一種雙線框三維通道裝置製造方法
2023-07-05 00:50:06
一種雙線框三維通道裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及射頻識別（RFID,RadioFrequencyIdentification）【技術領域】，具體地說是一種能夠實現標籤三維讀取、有效降低漏讀率的雙線框三維通道裝置，設有射頻讀寫器、功率分配器、天線切換單元以及與天線切換單元相連接的由兩個以上的天線線圈組成的射頻天線陣列，其中射頻讀寫器的射頻信號輸出端與功率分配器相連接，射頻讀寫器的控制信號輸出端分別與功率分配器、天線切換單元相連接，功率分配器的輸出端與天線切換單元相連接，其特徵在於射頻天線陣列中的天線兩兩一組，天線線圈均繞制為等大的直角梯形，兩個天線線圈配合拼成矩形天線框，與現有技術相比，能夠有效提高對射頻標籤識別的準確率。
【專利說明】一種雙線框三維通道裝置【技術領域】
[0001]本發明涉及射頻識別(RFID, Radio Frequency Identification)【技術領域】,具體地說是一種能夠實現標籤三維讀取、有效降低漏讀率的雙線框三維通道裝置。
【背景技術】[0002]在現有射頻識別【技術領域】，射頻識別系統一般包括射頻天線、用於控制射頻信號發射及接收的讀寫模塊，以及固定在待識別物品上的射頻標籤，使用時射頻天線輸出射頻信號，對射頻標籤進行讀取，射頻標籤上攜帶的信息再經射頻天線反饋至讀寫模塊內的信號接收電路，對接收到的信息進行處理後，即可完成對射頻標籤以及其所表示的物體的ID識別。在該系統中，射頻天線是整個射頻識別系統的重要組成部分，其完成射頻識別系統中磁場的發射和接收。當將射頻識別技術應用於三維通道裝置時，需要將射頻天線做成天線框的形式，多個框形天線組成天線陣列，天線陣列完成對標籤的三維讀取。
[0003]在現有三維通道裝置中，單個框形天線線圈在工作時，在天線線圈中間位置存在盲區，所以常通過框形天線重疊互補形式，各天線依次輪詢工作，相鄰兩框形天線可以相互彌補對方盲區，從而實現了標籤的三維讀取。
[0004]現有技術中，採用框形天線重疊互補形式實現標籤三維讀取的方法主要有兩種:一種方法是天線陣列在工作時，兩個天線均採用矩形線圈，兩個矩形天線框部分重疊，構成互補的形式，此時由於天線框高度的限制，兩個框形天線組成的通道裝置高度較低，所以標籤的可讀區域較小，實際應用中，當標籤以較高的高度通過通道裝置時，可能會存在漏讀現象，如果想增大標籤的可讀區域，需要增加天線框的高度，此時盲區的面積也相應增大，所以需要同時增加兩個天線框的重疊面積，但是因互補的兩個框形天線為輪詢工作，不工作的天線會對工作的天線起到反作用，重疊面積的加大會導致天線間相互耦合的程度加強，讀取效果差；另一種方法是天線陣列採用三個矩形天線框重疊互補的形式，三個框形天線組成的通道裝置高度較高，所以標籤的可讀區域較大，但是，由於三個天線輪詢工作，天線輪詢時間一定，所以每個天線讀取的時間減少，當多個標籤同時通過通道裝置時，由於時間較短，可能存在漏讀現象。
【發明內容】
[0005]本發明針對現有技術存在的缺點和不足，提出一種在天線個數最少和不增加天線彼此間重疊面積的前提下，能夠大大增加標籤可讀區域，進而有效彌補讀取盲區，降低漏讀率的雙線框三維通道裝置及使用方法。
[0006]本發明可以通過以下措施達到:
一種雙線框三維通道裝置，設有射頻讀寫器、功率分配器、天線切換單元以及與天線切換單元相連接的由兩個以上的天線線圈組成的射頻天線陣列，其中射頻讀寫器的射頻信號輸出端與功率分配器相連接，射頻讀寫器的控制信號輸出端分別與功率分配器、天線切換單元相連接，功率分配器的輸出端與天線切換單元相連接，其特徵在於射頻天線陣列中的天線兩兩一組，天線線圈均繞制為等大的直角梯形，兩個天線線圈配合拼成矩形天線框。
[0007]本發明所述功率分配器中設有功率分配電路以及相位切換電路，其中相位切換電路與功率分配電路的一個輸出端相連接，功率分配電路用於將輸入的射頻信號按分配比分為至少兩路，相位切換電路可以採用初級、次級線圈式電路結構完成對輸入的射頻信號相位的切換。
[0008]本發明中設有至少兩個天線切換單元，每個天線切換單元內設有至少兩路射頻開關電路，兩路以上的射頻開關電路與射頻天線陣列中兩個以上的天線一一對應連接，所述射頻開關電路由聞頻"[目號開關電路和匹配電路組成，聞頻"[目號開關電路的輸出端與匹配電路相連接，匹配電路的輸出端與射頻天線陣列中的一個天線相連接。
