Rfid換能器對準系統的製作方法

2023-09-21 22:52:30

專利名稱：Rfid換能器對準系統的製作方法
相關申請的交叉引用0001本申請要求2004年8月16日提交的美國臨時申請第60/602,223號的以及2004年8月18日提交的美國臨時申請第60/602,751號的權益，在此將這兩個臨時申請的內容併入本文作為參考。
背景技術：
0002本發明一般涉及為常規射頻識別(RFID)標籤技術和器件提供增強的功能性，並且，更具體地涉及射頻(RF)標籤對準的檢測，例如x射線精密對準設備。
0003特定RFID標籤的一般功能是擔當特定RF應答器的「遠程傳感器器件」。當使能時，RF應答器的載波發射/數據接收線圈以預定頻率產生電磁通量場，其生成被輻射的「載波」發射信號。當這種RFID標籤放置在RF應答器附近時，RFID標籤「加電」。因此，激活的RFID標籤施加上載波發射信號，並作為響應，RFID標籤的某些無源電子元件開始自振蕩，這就以預定頻率在RFID標籤內及周圍產生了二級電磁(EM)通量場。在RFID標籤被激活後並且當所接收的載波發射信號是由RFID標籤及其固件的預定義設計標準所設定的預定理想幅度時，則RFID標籤開始發射「灌制/存儲」信息的串行數據流。根據RFID標籤的設計和預定義數據協議等，通常經由RFID標籤使其載波接收/數據發射線圈分路或分流來完成數據發射。
0004當RFID標籤開始振蕩以便輻射具體的RF信號和電磁通量場時，RF應答器載波發射線圈就被施加上了RFID標籤的「返回」RF信號。在RF應答器載波發射線圈上被施加返回RF信號通常稱為「反向散射」或反向散射信號。反向散射信號一般改變RF應答器載波發射信號的某些特性。這種載波發射信號的改變即使在它們最初可能是很小的時候也可以被適當的RF應答器前端電路檢測到。當實際的RFID標籤串行數據流發射出現時，RF應答器一般經由使用「包絡檢測器」電路擔當檢測反向散射信號。RF應答器然後將調節/濾波並放大該反向散射信號，以獲得合成的「乾淨的」數據流信號。其後，例如通過當掃描含有RFID標籤的物品時將產品名稱、代碼和價格輸入到現金出納機中，或者當有人沒購買含RFID標籤的物品就走出商店時發出警報，RF應答器的微控制器可以「檢驗/解碼/讀取」並被配置成對合成信號進行響應。然而，目前RFID技術受限於其同名物產品「標識」。因此，該技術還沒以替代新型方式或者不同用途進行應用。相應地，RFID技術還沒用於傳感器「對準」功能中，諸如用於指示非接觸x射線膠片定位的最佳對準。
0005在拍攝牙科x射線的常規和標準過程中，往往需要專門的工具和幾個冗長乏味的步驟。所公知的拍攝x射線的兩個選擇是其中1)給鑄型x射線膠片固定器(一般具有繞其周圍的鋒利邊緣)裝上x射線膠片並一起放置在病人口腔中用牙來咬(由於鋒利邊緣對於大多數病人來說這是很不舒服的)，以致牙科技師或醫生必須視覺上估計膠片固定器的位置以便拍攝x射線；或者，2)其中，給也具有繞其周圍的鋒利邊緣的鑄型x射線膠片固定器裝上x射線膠片並一起放置到「邊(rim)固定器」裝置(一般是金屬的長條，其具有在一端的x射線膠片固定器接收裝置以及在另外一端的x射線頭部設備接收裝置)上，該裝置然後整體地放置在病人口腔中用牙來咬(由於鋒利邊緣以及邊緣固定器裝置的龐大，對於大多數病人來說這是極不舒服的)，而只有x射線頭部設備接收裝置從病人口腔中突出，以便牙科技師或牙科醫生接著將x射線頭部放到x射線接收裝置中，以拍攝x射線射線照片。
0006除了一般需要專門的對準工具之外，上述兩個選擇的缺點是如下幾個1)因為尤其當人工地估計x射線膠片的位置/定位時x射線頭部設備到x射線膠片的不恰當對準，往往需要拍攝額外的x射線，以及常常當；2)邊緣固定器不恰當地定位/安置在特定病人的口腔中時，這造成；3)時間和費用的損失，並且，此外這；4)加劇了特定病人的不適感。以適度簡易方式對本發明進行了設計以克服這些挑戰。第一要考慮的概念是提供一種可以永久不再需要邊緣固定器裝置/對準工具的系統。第二要考慮的概念是改變常規x射線膠片固定器裝置的設計以便消除鋒利邊緣。第三概念是對系統進行識別，通過該系統牙科x射線的拍攝將變得更少受打擾然而更加精確。
0007RFID技術的基本原理看來可為目前牙科x射線的問題提供最理想的解決方案。迄今，RFID技術在實際和應用中已廣泛用於產品和其他商品「識別」用途中。顯然地，這種技術還沒有用來強制使x射線頭部設備與(常隱)x射線膠片的精密對準中。現有技術中不為人知的一方面是一種系統，該系統將允許預定RF標籤固定在設備附近，並且該系統將引入用於建造常規RF標籤裝置所需要的那些元件。這種系統在更新技術設備(例如數字放射照相術)以及公知技術設備(諸如牙科x射線膠片固定器裝置)中是缺乏的。因此，需要一種新型的RF標籤結構與器件。然而，數字放射照相術就裝備和供給而言是極其昂貴的，並且由於其涉及參與牙科醫生，保持價格和費用，這目前對於許多牙科醫生是令人望而卻步的。因此，許多牙科醫生，尤其在農村環境中，仍然利用已有的技術，以致牙科醫生仍就使用x射線膠片和x射線膠片固定器裝置。
