專利名稱：射頻識別天線和用于使用該天線管理物品的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種射頻識別(RFID)讀取器天線和用于使用該天線 管理物品的裝置，尤其是涉及一種使用超高頻(UHF)頻帶信號的用 于貨架的RFID天線和用于使用該天線管理物品的裝置。
背景技術：
通常，射頻識別(RFID)技術是指，通過使用無線頻率(射頻) 信號，非接觸式地讀取存儲在各具有小型半導體芯片的電子標簽、簽 條、卡片等中的數據。
實施這種RFID技術，從而有關物品及其周圍情況的信息被通過 使用無線頻率信號從貼附在物品上的電子標簽識別出，這允許收集、 儲存、處理和追蹤每個物品上的信息，結果能夠進行各種服務，包括 物品的位置測量、物品的遠程控制、物品的管理、物品間的信息交換 等。
近來，已經采用RFID 4支術來管理物品，諸如物品的庫存、物品 的倉儲/運輸和物品的銷售。尤其是，通過使用RFID技術，將RFID天 線安裝在物品管理貨架上并且將電子標簽貼附在每個物品上，以便實 時了解每個物品的當前狀況，從而能夠有效地管理許多物品。日本特開平第2007-70112號專利申請中公開了使用提及的這種技 術的RFID天線和用于使用RFID電子標簽管理物品的裝置。以下，將 結合圖1和圖2對日本特開平第2007-70112號專利申請中所公開的 RFID天線和用于使用RFID電子標簽管理物品的裝置的構造進行描 述。
圖1是示出根據本發(fā)明的用于使用RFID天線管理物品的裝置的 構造的—見圖。
如圖1所示，用于使用RFID天線管理物品的裝置1包括RFID天 線15和變換器16， RFID天線15安裝在貨架板11內，變換器16配置 為與RFID天線15交換諸如電信號等的信息，并且經由接口電路(未 示出)連接到外部計算機(未示出)。
貼附有RFID電子標簽18的各種形狀的物品17放置在貨架板11 上。RFID電子標簽18設置有小的環(huán)形天線和記載有信息的存儲器， 并且在環(huán)形天線的中央布置有電子芯片。
圖2是示出相關技術的用于貨架的RFID天線的詳細構造的視圖。
如圖2所示，相關技術的RFID天線15配置為彼此堆疊的兩個環(huán) 形天線23和24的結構。RFID天線15以第一天線23或第二天線24 中的一個首先工作而另一個隨后工作的順序工作方式來工作。因此， 為了使布置在一個貨架上的兩個天線23和24工作，需要開關電路使 天線23和24中的每一個依次工作在兩個RFID讀取器(未示出)或一 個RFID讀取器(未示出)處。
然而，相關技術的用于貨架的環(huán)形天線23和24的輻射器(或發(fā) 射器)僅能在低于高頻(HF)頻帶(3MHz—30MHz)下使用，例如，的強度和方向是恒定的，從而較 少產生在其處波發(fā)生偏移的零點。
因此，相關技術通常使用采用上述HF頻帶(3MHz—30MHz)的天線。
然而，最近市場正逐步擴展到使用超高頻(UHF)頻帶(300MHz 一 3GHz)的RFID應用領域。
與HF頻帶相比，UHF頻帶的RFID系統(tǒng)即使在比有效識別距離 5m更遠的遠距離處也能夠識別電子標簽，并且還在比50cm更近的短 距離處具有非常高的識別速度和識別率。
在UHF頻帶的RFID系統(tǒng)中，遠場通常形成為電場，以使在遠距 離處的電子標簽識別成為可能。但是，其通過反向散射來工作，因而 對周圍環(huán)境很敏感。
另一方面，UHF頻帶的RFID系統(tǒng)中的近場通常形成為》茲場并且 通過耦合來工作。因而，幾乎不受具有高介電常數的諸如水或金屬的 材料的影響，從而提供了 RFIDI讀取器的高識別率和高識別速度。
