線系統(tǒng)，其 特征在于所述第一天線的單臣矩形線圈和第二天線的單匪矩形線圏平行 且正對(duì)的設(shè)置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的基于HF頻段的全方位通道識(shí)別 天線系統(tǒng)，其特征在于還包括一控制系統(tǒng)，通過控制系統(tǒng)控制第一天 線和/或第二天線單匝矩形線圏的電流方向。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的基于HF頻段的全方位通道識(shí)別天線系統(tǒng)，其 特征在于所述控制系統(tǒng)包括微控制器和電流控制器；所述電流控制器包 括一邏輯控制電路，所述微控制器通過控制軟件實(shí)時(shí)改變所述邏輯控制電 路的輸出以控制第 一天線和/或第二天線單匝矩形線圏的電流方向。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的基于HF頻段的全方位通道識(shí)別天線系統(tǒng)，其 特征在于還包括一功率分配器，所述第一天線通過電流控制器連接到功 率分配器的輸出端，第二天線連接到功率分配器的輸出端。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的基于HF頻段的全方位通道識(shí)別天線系統(tǒng)，其 特征在于所述功率分配器包括一高頻變壓器，功率分配器向第一天線和 第二天線提供射頻功率和所需的方向電流，以及對(duì)讀寫器的射頻輸出與分配單元進(jìn)行阻抗匹配。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的基于HF頻段的全方位通道識(shí)別天線系統(tǒng)，其 特征在于第一天線和第二天線還分別包括一阻抗匹配板，該阻抗匹配板 由高頻變壓器、諧振電容和可調(diào)電阻構(gòu)成，諧振電容和可調(diào)電阻并聯(lián)，并連 接到所述高頻變壓器輸出側(cè)的抽頭上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于HF頻段的全方位通道識(shí)別天線系統(tǒng)，包括間隔設(shè)置的第一天線和第二天線；第一天線和第二天線分別包括一單匝矩形線圈，所述單匝矩形線圈內(nèi)通有電流，第一天線和第二天線內(nèi)單匝矩形線圈內(nèi)電流的相對(duì)方向交替地相同或相反；由于兩天線內(nèi)單匝矩形線圈電流相對(duì)方向相同與相反時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向不同，本發(fā)明的技術(shù)方案是使兩天線單匝矩形線圈電流的相對(duì)方向交替地相同或相反，即能在識(shí)別通道內(nèi)交替的產(chǎn)生不同方向的合成磁場(chǎng)，當(dāng)交替的速度足夠快時(shí)，即能實(shí)現(xiàn)通道識(shí)別區(qū)范圍內(nèi)對(duì)標(biāo)簽天線在水平方向的360°全方位耦合，進(jìn)而提高自動(dòng)識(shí)別速率和識(shí)別的準(zhǔn)確率。
文檔編號(hào)H01Q23/00GK101316007SQ200810069768
公開日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2008年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月29日
發(fā)明者陳炳良 申請(qǐng)人:重慶市易聯(lián)數(shù)碼科技有限公司