0008現有技術中不為人知的另一方面是電子設計，其可以擔當RF應答器，並且其具有遠程但附連的「發射/標籤、感測/讀取器」線圈。這種線圈(其發射載波頻率以使能新型RF標籤裝置，並且還擔當接收來自被使能新型RF標籤裝置的數據)需要進行設計以便適配到/機械地連接到特定牙科x射線頭部設備的活動端。
0009在製作牙科定向非接觸RF換能器系統中的一個問題是特定的牙科RF標籤必須物理上比附隨的牙科RF載波發射/數據接收線圈更小。事實上，為了滿足以獲得有關大多數基於RF換能器對準系統的「最佳對準」情形的條件，特定RF標籤及其具體的RF載波發射/數據接收線圈通常比系統連帶的RF載波發射/數據接收線圈更小。牙科應用中操作實際性的另一問題是獲得「非接觸」操作，其中尤其在x射線頭部設備到病人口內的牙RF標籤的對準過程中，特定x射線頭部設備從不(有意地，也不需要使其)接觸病人臉部。這個問題不是絲毫不重要的，因為已有RFID技術特別在整個縮小比例的RFID系統中不允許寬廣的RF傳感器/標籤距離感測。目前可用的各種常規RF標籤在試驗床上進行了使用，並發現常規RF標籤就到同樣可用的RF應答器的所期望工作距離而言還是很缺乏的。
0010已發現，當RF標籤放置在病人口腔中並處在牙齒後面(這在牙科醫務室裡是常見的)時，則有效的感測距離只是一英寸並往往是更少。RF應答器載波發射/數據接收線圈需要向內放置到或接近面頰，以便「讀取」常規RF標籤。因而，常規可用的系統對於牙科x射線應用既是不理想的又是不切實際的。因此，需要一種具有額外特徵的增強型RF應答器模擬「前端」電路。
0011本領域技術人員要明白的是，提供牙科x射線RFID定位系統將招致幾個設計挑戰，包括1)相當小的牙齒RF標籤尺寸在諧振時只產生微小RF通量場；2)期望到特定RF標籤的感測距離至少兩英寸；3)相當小的牙科RF應答器載波發射/數據接收線圈尺寸具有一個有限範圍，當RF標籤被激活時此範圍用於檢測從RF標籤中遠程輻射出的RF信號；4)當RF標籤離RF應答器幾英寸時，由牙科RF應答器載波發射/數據接收線圈所接收的數據流信號是在毫伏範圍；5)當這些信號送到運算放大器電路中時，它們一般不能從運算放大器電路的基噪聲級中加以區別或容易分離，因此；6)來自運算放大器電路的合成信號包括固有的和自由空氣輻射的噪聲以及所期望的數據信號RF載波發射分量，從而使「有效的」信號檢測變得很困難；7)並即使利用濾波，自由空氣輻射的交流(A.C.)信號也被放大並成為來自運算放大器電路的部分淨/最終信號結構，從而特別當信號是由高靈敏RF應答器模擬前端電路獲得時極大影響了最終信號的真實性。
0012因此，需要的並迄今未知的是一種RF換能器非接觸對準系統，該系統實現牙科x射線應用要求，解決這些識別技術的挑戰，並且提供一種完全運作的產品。還有一個需要是可操作某些類型RF標籤與應答器之間的更大距離上的RFID型技術。還有一個需要是填補RFID技術實際應用中的技術差距和空白。進一步需要一種可提供精密RF標籤/傳感器對準功能的能力，以建立在RFID行業內的新型應用，尤其是用於精密RF標籤對準。

發明內容
0013本發明涉及一種RFID技術的新應用，其將在整體上提高這個行業。本發明的RFID系統利用某些設計方法學，以便為檢測RFID標籤到RFID應答器的對準提供了便宜的且簡單的設備。
0014本發明提出了一種簡單的、功能上增強的以及新型的RFID系統概念，其中目前可用的RFID系統有機會對其加以改進或擴展各種新特徵和/或功能，包括對對準參數進行檢測的能力。本發明還提供了一種新型的RF應答器，其具體是為牙科行業、醫療成像系統以及要用到數字放射照相術的其他這樣的行業。本發明還提供了一種具有新型RF標籤裝置和x射線膠片固定器的新RFID系統。RF標籤裝置和x射線膠片固定器可以允許目前所用的牙科x射線膠片放置到重新設計的、智能的且更舒服的(對於病人)膠片固定器中。通過允許現代數字x射線成像傳感器與特定牙科x射線機器的頭部/槍部設備精密對準，可將RF標籤裝置和x射線膠片固定器用於現代「數字x射線成像傳感器」中，致使不必要的重複成像。
0015本發明還提供了一種新RFID系統，其中可以拍攝更精確的牙科x射線，這是由如下能力所實現的對數字x射線成像傳感器和/或病人口腔中的牙科x射線膠片的精密對準進行指示。本發明的系統可以配置成對病人口腔中的數字x射線成像傳感器和/或牙科x射線膠片固定器的精密對準進行指示，而不需要常規所用的專門工具、步驟或裝置。RFID系統可以配置成將病人及其他信息存儲在RF標籤裝置和/或x射線膠片固定器中。