然而，UHF頻帶的天線使用電波的高工作頻率和短波長，從而從 其物理特性的角度看，與HF頻帶的天線相比，其經常產生零點，在零 點處信號在近場處不能被識別。
7此外，對于UHF頻帶的天線來說，如果貼附有電子標簽的物品的 數量增加，則要變換天線的工作頻率。因此，RFID讀取器天線會受到 物品數量變化的影響。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種射頻識別(RFID)天線和用 于使用該天線管理物品的裝置，該天線即使使用UHF頻帶頻率也能夠 避免在近場處產生零點。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種RFID天線，即使當存在許多物 品或物品雜亂時，該天線也能夠使用UHF頻帶頻率準確地獲取有關 RFID電子標簽的信息，以及提供一種用于管理物品的裝置，其能夠使 用上述天線很容易地識別每個物品的當前狀況。
為了實現這些和其他的優(yōu)勢，按照本發(fā)明的目的，如此處所具體 化及廣義描述地，提供了一種射頻識別(RFID)讀取器天線，其包括 饋電部，其一端連接到RFID讀取器，而另一端接地；以及輻射電極， 其與饋電部間隔布置，并且配置為發(fā)送或接收一定頻帶的信號。
饋電部和輻射電極可以形成在絕緣物質內或表面上。
饋電部和輻射電極可以彼此電磁耦合以便發(fā)送或接收信號。
上述天線可以進一步包括連接在饋電部的另 一端和地之間的負載 電阻。
饋電部可以布置在輻射電極下方。
上述天線可以進一步包括連接在饋電部的一端處的天線端口。上述天線可以進一 步包括與饋電部間隔 一定距離而布置的副
(sub)電極。
上述天線可以進一步包括副電阻，其連接在副電極的一端與地之 間，并且配置為控制阻抗匹配。
副電極可以與饋電部平行布置在相同表面上。
副電極可以配置為包括導電材料的線性饋電線或帶線。
輻射電極可以在其一端垂直于饋電部排列，而在其另一端垂直于 副電極排列。
所述一定頻帶可以是超高頻(UHF)頻帶。
輻射電極可以配置為迂回形狀。
饋電部可以處在用于將物品存儲在其上的貨架上。
按照本發(fā)明的實施例，提供了一種用于管理物品的裝置，其包括 至少一個配置為將物品存儲在其上的貨架；至少一個布置在貨架上的 射頻識別(RFID)讀取器天線，其包括饋電部和導電輻射電極，饋電 部的一端連接到RFID讀取器，而另一端接地，導電輻射電極與饋電部 間隔一定距離而布置，用于發(fā)送一定頻帶的信號到貼附在每個物品上 的RFID電子標簽或從RFID電子標簽接收一定頻帶的信號；以及RFID 讀取器，其配置為經由RFID讀取器天線接收來自貼附在每個物品上的 RFID電子標簽的信息。
輻射電極可以通過與饋電部間隔一定距離，從而通過與饋電部間 的電磁耦合發(fā)送或接收UHF頻帶信號。
9RFID讀取器天線可以設置為多個，并且上述裝置可以進一步包括 開關部，其配置為執(zhí)行開關操作以使多個RFID讀取器天線依次連接到 RFID讀取器上。
RFID讀取器天線可以進一步包括負載電阻，其布置在饋電部的 上述另 一端與地之間，并且配置為允許從RFID讀取器施加的電流平滑 流過整個饋電部；副電極，其通過與饋電部間隔一定距離而布置在與 饋電部相同的表面上，并且配置為通過與饋電部的耦合來處理一定頻 帶的信號；以及副電阻，其連接在副電極與地之間，并且配置為控制 阻抗匹配。
RFID讀取器天線可以發(fā)送或接收UHF頻帶信號。
結合附圖通過本發(fā)明的下述詳細說明，本發(fā)明的上述及其它目的、 特征、方案和優(yōu)勢將變得更加明顯。


所包含的附圖為本發(fā)明提供進一步的解釋，其納入并構成了本發(fā) 明的一部分，附圖與說明書一起用作解釋本發(fā)明的原理。
