Rfid閱讀器輸出控制設備和方法
2023-06-10 03:52:01
專利名稱：Rfid閱讀器輸出控制設備和方法
技術領域：
本發明的領域本發明涉及射頻標識(RFID)系統，並特別涉及基於發送的RF信號的駐波比(SWR)控制RFID閱讀器的發送器輸出功率電平。
相關技術的說明RFID系統在包括庫存控制和監視的各種應用正不斷增加。手持的RFID閱讀器可用於室內也可用於室外，並可以由電池供電。在RFID系統中，RFID標誌器發送RFID詢問信號，這是一種RF信號。RFID標誌器接收發送的RF信號，並以包含標識信息和業內已知其它信息的回答信號響應。RFID閱讀器接收RFID標誌器的回答信號，並恢復包含在該信號內的信息。RFID標誌器必須在從RFID閱讀器起預定的最大半徑之內，以便RFID閱讀器能夠從RFID標誌器回答信號檢測到並取回數據。對於RFID閱讀的這一預定的最大半徑稱為最大RFID讀取範圍。如果RFID閱讀器不指向在RFID標誌器的最大RFID閱讀範圍內的對象，則RFID閱讀器將連續不斷發送RFID詢問信號，該信號將被輻射到環境中，並如果由電池供電，將連續不斷地使電池放電。因而，希望控制RFID閱讀器的RF輸出功率電平，使得當對象不在讀取RFID標誌器的最大閱讀範圍時，RF輸出功率電平將被設置為低功率模式。
本發明的概述基於從RFID閱讀器發送的RF信號的被測量的SWR，用於確定對象是否處於從RFID閱讀器起用於閱讀RFID標誌器的最大半徑內的一種方法和設備。根據所測量的SWR控制RFID閱讀器的輸出功率電平。
通過本發明實施例以下的詳細說明，本發明的目的、優點和應用將顯而易見。
圖1是本發明一實施例的框圖。
圖2是使用本發明一實施例的RFID系統的框圖。
圖3是圖1中所示的操作方法的流程圖。
本發明的詳細說明參見圖1，示出RFID閱讀器2的一框圖，包括天線4，雙向耦合器6，發送器8，信號處理器10，接收器12，及控制器14。控制器14控制發送器8以預選的RF輸出電平發送RFID詢問信號。發送器8通過雙向耦合器6向天線4發送RFID詢問信號以便向外輻射。任何接收RFID詢問信號的RFID標誌器5以包含標識信息的回答信號響應。取自雙向耦合器6發送的RFID詢問信號正向RF信號16饋送到信號處理器10。雙向耦合器6是配置在天線4和發送器8之間的已知的裝置，該裝置允許訪問發送的或正向的RF信號16與反射的RF信號18。來自雙向耦合器6的反射的RF信號18饋送到信號處理器10，並進入接收器12。反射的RF信號18是從天線4附近的對象被反射的發送的RFID詢問信號。信號處理器10提取正向RF信號16對反射的RF信號18的比率以確定SWR。SWR的電平指示發送的信號被反射回天線4的量。增加天線4附近的對象的數目或尺寸則增加SWR的電平。然後SWR被發送到控制器14。控制器14使用SWR確定適當的RF輸出功率電平供發送器8選擇。高SWR指示對象處於離RFID閱讀器最大讀取半徑之內而適於讀取RFID標誌器，對於這種SWR控制器14將選擇高RF輸出功率電平。
當發送器8向天線4發送RFID詢問信號以便被向外輻射時，任何收到RFID詢問信號的RFID標誌器5以包含標識信息和/或其它數據的回答信號響應。被反射的RF信號18從雙向耦合器6被發送到接收器12。接收器12檢測來自任何RFID標誌器(5)包含在被反射的RF信號18中的信號，並將標識信息/數據轉移到控制器14供進一步處理。接收器12可以規定接收的RFID信號以便由控制器正確地讀取信息/數據。