0016本發明包括一種新RFID系統，該系統利用x射線和/或其他放射照相術成像以便提供自動化RF標籤工作的查找模式。例如，特定x射線頭部設備可以配置成自主地移動。例如在牙科應用期間，x射線頭部設備當被使能時可以定位(也許)隱藏的RF標籤裝置，並最終將其自身與特定的被定位RF標籤裝置進行對準。x射線頭部設備還可被配置成自動獲得所期望的x射線圖像、和/或存儲某些數據。x射線頭部設備還可被配置成以便除非/直到其與特定RF標籤裝置對準時裝置才能激活並提供x射線照片。這種系統提供一種新安全機制以防止未經準備就使能x射線機器設備，並可以使重複成像變得不必要。
0017通過根據應用和/或需要提供一個或多個RF應答器載波發射/數據接收線圈，本發明改進了某些RFID應答器裝置的當前設計。根據應用和/或需要，在特定系統中可提供一個或多個RF應答器載波發射/數據接收線圈，而每個線圈諧振在相同或不同頻率。在多線圈的系統中，並根據應用，RF應答器載波發射/數據接收線圈的尺寸可以變化。而且，多個RF應答器載波發射/數據接收線圈可固定在特定RF應答器的外殼周圍，和/或，通過使用一個或多個適當電纜裝置使其遠離RF應答器進行放置。
0018為了用於手持式、固定就位式、固定式和永久安裝的應用中，本發明支持對某些RFID應答器裝置的當前設計加以改進。這種手持式、固定就位式以及類似的應用可不受被施加電源的約束，例如交流電(A.C.)壁上插座或直流電(D.C.)電池。
0019通過特定RF應答器經由各種器件和電路(包括任一或兩者音頻或視頻技術和/或設備)為系統提供特定RF標籤的檢測及出現的指示，本發明改進了某些RFID應答器裝置的當前設計。通過各種器件和電路(包括任一或兩者音頻或視頻技術和/或設備)，在預定義的限度內系統提供從特定RF載波發射/數據接收線圈到特定被檢測RF標籤的距離指示。通過特定RF應答器經由各種器件和電路(包括任一或兩者音頻或視頻技術和/或設備)，系統提供了對來自被檢測RF標籤的有效數據的檢測指示。
0020通過特定RF應答器經由各種器件和電路(包括任一或兩者音頻或視頻技術和/或設備)為系統提供特定被檢測RF標籤的精密對準的指示，本發明改進了某些RFID應答器裝置的當前設計。系統例如可從各種器件和電路(諸如音頻或視頻技術和設備)中，提供特定RF應答器狀態的指示(諸如「加熱時間耗完」和/或「準備運行」)。從這些器件、電路和技術中，系統還可提供特定RF應答器的載波發射頻率(一個或多個)的指示。系統還可提供特定RF應答器的載波發射頻率(一個或多個)的變化和指示。而且，通過各種器件和電路(包括任一或兩者音頻或視頻技術和/或設備)，系統提供特定RF應答器的載波發射頻率(一個或多個)的調諧/失諧和指示。
0021通過各種器件和電路(包括任一或兩者音頻或視頻技術和/或設備)為系統提供特定RF應答器的顯式載波發射驅動信號波形(一個或多個)的選擇和指示，本發明改進了某些RFID應答器裝置的當前設計。經由這些器件、電路和技術，系統還可提供特定RF應答器的載波發射幅度(一個或多個)的指示。從這些器件、電路和技術中，系統還可提供特定RF應答器的載波發射信號(一個或多個)的出現指示。系統還可提供特定RF應答器的載波發射/數據接收線圈(一個或多個)的出現指示。而且，系統可提供對連到特定RF應答器上的一個或多個載波發射/數據接收線圈的選擇以及選擇指示。此外，通過各種器件和電路(包括任一或兩者音頻或視頻技術和/或設備)，系統可提供特定RF應答器的當前工作模式(諸如空閒或查找模式)的指示。
0022本發明通過利用各種器件和電路(包括音頻或視頻(任一或兩者)技術和/或設備)提供用於動態(on-the-fly)和/或現場RF標籤編程及其指示的系統，從而改進了某些RFID應答器裝置的當前設計。利用這些器件、電路和技術，系統可提供對固定的或可變的三維空間中的精密對準參數進行感測及其指示。在操作過程中，通過各種器件和電路，系統還可向用戶提供不管是以音調和/或語音形式的聲音反饋。而且，在操作過程中，系統可向用戶提供不管是以音調和/或語音形式的音頻反饋，其中音高和/或音量、或腔調、或諸如此類的形式可根據特定RF應答器對某些所感測參數、輸入、或者這些各種器件和電路的響應而被改變。
0023通過提供一種具有某種性質的用戶鍵盤的系統，本發明改進了某些RFID應答器裝置的當前設計，由此用戶可以例如輸入或設定/定義某種數據或準則，或從各個器件和電路中檢索信息和其他數據。系統還可以配有一個或多個主要用於用戶反饋的顯示設備，不管其或它們是LED或LCD等等、實際上或其混合體。系統可提供至少一個外部通訊埠。這種外部通訊埠可以提供與計算機和/或印表機的傳輸/數據連接。而且，系統可以支持接近或處在特定RF應答器載波發射/數據接收線圈和/或RF應答器之上的某些可視指示器和/或音頻設備的遠程布置。