在圖中
圖1是示出用于使用相關技術的RFID天線管理物品的裝置的構 造的視圖2是示出根據相關技術的用于貨架的RFID天線的詳細構造的
視圖3是根據本發(fā)明的RFID讀耳又器天線的立體圖；圖4是根據本發(fā)明的RFID讀耳又器天線的俯3見圖5是根據本發(fā)明的RFID讀取器天線的側-見圖6是示出形成在根據本發(fā)明的饋電部周圍的i茲場的視圖7A和圖7B是示出根據本發(fā)明的饋電部的磁場與相鄰RFID電 子標簽處形成的磁場之間的相互關系的視圖8A和圖8B是示出根據本發(fā)明的僅饋電部的阻抗帶寬與RFID 天線的整個阻抗帶寬的對照的視圖9是示出按照本發(fā)明的實施例的用于使用RFID讀取器天線管 理物品的裝置的立體理物品的裝置的構造的視圖。
具體實施例方式
現在將結合附圖對根據本發(fā)明的RFID讀取器天線和用于使用該 天線管理物品的裝置進行詳細說明。
圖3是根據本發(fā)明的RFID讀取器天線300的立體圖，圖4是RFID 讀取器天線300的俯視圖，而圖5是RFID讀取器天線300的側視圖。
如圖3至圖5所示，根據本發(fā)明的RFID讀取器天線300可以包 括形成在絕緣基板301下部的饋電部310以及形成在饋電部310上方 的輻射電極320。此處，饋電部310和輻射電極320可以由導電材料制 成，并且形成在絕緣基板301內或絕緣基板301的表面上。饋電部310可以配置為線性饋電線或帶線。有供給的電流通過的 天線端口 311形成在饋電部310的一端處，而負載電阻312連接到饋 電部310的另一端。而且，負載電阻312接地GND。
通過將輻射電極320與饋電部310垂直間隔一定距離，在饋電部 310上方形成輻射電極320。輻射電極320實施為包括在與饋電部310 正交的方向上排列的多個第一電極321，以及在與饋電部310平行的方 向上排列的多個第二電極322。第一電極321的一端和第二電才及322的 一端交替彼此連接，因而，如圖3至圖5所示，輻射電極320基本可 以構造成迂回(meander)形狀。而且，由絕緣基板301的絕緣物質的 類型或大小可以確定第一電極321和第二電極322之間的連接角度、 相鄰兩個第一電極321或相鄰兩個第二電極322之間的距離、以及第 一電極321和第二電極322的形狀。輻射電極320由其與饋電部310 的電磁耦合來饋給，這使天線300能處理UHF頻帶的頻率(即300MHz 一 3GHz )。
另夕卜，本發(fā)明還設置了副電極330,副電極330通過與饋電部310 水平間隔一定距離而與饋電部310排列在相同表面上。副電極330可 以與饋電部310平行排列在相同表面上，或者可以使用導電材料配置 為線性饋電線或帶線。副電極330可以由其與饋電部310的電磁耦合 來饋給，以便使天線300能處理UHF頻帶的頻率(即300MHz—3GHz )。
副電極330的一端是開放的，而其另一端連接到副電阻332。副 電阻332接地GND。副電阻332用于天線300的阻抗匹配。圖6是示出形成在根據本發(fā)明的饋電部周圍的磁場的視圖，圖7A 和圖7B是示出根據本發(fā)明的饋電部的磁場與相鄰RFID電子標簽處形 成的-茲場之間的相互關系的3見圖。
以下，將結合圖6、圖7A和圖7B描述根據本發(fā)明的RFID讀取 器天線300的操作。
首先，將具有UHF頻帶頻率的信號從RFID讀取器(未示出)輸 入饋電部310的天線端口 311。輸入到天線端口 311的信號應用到整個 饋電部310,從而在饋電部310周圍產生圖6所示的磁場410。根據安 培定律，協(xié)同電流流向313，在饋電部310周圍的》茲場410形成為順時 4十方向411。