在操作中，當RFID閱讀器2被指向一對象以便讀取所附加的、連接的，或以某種方式與該對象相關聯的RFID標誌器，且對象處於最大RFID讀取範圍之內時，由於從對象反射的RF信號所至SWR將是高電平，且控制器14將設置發送器8為高輸出電平。最大RFID閱讀範圍將根據工作頻率與具體的RFID閱讀器的功率電平而變化，並易於由業內一般專業人員確定。如果RF閱讀器2的指向離開對象，或者如果對象超過最大RFID讀取範圍，則SWR將變低且控制器14將把發送器8設置為低輸出電平。當RFID閱讀器2正用來讀取RFID標誌器時，RFID閱讀器2將指向可能附加有RFID標誌器的對象，且預料有高的SWR。因而，當RFID閱讀器2實際正用於讀取RFID標誌器時，輸出功率電平被設置為高電平。當RFID閱讀器2沒有指向對象且RFID標誌器5沒有試圖被讀取時，或如果對象超過最大RFID讀取範圍時，則SWR將降低，且控制器14將把輸出功率電平設置低電平。當RFID閱讀器2正在用於室外時，本發明防止高輸出功率電平RF信號發送到環境中，這能夠允許在有嚴格RF輻射標準的場所中使用RFID閱讀器2。當在室內使用時，如果指向離開對象，諸如當指向一寬闊的倉庫或指向處於RFID標誌器讀取範圍之外時，RFID閱讀器2將被設置為低輸出電平。通過只有當對象處於供讀取RFID標誌器的最大RFID讀取範圍之內時，才被設置為高功率模式，使得電池供電的RFID閱讀器將從本發明的輸出功率電平控制中獲益。
信號處理器10和接收器12能夠以模擬硬體，數位化硬體，軟體，或以硬體與軟體的組合實現，並能夠取單信號處理器的形式。在一實施例中，控制器14能夠取得正向和反射RF信號，並將它們轉換為DC電壓，然後這些電壓被比較以確定SWR，它作為DC電壓被輸出到控制器14。另外，SWR能夠以數位化方式確定，且發送到控制器14的SWR將取數字字的形式。控制器14最好包含可編程微處理器，但是能夠使用模擬和/或數字電路實現。發送器8可以是傳統的適於包含來自控制器14的輸出功率電平控制的RFID發送器。參見圖2，控制器14可以包含存儲器30以保持RFID信息和對應於對象詢問數據的資料庫，和/或可以與一固定系統接口，該系統遠離RFID閱讀器2包含對象和信息的較大的資料庫32。
參見圖3，其中示出本發明一實施例的操作方法。在步驟20，通過控制器14選擇用於發送器8的初始RF輸出功率電平。初始RF輸出功率電平能夠由操作者人工選擇，或者在硬體或軟體中預置。人工輸出功率電平預置在低電平，則RFID閱讀器2初始操作將總是低功率模式。在步驟22，RFID詢問信號被發送。在步驟24，通過信號處理器比較正向和反射的RF信號計算SWR。在步驟26，控制器14根據計算的SWR選擇輸出功率電平。來自控制器14的輸出功率電平控制可以是兩個電平之一，諸如用於高SWR的高功率，及用於低SWR的低功率，或另外控制器14能夠選擇包含一個範圍的輸出功率電平，該範圍是計算的SWR的函數。
應當理解的是，在不背離本發明的範圍之下能夠作出本發明的各種變型和改型。還應當理解的是，本發明的範圍不應當被解釋為限制在這裡所公開的具體實施例，而是在按以上公開閱讀時僅以所附權利要求為據。
權利要求
1.控制RFID閱讀器發送功率電平的一種方法，包括以一種RFID輸出功率電平發送RFID詢問信號；接收RFID反射信號；比較所述RFID詢問信號對所述RFID反射信號的比率以確定SWR；及作為SWR的函數調節RFID輸出功率電平，其中SWR越高，則功率輸出電平越高，且SWR越低，則功率輸出電平越低。
2.權利要求1的方法，其中RFID發送器的RFID輸出功率電平預置為低功率模式。
3.權利要求1的方法，其中在比較所述RFID詢問信號對所述RFID反射信號比率之前，所述RFID詢問信號與所述RFID反射信號被轉換為DC電壓電平。
4.權利要求1的方法，其中在比較所述RFID詢問信號對所述RFID反射信號比率之前，所述RFID詢問信號與所述RFID反射信號被轉換為數位訊號
5.權利要求1的方法，其中RFID輸出功率電平在分別對應於相對低的SWR和相對高的SWR的低功率模式與高功率模式之間可調節。