0024本發明改進了RFID應答器裝置與系統及其部件的當前設計和功能性，這是藉助於通過各種器件和電路不僅提供RF標籤或傳感器檢測和讀取、和/或分類、和/或與特定應用有關的其他功能，而且提供對特定RF標籤或傳感器器件的顯式編程。
0025本發明包括一種從橡膠、塑料、乙烯樹脂或其他合適材料中構造RF標籤封套的方法，以便允許牙科x射線膠片插入或數字x射線成像傳感器附連。含有電子電路的RF標籤封套也可從這些材料加以構造，以便允許牙科x射線膠片的插入或數字x射線成像傳感器的附連。為了允許牙科x射線膠片的插入或數字x射線成像傳感器的附連，這種RF標籤封套可以進行製作，其中電子電路最低限度由線圈設備、電容器器件、功率調節電路以及微控制器電路裝置組成。
0026本發明還包括一種從橡膠、塑料、乙烯樹脂、金屬或其他合適材料中構造和製作RF應答器封套的方法。RF應答器封套可包括印刷電路板設備，而在其上面可以附連各式各樣的電子元件。在電路板上的電子元件包括某些分立模擬和數字電子器件、無源電子器件、微控制器電路裝置以及視頻顯示器和/或音頻設備。電路板還可以包括或附連一個或多個連接器，包括那種被施加電源連接器。
0027為了用於牙科x射線機器頭部/槍部設備的固定(附連)諸如插入，本發明還包括一種從塑料、乙烯樹脂或其他合適材料中構造和製作RF封套的方法。RF讀取器封套可製作成，以便牙科x射線機器頭部/槍部設備附連或插入到一端上，而線圈設備可以附連到封套的對端上。這種RF讀取器封套可以進行配置，以便視頻或音頻指示器裝置和一個或多個連接器裝置可以附連到封套上。這些連接器裝置可附連到一個或多個電纜設備上以便RF讀取器封套最終可以附連到RF應答器封套上。
0028本發明包括一種從塑料、乙烯樹脂或其他合適材料中構造和製作RF標籤封套的方法。RF標籤封套可以配有各式各樣的電子器件(分立模擬和數字電子器件、無源電子器件和/或微控制器電路裝置)，以便構造RF標籤裝置。這種RF標籤裝置可以配置用於附連在數字射線照相術設備周圍或者與例如需要x射線膠片固定器的x射線膠片的常規x射線成像設備同步。
0029本發明還包括一種利用RF標籤裝置、RF讀取器器件和RF應答器裝置的方法，而每個器件處於完全裝配的形式，其中每個部件被配置成與彼此同步工作。部件還可被一起配置，並且共同地形成RFID換能器設備及系統並運行。這種RFID換能器設備及系統可以運行和用作非接觸「對準」設備和/或工具。在某些應用中，RFID換能器設備及系統可以更主要作為增強的RFID系統加以執行。
0030通過下面詳細描述，結合經由例子對本發明的特徵進行說明的附圖，本發明的其他特徵和優點將顯現出來。


0031圖1描述了根據本發明通常設計用於牙科應用的RFID換能器對準系統的一個實施例的系統圖。
0032圖2a和圖2b描述了根據本發明RF應答器的一個實施例的子系統框圖。
0033圖3描述了根據本發明RF讀取器的一個實施例的子系統框圖。
0034圖4描述了根據本發明RF標籤的一個實施例的子系統框圖。
0035圖5描述了根據本發明RFID換能器對準系統的一個實施例的部分原理圖。
0036圖6描述了根據本發明RFID換能器對準系統的一個實施例的部分原理圖。
0037圖7描述了根據本發明RFID換能器對準系統的一個實施例的部分原理圖。
0038圖8是本發明RF換能器對準系統的一個替代實施例的圖示，其說明了一個帶有RF應答器與RF讀取器的手持式裝置的實例。
0039圖9是本發明RF換能器對準系統的一個替代實施例的圖示，其說明了一種具有「x」、「y」和「z」方向上的三個RF讀取器和三個RF際籤的多軸對準系統。
0040圖10是本發明RF換能器對準系統的一個替代實施例的圖示，其說明了牙科數字x射線成像傳感器與RF標籤裝置。
0041圖11是本發明RF換能器對準系統的一個替代實施例的圖示，其說明了多種形式的RF讀取器。
0042圖12A和圖12B是本發明RF換能器對準系統的一個替代實施例的圖示，其說明了用於翼狀航空器的一種多點RF標籤檢測及對準反饋系統。
0043圖13是本發明用於牙科x射線裝置的RFID對準系統的圖示。
具體實施例方式