然后，在饋電部310周圍產生的;茲場410應用于貼附到在相鄰位 置處放置的物品400上的RFID電子標簽430。因此，RFID讀取器(未 示出)能夠經由天線300在短距離處非接觸式地與RFID天線430執(zhí)行 無線通信。在圖6中，附圖標記'431，表示RFID電子標簽430的電 子標簽天線，而'432，表示布置在RFID電子標簽430中用于儲存信 息的電子芯片。
圖7A是示出根據本發(fā)明在僅設置了饋電部310的情況下，當具 有UHF頻帶頻率的電流信號作用于饋電部310時，形成在饋電部310 周圍的》茲場的^見圖。
如7A圖所示，當饋電部310的物理長度很長時，根據所應用的信 號的波長，以、/2為間隔產生零點(此處，、表示有效波長)。然而， 在這種零點處，即使RFID電子標簽430的位置靠近饋電部310,也會 出現RFID讀取器(未示出)不能識別RFID電子標簽430的情況。圖7B是示出根據本發(fā)明的在設置了饋電部310、輻射電極320 和副電極330的情況下，當具有UHF頻帶頻率的電流信號應用到饋電 部310時，形成在饋電部310、輻射電極320和副電極330周圍的磁場 的3見圖。
如7B圖所示，當在才艮據本發(fā)明的饋電部310的上方布置輻射電極 320并且還在與饋電部310的側表面平行布置副電極330時，如圖7B 的對照所示，可以注意到，由于輻射電極320和副電極330產生的寄 生電容的影響，消除了在RFID讀取器天線300周圍產生的零點。
也就是說，以根據本發(fā)明的構造，通過饋電部310和輻射電極320 之間的電磁耦合或者饋電部310和副電極330之間的電磁耦合，可改 變磁場的向量分量，以便能夠減少或完全消除零點。
尤其是，以根據本發(fā)明的構造，通過饋電部310和輻射電極320 之間的電磁耦合能夠消除零點。而且，當在饋電部310和輻射電極320 處進一步布置副電極330時，能夠進一步減少零點。
圖8是示出僅饋電部的阻抗帶寬與根據本發(fā)明的RFID天線的整 個阻抗帶寬的對照的視圖。
圖8A示出當僅配置饋電部310時的阻抗帶寬。如圖8A所示，可 以看出，當僅布置饋電部310時表現出窄的帶寬610。
另一方面，圖8B示出當^"電部310、輻射電才及320和副電極330 都布置時的阻抗帶寬。如圖8B所示，可以看出，在輻射電4及320和副 電極330以及饋電部310都配置的情況下，阻抗帶寬620增加了大約3 倍，寬于當僅布置饋電部310時的阻抗帶寬。這樣，實施根據本發(fā)明的RFID讀取器天線300， /人而可通過饋電 部310與輻射電極320之間的電磁耦合以及饋電部310與副電極330 之間的電磁耦合來提高阻抗帶寬，這意味著RFID讀取器天線300對于 位置靠近其上部的物品的介電常數是要求不高(tolerant)的。因此， RFID讀取器天線300和使用天線300的RFID讀取器(未示出)能夠 獲得持續(xù)的電子標簽識別率，而不需顧及;^文置在天線300上的物品的 數量和貼附在物品上的電子標簽的數量。
圖9是示出按照本發(fā)明的實施例的用于使用RFID讀取器天線管 理物品的裝置的立體圖，而圖IO是示出按照本發(fā)明的實施例的用于使 用RFID讀:f又器天線管理物品的裝置的構造的-見圖。
如圖9和圖10所示，根據本發(fā)明的用于管理物品的裝置700可以 包括用于將物品400保持在其上的貨架711、布置在貨架711上的每個 RFID讀取器天線300、以及用于經由RFID讀取器天線300從貼附在 物品400上的RFID電子標簽430讀取出信息的RFID讀取器720。