6.用於控制RFID閱讀器發送功率電平的一種設備，包括用於以RFID輸出功率電平發送RFID詢問信號的裝置；用於接收RFID反射信號的裝置；用於比較所述RFID詢問信號對所述RFID反射信號的比率以確定SWR的裝置；及用於作為SWR的函數調節RFID輸出功率電平的裝置，其中SWR越高，則功率輸出電平越高，且SWR越低，則功率輸出電平越低。
7.權利要求6的設備，其中RFID輸出功率電平預置為低功率模式。
8.權利要求6的設備，其中用於比較所述RFID詢問信號對所述RFID反射信號比率的所述裝置，包括用於轉換所述RFID詢問信號與所述RFID反射信號為DC電壓電平的裝置。
9.權利要求6的設備，其中用於比較所述RFID詢問信號對所述RFID反射信號比率的所述裝置，包括用於轉換所述RFID詢問信號與所述RFID反射信號為數位訊號的裝置。
10.權利要求6的設備，其中RFID輸出功率電平在分別對應於相對低的SWR和相對高的SWR的低功率模式與高功率模式之間可調節。
11.用於控制RFID閱讀器的發送功率電平的一種設備，包括RFID發送器，可對用於發送RFID詢問信號的RFID輸出功率電平預置；信號處理器，用於比較所述RFID詢問信號與RFID反射信號的比率以確定SWR；及控制器，用於作為SWR的函數調節所述RFID發送器的RFID輸出功率電平，其中SWR越高，則功率輸出電平越高，且SWR越低，則功率輸出電平越低。
12.權利要求11的設備，其中REID發送器的RFID輸出功率電平預置為低功率模式。
13.權利要求11的設備，其中在確定SWR之前，所述信號處理器轉換所述RFID詢問信號和所述RFID反射信號為DC電壓電平。
14.權利要求11的設備，其中在確定SWR之前，所述信號處理器包含轉換所述RFID詢問信號和所述RFID反射信號為數位訊號。
15.權利要求11的設備，其中RFID輸出功率電平在分別對應於相對低的SWR和相對高的SWR的低功率模式與高功率模式之間可調節。
16.一種使用RFID閱讀器讀取RFID標誌器的系統，該RFID閱讀器帶有可控制的RFID詢問信號輸出功率電平，包括RFID發送器，可對用於發送RFID詢問信號的RFID輸出功率電平預置；接收器，用於從RFID標誌器接收包含RFID數據的被反射的RFID詢問信號；信號處理器，用於比較所述RFID詢問信號與RFID反射信號的比率以確定SWR；控制器，與所述RFID發送器、所述接收器，及所述信號處理器通信，用於作為SWR的函數調節所述RFID發送器的RFID輸出功率電平，其中SWR越高，則RFID功率輸出電平越高，且SWR越低，則RFID功率輸出電平越低，所述控制器包括用於存儲對應於對象的庫存信息的資料庫的存儲器，所述資料庫存儲由所述接收器從所述RFID標誌器接收的所述RFID數據的指示。
17.權利要求16的系統，其中RFID發送器的RFID輸出功率電平預置為低功率模式。
18.權利要求16的系統，其中所述信息資料庫位於遠離所述RFID閱讀器之處。
19.權利要求16的系統，其中RFID輸出功率電平在分別對應於相對低的SWR和相對高的SWR的低功率模式與高功率模式之間可調節。
全文摘要
提供了一種設備和方法,用於確定對象是否在從RFID閱讀器起的用於讀取RFID標誌器的最大半徑內,並基於所發送的RF信號的被測量的SWR控制RFID閱讀器的RF輸出功率電平。在正向和反射的RF信號之間進行比較以確定SWR。然後作為SWR的函數調節RFID閱讀器的發送器輸出功率電平,使得當SWR高時,輸出功率電平被設置為高,而當SWR低時,輸出功率電平被設置為低。
文檔編號G06K7/00GK1423792SQ01808099
公開日2003年6月11日 申請日期2001年4月23日 優先權日2000年4月26日
發明者G·馬克·謝弗 申請人:傳感電子公司