0044為說明起見，如圖所示，本發明涉及基於RFID(射頻識別)技術的有益且新穎的電子設計、基本原理。本發明提供了一種全新的RFID應用，這種應用與RFID技術的目前常規/標準使用相比具有增強的實用性與實際功能型。這種RFID系統有益於那些設備或產品，其要求或可利用非接觸功率控制和/或操作、非接觸訪問或使能、以及非接觸登錄。本發明也有用於那些產品、裝置或器件，其要求或可使用非接觸物體/目標的感測或檢測、智能非接觸傳感器響應系統、以及非接觸物體/目標的數據編程和/或數據檢索。本發明還適用於要求非接觸對準性能的系統，例如牙科/醫療x射線/成像技術。另外，本發明涉及某些系統和系統元件的具體對準中所用的非接觸檢測、監視、控制或反饋，這些操作通過遠程對準或定位性能將被增強。
0045本發明的系統特別適用於將特定x射線機器「槍部」或「頭部」設備正確定位到特定x射線膠片設備的活動中。該系統利用簡單的非接觸對準步驟，而不需要實施「常規的」對準器件或技術。系統適用於更新技術(例如，數字射線照相術)及已有技術(諸如x射線膠片與x射線固定器裝置)中。作為操作的一個作用，本發明具有在許多應用中可被利用的性能，其中廣義地說，「RF標籤」器件(最低限度由載波接收/數據發射線圈、諧振電容器、功率調節電路、微控制器以及線圈分路組成)擔當「遠程目標/傳感器」或「系統激活鍵」。RF標籤被配置成連接到「RF應答器」裝置，該RF應答器最低限度由載波接收/數據發射線圈、諧振電容器、載波信號驅動電路、被施加數據接收信號檢測電路、各種被施加數據接收信號濾波器、各種被施加數據接收信號放大器電路以及各種邏輯器件和/或微控制器組成，其中RF標籤和RF應答器一起建立一種非接觸RF換能器對準功能及系統。對系統進行配置，以便當RF應答器接近RF標籤時，則RF應答器最終引起產生一個或多個預定義的動作或活動。這些動作可取決於所期望的真實世界功能、應用和/或所製造的終端用戶產品類型。
0046本發明提供了一種非接觸的RF換能器系統，其最低限度由至少一個RF標籤裝置以及諸如RF應答器的控制電子裝置包組成。RF標籤與RF應答器一起作用，最低限度地完成如其他RFID系統的功能，然而也可為RF換能器非接觸「對準」系統做準備。本發明的RFID系統可適於用做例如智能的「物品或器件檢測器」、電子非接觸的萬能鑰匙(pass-key)系統、醫史的手鐲/讀取器系統、計算機的啟動裝置以及無鑰匙車門和/或箱子的打開系統。那些本領域的普通技術人員要明白，存在非接觸RFID傳感器對準的許多其他應用，這些應用受益於一種將其配置以對一個裝置到另一個裝置的特殊對準進行檢測、監視和/或響應的系統。這些應用包括當一個交通工具或平臺與另一個進行空間對接時，將內部通信埠定位到海洋環境換能器上，因此可以在不用打開其外殼或使用外部連接器的情況下從換能器恢復數據；以及對各種艙口或飛行控制表面等等到商用飛機上的定位進行嚴格監視。顯然存在眾多手持應用，例如識別內壁、地下的/掩埋的電纜線路或氣體管道等等的位置，其中利用一個或多個隱蔽RF標籤裝置，房主或實用人員不僅可以容易地對在看來是隱藏的東西指出「其位置」和/或「是什麼」，而且也許對什麼時候安裝或多少深度進行指示。另一方便應用包括行李識別系統，其中持票人可以將RF標籤編寫並附連到行李上。這種系統的好處包括更精確且簡單的目標處理，並且還可包括在出現行李領取問題期間確保正確的物主。
0047證實了本發明的一個好處是，當RF標籤放置在特定的不透明材料之後並因此在正常情況下對於本發明的用戶/操作員是不可見時，用戶/操作員可以利用RF應答器對RF標籤進行定位(反之亦然)。RFID系統可以用來定位隱藏的標籤，並且如果需要，還可以容易地識別(RF標籤到RF應答器的)「最佳對準」的情況。那麼本質上，RF應答器旨在識別或可能旨在識別RF標籤到RF應答器的最佳位置或「瞄準線」，用以接著執行某些預定義的動作/活動。在一些情況下，RF標籤在用戶/操作員看來實際上可能是隱藏的或者可能不是隱藏的。因此，如果要求RF標籤到RF應答器的對準，並且如果對準步驟僅靠人(其中他可運用最佳推測或估計的過程)，而且如果該對準被認為是精密或關鍵的，那麼在企圖對準中可能出現誤差，假設這些過程一般確保不會出現「最佳對準」。通過本發明克服了人工完成對準動作的潛在缺點，因為本發明及其RF應答器元件為用戶/操作員固有且自動地識別「最佳對準」的情況。在其他應用中，RF標籤與RF應答器之間的嚴格對準可能有時不是精密的，則那種簡單的RF標籤檢測就足夠了。在其他應用中，也許利用手持式RF應答器元件檢索特定數據，當手持式RF應答器處在特定RF標籤的「讀取」距離內時，可能強烈期望一種也許隱藏的RF標籤。在許多這種情況下，RF標籤與RF應答器之間不夠完美的對準完全是可接受的且實用的，如本發明肯定可以允許非精密的RF標籤對準檢測與讀取。本發明系統的另一個應用例子包括對控制按鈕或閥門和/或掩埋耦合設備加以定位與識別。這種應用要求這些裝置的嚴格位置，以便在可能實行維修或修補或升級以前可以正確地揭露裝置的物理視圖。