貨架711由具有一定介電常數的絕緣物質形成，并且具有布置在 其內或其上表面上的根據本發(fā)明的RFID讀取器天線300。而且，貨架 711可以用作根據本發(fā)明的絕緣基板311。在這種情況下，饋電部310、 輻射電極320、副電極330、負載電阻312、副電阻332等可以布置在 貨架711內或貨架711的上表面上。
貨架711可以布置在諸如書拒、書架或機拒的各種類型的物品存 儲拒710上，物品存儲拒710被貨架711分隔為多個空間，在每個空 間保持物品。例如，圖9示出了作為物品存儲拒710的書架，還示出 了作為保持在物品存儲拒710上的物品400的許多書籍。
15如以上結合圖3至圖8所述的，RFID讀取器天線300包括饋電部 310、輻射電極320、副電極330、負載電阻312和副電阻332等。而 且，即使具有寬的阻抗帶寬，RFID讀取器天線300能夠使用UHF頻 帶頻率通過電磁耦合在短距離處獲取來自RFID電子標簽430的信息， 還能夠消除零點。因此，RFID讀取器天線300能夠獲得持續(xù)的電子標 簽識別率，而不需顧及^L置在天線300上的物品的數量和貼附在物品 上的電子標簽的數量。
RFID讀取器720經由天線電纜730連接到RFID讀取器天線300 的天線端口 311。然后RFID讀取器730經由RFID讀取器天線300接 收到來自貼附在物品400上的RFID電子標簽430的信息，以傳遞到外 部服務器750，從而經由服務器750全面地管理物品的當前狀況。
另外，根據本發(fā)明的用于管理物品的裝置700可以進一步包括連 接到多個RFID讀取器天線300和RFID讀取器720的開關部740。開 關部740執(zhí)行開關操作，以使當在物品存儲柜710上布置了多個貨架 711因而設置了多個RFID讀取器天線300時，能夠將多個RFID讀取 器天線300依次連接到RFID讀取器720上。
在具有收集的許多書籍和文件或儲存的許多物品的圖書館、文件 庫、倉庫、材料管理庫等處，用于管理物品的裝置700的這種構造通 過使用UHF頻帶頻率能夠在短距離處提高RFID電子標簽的識別速度 和識別率。而且，用于管理物品的裝置700的構造允許準確管理每個 物品的當前狀況，而不會受物品的數量的任何影響。根據本發(fā)明的RFID讀取器天線設置有通過由與饋電線的電磁耦 合來饋給的輻射電極，經由饋電線直接饋給電流，以便即使使用UHF 頻帶頻率也可防止在近場產生零點。
即使當許多物品放置在RFID天線上時，根據本發(fā)明的RFID讀取 器天線也能夠使用UHF頻帶頻率準確地獲取有關RFID電子標簽的信 息，而不用變換任何頻率。
根據本發(fā)明的用于管理物品的裝置能夠顯著提高位于近距離處的 物品的識別速度和識別率，通過采用RFID讀取器天線和使用UHF頻 帶頻率還能夠獲得寬的阻抗帶寬而沒有零點，以便不需顧及物品的數 量都能夠準確地管理每個物品的當前狀況。
上述實施例和優(yōu)勢僅僅是示范性的，而不應被視為是限制本公開。 本教導能夠很容易應用于其他類型的裝置。本說明的意圖是說明性的， 而不是限制權利要求的范圍。許多替代方案、改進和變化對本領域的 技術人員來說是明顯的。此處描述的示范實施例的特征、結構、方法例。
由于本發(fā)明的特征可以體現為沒有超出其特性的若干形式，因此 應理解的是，除非另有規(guī)定，上述實施例并不受上述說明的任何細節(jié) 的限制，而應被理解為在其附隨的權利要求所限定的廣泛的范圍內， 因此，落入權利要求的精神和邊界內的所有變化和改進，或者這種精 神和范圍的等同替換均被附隨的權利要求所覆蓋。
1權利要求