[0009]本發明中優選設有兩個天線切換單元，每個天線切換單元中設有兩路射頻開關電路，天線切換單元分別與兩個天線相連接。
[0010]本發明中天線線圈繞制為直角梯形，其具有兩個非直角的底角，其中較小的一個角度範圍為30° -60°。
[0011]本發明在使用時，先經過系統上電，射頻讀寫器完成基本數據的加載；待射頻讀寫器的基本數據正常加載完成後，向天線切換單元輸出天線切換控制信號，向功率分配器輸出射頻信號以及相位切換信號，其中兩個天線切換單元在天線切換控制信號的驅動下，分別控制每個天線切換單元中的一路射頻開關電路導通，使與該路射頻開關電路對應的天線處於工作狀態，同時天線匹配模塊對天線和天線進行阻抗匹配，將天線的頻率諧振至13.56M，輸出阻抗變換至50 Q ;射頻讀寫器輸出的射頻信號和相位切換信號傳送至功率分配器，功率分配器將射頻信號的功率平均分配至兩路，並根據相位切換信號控制這兩路射頻信號的相位相同或相反，分別傳送至兩個天線切換單元，天線切換單元將射頻信號傳送至處於工作狀態的天線，此時這兩個天線同時對標籤進行讀取；此後射頻讀寫器輸出天線切換信號，通過控制射頻開關電路的導通，使另一組天線處於工作狀態，完成對標籤進行讀取，通過重複上述步驟，完成對待檢測區域內標籤的檢測。
[0012]本發明與現有技術相比，具有以下優點:(1)標籤的可讀區域大大增加:通過採用兩個梯形天線框重疊互補的形式，重疊區域的上下兩個邊為兩個梯形天線框的斜邊，從而實現在不增加重疊面積的前提下，大大增加了標籤的可讀區域。(2)漏讀率低:兩個框型天線輪詢工作，由於輪詢時間一定，所以每個天線讀取的時間增加，當多個標籤同時通過通道裝置時，天線有足夠的時間讀取標籤，從而有效降低了漏讀率。(3)天線的個數減少，生產成本降低:採用兩個梯形天線框重疊互補的形式使得標籤的可讀區域大大增加，相比採用三個矩形天線框重疊互補的形式，減少了天線的個數，降低了生產成本。
[0013]【專利附圖】
【附圖說明】:
附圖1是本發明的結構示意圖。
[0014]附圖2是本發明中與同一天線切換單元相連接的一組射頻天線的結構示意圖。
[0015]附圖標記:電源模塊1、射頻讀寫器2、功率分配器3、天線切換單元4、天線切換單元5、天線6、天線7、天線8、天線9。
[0016]【具體實施方式】:
下面結合附圖和實施例，對本發明作進一步的說明。
[0017]實施例1: 如附圖1所示，本發明提出的一種雙線框三維通道裝置，包括:電源模塊1、射頻讀寫器
2、功率分配器3、天線切換單元4、天線陣列，所述天線陣列採用兩個直角梯形天線框協同互補的形式，使得在天線個數最少和不增加成對工作天線重疊面積的前提下，大大提高了標籤的可讀區域，陣列中兩天線輪詢工作，相鄰兩天線相互彌補對方盲區，兩天線陣列同時工作，在兩天線陣列中間形成一個磁場相對均勻的通道，從而能夠實現標籤的三維讀取、有效降低漏讀率。
[0018]所述射頻讀寫器2，輸入端與電源模塊I相連，用於產生射頻信號、相位切換信號以及天線切換控制信號，其中射頻信號和相位切換信號傳送至功率分配器3，天線切換控制信號傳送至天線切換單元4和天線切換單元5。
[0019]所述功率分配器3，輸入端與射頻讀寫器I相連，將來自射頻讀寫器I的射頻信號按功率比1:1平均分配至兩路，並根據相位切換信號控制這兩路射頻信號的相位相同或相反，其中一路傳送至天線切換單元4，另一路傳送至天線切換單元5。
[0020]所述天線切換單元4，輸入端分別與射頻讀寫器I和功率分配器3相連，輸出端與天線6和天線7相連，所述天線切換單元4包括兩個射頻開關電路和兩個天線匹配模塊，射頻開關電路與匹配電路一一對應連接，分別完成對天線6和天線7的切換控制和匹配。
[0021]所述天線切換單元5，輸入端分別與射頻讀寫器I和功率分配器3相連，輸出端與天線8和天線9相連，所述天線切換單元4包括兩個射頻開關電路和兩個天線匹配模塊，分別完成對天線8和天線9的切換控制和匹配。
[0022]所述射頻開關電路，每個射頻開關電路都有兩路輸入，一路輸入與功率分配器3相連，用於將來自功率分配器3的射頻信號傳送至相應天線；另一路輸入與射頻讀寫器I相連，通過射頻開關的通斷，完成對各自對應的天線的切換控制，在對應的天線工作時將射頻信號傳送至其對應的天線，在對應的天線不工作時將射頻信號與其對應的天線隔開，從而避免射頻信號進入不處於工作狀態的天線而影響正在工作的天線。