0048本發明及其兩個主要元件(RF標籤裝置和RF應答器裝置)提供了RF標籤裝置的一個或多個實施例。RF標籤保持最低限度由以下組成1)LC儲能電路，其具有預定值的至少一個載波信號接收/數據發射線圈；2)與載波信號接收/數據發射線圈並聯工作的有預定值的諧振電容器，其中兩者共同動作以響應預定義被施加載波信號，以便使其與被施加載波信號諧振；3)功率調節電路，其中由LC儲能電路所產生的一部分諧振能量用來建立所需的運行功率，該功率用於；4)板上微控制器器件，其中微控制器器件可以配置成識別RF標籤的某些運行參數，並由此從預定的協議中可產生預定的串行數據流，其利用；5)載波信號接收/數據發射線圈分路；或6)LC儲能電路分路。本領域的那些技術人員要明白，本技術規定RF標籤裝置不需要電池工作，而能保持對附近或近處的外部被施加載波信號的響應，並保持一個有助於引起特定RF標籤LC儲能電路的諧振的頻率。
0049RF應答器可以是由外接電源供電的裝置和/或由電池供電的裝置。本發明提供了RF應答器裝置的一個或多個實施例，其中RF應答器保持最低限度由以下組成1)LC儲能電路，其由具有預定值的至少一個載波信號發射/數據接收線圈組成；和2)與載波信號發射/數據接收線圈串聯工作的有預定值的諧振電容器，其中兩者共同諧振動作以產生預定義被施加載波信號；3)預定的載波驅動信號，當將其施加到載波信號上時；4)RF標籤信號檢測電路，從該檢測電路所獲得的信號被施加到；5)預定的濾波器和放大器電路，然後將其合成信號施加到；或6)微控制器器件，將其配置或編程以用於所期望的操作和功能、以及具有對特定RF標籤所發射的串行數據進行讀取的能力，由此；7)微控制器可引起出現某些預定的切實動作，這是基於其關聯的預定固件、輸入/輸出(I/O)電路以及具體應用或需求。
0050本發明系統的另一個方面支持應答器載波信號發射/數據接收線圈遠離RF應答器電子裝置包進行放置，從而提供了系統的第三主要元件。這個特徵允許將RF應答器線圈(在下文中被稱為「RF讀取器」和/或RF讀取器器件)更容易地放置在特定「工作區域」。經RF應答器電子裝置包和與其相關聯的載波發射/數據接收線圈/RF讀取器之間的預配電纜連接可以實現這個方面。系統還支持在某些預定義的限制內對RF標籤到RF應答器載波發射/數據接收線圈的距離進行檢測和顯示。系統進一步向用戶提供了對RF應答器何時檢測RF標籤的可見指示。這種檢測可以擔當喚醒「休眠」的RF應答器微控制器或喚醒處於「空閒」模式的RF應答器微控制器。這個特徵還向用戶/操作員提供RF標籤檢測已出現的反饋。特別就指示器的壽命和振動阻尼而言，可見指示也許最適合用LED(發光二極體)來完成。系統還可向用戶提供了對RF應答器何時檢測來自特定RF標籤的「可讀/有效」數據流的單獨可見指示。基於數據協議與其他數據形式的因數，這種檢測可以起到如下作用引起RF應答器微控制器確定RF標籤數據流是有效的，並因此是可靠可用的。這個特徵還向用戶/操作員提供經RF應答器的特定RF標籤「讀取」可正在進行中的反饋。
0051本發明還一功能是支持那些其中期望或要求一個或多個音調的情況。音調發生器向用戶/操作員提供標籤檢測或讀取已出現的反饋，例如對於用戶/操作員而言就不需要從他/她目前(視覺上)所集中的地方或東西把臉轉過去。音調發生器可僅支持單音調結構，或者可提供音高/頻率或音量變化(例如基於RF標籤距離)，並且可提供語音反饋和/或命令。系統可利用有效RF標籤數據流的可見指示器來還支持RF標籤檢測，並且提供一個位於或鄰近RF應答器載波發射/數據接收線圈的音頻揚聲器設備。
0052本發明的系統還可配有顯示設備，諸如液晶或OLED顯示器。這種顯示設備可起作用，以便為用戶/操作員提供諸如指令、捕獲的RF標籤信息以及其他運行信息的這些預定義的細節。系統還可被配置成允許RF應答器與計算機和/或印表機進行接口，以便遠程地捕獲、顯示和/或記錄在特定RF標籤中的一些或所有信息。
0053本發明的系統可被配置成支持可變的RF載波發射信號頻率控制，以利用不同廠商的具有各個諧振頻率的各種RF標籤。RF載波發射信號頻率的變化可以用一個調節電位器或通過鍵盤輸入加以實施。可使用其他機制，諸如各個諧振電容器的接入/斷開，其藉助於改變某些邏輯器件的除數比、可調線圈器件或及其組合。
0054此外，本發明的系統可被配置成對功率何時已施加到RF應答器上進行可視/可聞地指示。類似地，系統可以對預定義的加熱時間何時消逝以及系統穩定性何時出現進行可視/可聞地指示。當特定電子電路利用時鐘或振蕩器電路時，也許最期望這個特徵。
0055本發明的系統還可以對最大的(或者甚至也許，小於最大的)載波發射信號強度/幅度進行可視/可聞地指示。系統可進一步允許顯示載波發射信號頻率，其不管是基於LED陣列和/或利用某種性質的文字或圖形顯示。另外，系統可配有各種機構，以支持對載波發射信號是否存在進行指示，並支持對載波發射/數據接收線圈是否存在進行指示。