1、一種射頻識別即RFID讀取器天線，包括饋電部，其一端連接到RFID讀取器，而另一端接地；以及輻射電極，其通過與所述饋電部間隔一定距離而布置，并且配置為通過與所述饋電部的電磁耦合發(fā)送一定頻帶的信號到貼附在每個物品上的RFID電子標簽或從RFID電子標簽接收一定頻帶的信號。
2、 根據權利要求1所述的天線，其中，所述輻射電極是通過與所 述饋電部間隔一定距離而布置在所述饋電部上方的導電材料。
3、 根據權利要求1或2所述的天線，進一步包括負載電阻，其連 接在所述饋電部的所述另 一端和地之間，并且配置為允許從RFID讀取 器施加的電流平滑流過整個所述饋電部。
4、 根據權利要求1或2所述的天線，進一步包括副電極，其配置為通過與所述饋電部的電磁耦合來處理所述一定 頻帶的信號；以及副電阻，其連接在所述副電極的一端與地之間，并且配置為控制 阻抗匹配。
5、 根據權利要求4所述的天線，其中，所述副電極通過與所述饋 電部間隔一定距離而布置在與所述饋電部相同的表面上。
6、 根據權利要求4所述的天線，其中，所述副電極與所述饋電部 平行布置在相同表面上。
7、 根據權利要求1或2所述的天線，其中所述一定頻帶是指超高 頻頻帶即UHF頻帶。
8、 根據權利要求1或2所述的天線，其中所述輻射電極配置為迂 回形狀。
9、 根據權利要求1或2所述的天線，其中所述饋電部形成在用于 將物品存儲在其上的貨架上。
10、 一種用于管理物品的裝置，包括 至少一個配置為將物品存儲在其上的貨架；至少一個射頻識別即RFID讀取器天線，其布置在貨架上并且包 括饋電部和輻射電極，所述饋電部的一端連接到RFID讀取器而另一端 接地，所述輻射電極與所述^t貴電部間隔一定距離，并且配置為通過與 所述饋電部的耦合發(fā)送一定頻帶的信號到貼附在每個物品上的RFID 電子標簽或從RFID電子標簽接收一定頻帶的信號；以及RFID讀取器，其配置為經由RFID讀取器天線接收來自貼附在每 個物品上的RFID電子標簽的信息。
11、 根據權利要求IO所述的裝置，其中，所述輻射電極是通過與 所述饋電部間隔一定距離而布置在所述饋電部上方的導電材料。
12、 根據權利要求10或11所述的裝置，其中，所述RFID讀取 器天線設置為多個，其中，上述裝置進一步包括開關部，其配置為執(zhí)行開關操作以使 所述多個RFID讀取器天線依次連接到所述RFID讀取器上。
13、 根據權利要求10或11所述的裝置，其中所述RFID讀取器 天線進一步包括負載電阻，其布置在所述饋電部的所述另一端與地之間，并且配置為允許從RFID讀取器施加的電流平滑流過整個饋電部；副電極，其通過與所述^t貴電部間隔一定距離而布置在與所述饋電 部相同的表面上，并且配置為通過與所述饋電部的耦合來處理所述一 定頻帶的信號；以及副電阻，其連接在所述副電極與地之間，并且配置為控制阻抗匹配。
14、 根據權利要求13所述的裝置，其中，所述副電極與所述饋電 部平行布置在相同表面上。
15、 根據權利要求13所述的裝置，其中，所述一定頻帶是指超高 頻頻帶即UHF頻帶。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種使用RFID技術的射頻識別(RFID)讀取器天線和用于使用該天線管理物品的裝置，上述天線包括饋電部，其一端連接到RFID讀取器，而另一端接地；以及導電輻射電極，其通過與饋電部間隔一定距離而布置在饋電部上方，并且配置為通過與饋電部的電磁耦合發(fā)送一定頻帶的信號到貼附在每個物品上的RFID電子標簽或從RFID電子標簽接收一定頻帶的信號。
文檔編號H01Q9/04GK101504998SQ200910006230
公開日2009年8月12日 申請日期2009年2月5日 優(yōu)先權日2008年2月5日
發(fā)明者朱宰律, 柳正基, 洪鎮(zhèn)國 申請人:Ls產電株式會社