[0023]所述匹配模塊，輸入端與射頻開關電路相連，輸出端與對應的天線相連，用於對對應的天線進行阻抗匹配，將對應天線的頻率諧振至13.56M，輸出阻抗變換至50 Q，從而保證射頻讀寫器發出的射頻信號儘可能多的到達天線，並通過天線輻射出去。
[0024]所述天線陣列，兩個天線陣列分別接收來自天線切換單元4和天線切換單元5的射頻信號，兩天線陣列同時工作，陣列中兩天線輪詢工作，在兩天線陣列中間形成一個磁場相對均勻的通道。
[0025]所述電源模塊1，為整個通道裝置提供電源，其結構與現有技術相同，此不贅述。
[0026]實施例2:
如圖2所示，本發明中的天線陣列採用雙線框形式，為了保證三維通道裝置的標籤的可讀區域足夠大，本發明增加了天線框的高度，由於單個框型天線形成的磁場在線框中間方向會存在一個不可避免的盲區，並且隨著天線框高度的增加，盲區的面積也會隨之增大，所以需要同時增加兩個天線框的重疊面積，若天線陣列採用兩個矩形框重疊互補的形式，重疊面積的加大會導致天線間相互耦合的程度加強，讀取效果差。鑑於以上情況，本發明中天線陣列採用兩個梯形天線框重疊互補的形式。
[0027]所述梯形天線框的形狀為直角梯形，所述直角梯形的一個非直角底角的角度可以為 30。-60。。[0028]所述重疊區域的上下兩個邊為兩個梯形天線框的斜邊，重疊區域的面積可等效為圖2中標出的高度為H的矩形區域的面積，重疊區域為斜邊的設計，使得等效的重疊區域的面積大大增加，當兩天線輪詢工作時，完全可以相互彌補盲區。
[0029]天線陣列採用兩個梯形天線框重疊互補的形式，使得在天線個數最少和不增加重疊面積的前提下，大大增加了標籤的可讀區域，陣列中兩天線輪詢工作，相鄰兩天線相互彌補對方盲區，從而能夠實現標籤的三維讀取、有效降低漏讀率。
[0030]本發明與現有技術相比，具有以下優點:(1)標籤的可讀區域大大增加:通過採用兩個梯形天線框重疊互補的形式，重疊區域的上下兩個邊為兩個梯形天線框的斜邊，從而實現在不增加重疊面積的前提下，大大增加了標籤的可讀區域。(2)漏讀率低:兩個框型天線輪詢工作，由於輪詢時間一定，所以每個天線讀取的時間增加，當多個標籤同時通過通道裝置時，天線有足夠的時間讀取標籤，從而有效降低了漏讀率。(3)天線的個數減少，生產成本降低:採用兩個梯形天線框重疊互補的形式使得標籤的可讀區域大大增加，相比採用三個矩形天線框重疊互補的形式，減少了天線的個數，降低了生產成本。
【權利要求】
1.一種雙線框三維通道裝置，設有射頻讀寫器、功率分配器、天線切換單元以及與天線切換單元相連接的由兩個以上的天線線圈組成的射頻天線陣列，其中射頻讀寫器的射頻信號輸出端與功率分配器相連接，射頻讀寫器的控制信號輸出端分別與功率分配器、天線切換單元相連接，功率分配器的輸出端與天線切換單元相連接，其特徵在於射頻天線陣列中的天線兩兩一組，天線線圈均繞制為等大的直角梯形，兩個天線線圈配合拼成矩形天線框。
2.根據權利要求1所述的一種雙框三維通道裝置，其特徵在於天線線圈繞制為直角梯形，其具有兩個非直角的底角，其中較小的一個角度範圍為30° -60°。
3.根據權利要求2所述的一種雙框三維通道裝置，其特徵在於所述功率分配器中設有功率分配電路以及相位切換電路，其中相位切換電路與功率分配電路的輸出端相連接，功率分配電路用於將輸入的射頻信號按功率分配比分為至少兩路，相位切換電路採用初級、次級線圈式電路結構完成對輸入的射頻信號相位的切換。
4.根據權利要求3所述的一種雙框三維通道裝置，其特徵在於設有至少兩個天線切換單元，每個天線切換單元內設有至少兩路射頻開關電路，兩路以上的射頻開關電路與射頻天線陣列中兩個以上的天線一一對應連接，所述射頻開關電路由高頻信號開關電路和匹配電路組成，高頻信號開關電路的輸出端與匹配電路相連接，匹配電路的輸出端與射頻天線陣列中的一個天線相連接。
5.根據權利要求4所述的一種雙框三維通道裝置，其特徵在於設有兩個天線切換單元，每個天線切換單元中設有兩路射頻開關電路，天線切換單元分別與兩個天線相連接。
【文檔編號】H01Q21/00GK103632177SQ201310666071
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月7日 優先權日:2013年12月7日
【發明者】劉成永, 劉曉軍, 鹹日召, 任永濤, 高明, 玄大悅, 朱慶賢, 邵松, 戚明珠 申請人:威海北洋電氣集團股份有限公司