0056而且，本發明的系統可提供可選的載波發射驅動信號的波形控制。載波發射驅動信號控制可考慮到正弦波、三角波或方波、脈衝寬度調製或者其他信號波形結構的使用。系統可被配置以提供載波發射驅動信號的頻率調諧/失諧控制電路。基於特定載波發射驅動信號波形及其可能諧波的性質，系統可能容許信號的調諧/失諧以便獲得「最適合的」諧振波形。
0057本發明系統的另一方面是支持特定RF標籤在傳輸過程中及現場的編程。一個這種應用是牙科醫生利用本發明來拍攝臼齒(molar)的x射線。因此，常規的「邊緣固定器」(用以夾持x射線膠片和輔助x射線頭部對準)可用一種智能口腔x射線膠片RF標籤裝置加以取代。然後可將系統進行配置以便牙科醫生的RF應答器識別獲得x射線的「最佳對準」。當牙科醫生的RF應答器指示RF標籤的有效「讀取」時(在RF標籤已放置在病人口腔中之前或之後)，牙科醫生可以打入他或她所希望編寫到智能口腔x射線膠片RF標籤裝置中的鍵盤上的某些信息，諸如病人的姓名、日期和/或病人號。這種特殊的x射線膠片RF標籤可保持永久被編程的，並且可直接跟蹤這個病人。
0058本發明的系統可具有其他特徵，諸如指示特定的RF應答器是否處於運行的具體模式，例如數據編程模式、標籤檢測/對準模式或者空閒模式。本系統的其他特徵可包括1)不需要利用常規的對準工具、器件或步驟對「最佳對準」提供指示的RF應答器電路性能；以及2)以非接觸方式完成這些工作，正如上述牙科例子，其中兩個純粹的好處與成效是a)對於牙科醫生減少複雜性；和b)增強了牙科病人的舒適因數。
0059本發明系統的另外實施例可以進行構造，以便系統可以考慮到那些在三維空間中必須可靠地識別具體位置的應用。例如，三個RF標籤可以用於「x」、「y」和「z」軸的構型中，這三個RF標籤被配置成與也被配置成「x」、「y」和「z」軸的三重線圈RF應答器裝置進行接口。而且，「x」、「y」和「z」軸可以是與三重線圈RF應答器裝置的預定定位或三個RF標籤的預定定位有關，或者可能無關。如果要求RF標籤或RF應答器(或兩者)的「x」、「y」和「z」軸在自由空間中是絕對的或者允許處在非絕對的角度/空間方位角，這種系統可能是有好處的。以這種方式，RF標籤或三重線圈RF應答器的「x」、「y」和「z」軸以固定或可變方式進行利用。如果期望系統的一個或多個元件(RF標籤或RF應答器或兩者)是可變的，那麼系統提供有效的可再定位性，並且可以繞整個360度的軌跡被可變地導引。因此，三個RF標籤和三個RF應答器可用來作為單個共同的換能器設備進行工作，或者用以起到三個獨立可定位的換能器設備組。每個換能器設備組可以被配置成使其定位在單獨預定的或可變的軸或平面上。替代地，可使用單個RF應答器裝置，其中對它加以配置以便利用相同或不同大小與載波頻率的三個載波發射/數據接收線圈。在各種成像技術(例如，放射治療和雷射手術)醫療設備對準和/或過程性位置軌跡中用到這種三維(3-D)功能的場合，識別對於醫生和病人都是重要的。
0060而且，為簡單或特殊效用例如病患處理，本發明的系統可配有容許對RF標籤進行嚴格數據編程的性能。這種編程可顧及這些信息如病人身份、敏感症或藥物警告、過去醫史、接納理由、接納日期、待完成的手續、病人姓名以及病人年齡、出生日期、飲食類型、虛弱等等。
0061另外，本發明的系統可以構造成各種大小和不同特徵。可以對該系統的替代實施例進行配置，以便系統能從事這些應用例如掛鑰匙兒童和智能門鎖系統(不需要實際鑰匙)；園林/植物/莊稼/樹木身份(I.D.)標記(其也可以提供供給/照料說明)；個人藥物/敏感症警告手鐲；病人醫史或處理標籤；產品歷史標籤(具有關於保修期初始化或產品跟蹤的特殊效用)；嬰兒跟蹤/I.D.標籤(其幫助消除「被交換」嬰兒錯誤，以及提供正確的看管者/雙親接觸，或者當出現企圖以其他方式抱或移動孩子時發出警報)；陸地邊界/角落標記(關於某些採礦「權利」時特別有用)；寵物出入標籤(例如，允許寵物在白天的具體時間出入住宅或院子)；車輛與車輛艙進入系統；計算機訪問/拒絕系統；旅行者行李控制/管理系統；設施/氣體/水位檢測系統；棒球場/娛樂/通行關口系統；醫療診斷、成像、放射系統；雷射手術系統；以及當然所有方式的x射線系統(提到了一些)。考慮到這些潛在的切實應用，因此本發明的用意是提供一種新的、簡單的、實用的、可靠的、並便宜的然而智能且精確的有關RF標籤裝置和RF應答器裝置的非接觸傳感器對準的方式，它們於此一起提供一種新穎的RFID換能器系統，其用於有關x射線和醫療應用中的精密對準以及用於那些「對準」問題不是精密對準的眾多應用中。
0062現在參照圖1並特別是項目8000，該圖表示了RFID換能器對準系統的一個實施例的物理系統框圖，根據本發明這種RFID換能器對準系統支持全新RFID應用和市場、以及通常增強了常規RFID系統。
0063參照圖1，通過預定的電纜裝置即項目4000(這裡稱為「讀取器臍帶電纜」和/或「讀取器臍帶電纜裝置」)，項目1000(這裡稱為「RF應答器」和/或「RF應答器裝置」)成套地附連到項目2000(這裡稱為「RF讀取器」和/或「RF讀取器裝置」)上。項目3000(這裡稱為「RF標籤」和/或「RF標籤裝置」)保持RFID換能器對準系統的最終子系統元件，但是決不附連到系統的任何其他元件上或者位於系統內。
0064一般來說，當項目1000(RF應答器裝置)、2000(RF讀取器裝置)和4000(讀取器臍帶電纜裝置)已被裝配時，並且當通過預定功率開關和被施加電源然後使能項目1000(RF應答器裝置)時，則項目2000(RF讀取器裝置)將以100千赫或者更大的預定頻率預定地開始RF發射，導致從項目2000(RF讀取器裝置)中輻射RF通量場。
0065當RF標籤裝置(項目3000)也被構造成以100千赫或者更大的預定頻率(而這個頻率最終接近或等同於項目2000(RF讀取器裝置)的頻率)進行振蕩時，並且當使項目3000處於項目2000(RF讀取器裝置)的預定距離內時，則項目2000(RF讀取器裝置)的RF發射將引起項目3000(RF標籤裝置)(如圖4更全面的描繪)的LC儲能電路開始自振蕩。
0066當RF標籤裝置(項目3000)的LC儲能電路開始自振蕩時，通過內部功率調節電路產生用於RF標籤裝置(項目3000)的內部功率，並且最終通過關聯且完整的微控制器器件裝置產生串行化數據流。串行化數據流被施加到LC儲能電路上，這就提供了對RF標籤線圈的振蕩進行阻尼的效果。
0067因此當RF標籤裝置(項目3000)的LC儲能電路開始自振蕩時，則從中預定地將產生RF發射，可觀察到其施加上來自關聯且完整的微控制器器件裝置的串行化數據。那麼本質上，從RF標籤裝置(項目3000)的LC儲能電路中的RF發射就由串行化數據流加以調製。
0068如上面所出現的，由RF讀取器裝置2000的RF讀取器線圈2002產生的諧振RF發射信號(現在其施加上包括來自RF標籤裝置3000的已調製串行化數據的返回RF發射信號)，可以觀察到其具有減少的幅度，以及包含已調製串行化數據的表示。含有可對串行化數據進行檢測、濾波與放大的某種電路的RF應答器1000，然後將其合成信號轉換成可行可用的數據流信號，從而有效地再構出RF標籤裝置3000所提供的原始數據流。
0069然後，最低限度地基於應用和預定固件，可行可用的數據流信號被施加到RF應答器1000內的微控制器器件上並由其讀取。接著，RF應答器1000執行某些期望的切實功能，其中一個功能是對RF標籤到RF讀取器的精密對準情況是否出現進行各種方式的指示，其包括單不限於視頻和/或音頻方式、和/或計算機裝置6000、和/或印表機裝置7000。
0070下面描述提供了關於圖1更進一步的細節，並且涉及本發明的每個主要子系統元件。
0071現在參照圖2，將注意到在標記為1000的方塊(「RF應答器」)內的多個電路部分，其中所示RF應答器裝置具有五個主要電路元件，標記為功率控制電路1500、微控制器核心電路1100、用戶輸入和反饋電路1300、模擬前端1400以及讀取器控制電路1200。
0072五個主要電路元件中的三個電路，它們記做功率控制電路1500、微控制器核心電路1100以及用戶輸入和反饋電路1300，仍然是完全不複雜的，並且可通過各種手段以不同方式進行構造以提供指示功能。因此，認為深入的細節對於這三個主要電路元件是不需要的，因而對其簡短的描述就足夠了，而實際上將如下所示。
0073然而，對於本領域技術人員可能不清楚的是，五個主要電路元件中的最後兩個電路，它們記做模擬前端1400和讀取器控制電路1200，這兩個電路不僅是作為本發明的方面，而且事實上仍然是有點複雜的。因此為了全面理解本發明，這最後兩個電路元件需要更明確的詳述，這些詳情也將如下。
0074開始時參照圖2和圖1，預定的連接器裝置1001供應一個預定被施加外部電源5000，其中至少一個預定的功率勢(power potential)可被施加到功率控制電路1500上，並具體地施加到功率調節電路1500-A上，從而由「RF應答器1000」的剩餘電路產生可用的一個或多個預定電平。
0075功率調節電路1500-A提供了一個被施加功率開關器件1500-D，以允許把被施加電源(不管那個電源是內部的或外部的)的控制應用到功率調節電路1500-A的剩餘部分中。如果期望，可以使用預定電池器件1500-C(其也是功率控制電路1500的一部分，並作為對被施加外部電源5000進行使用的一個選擇)，這在本發明的某些可攜式實施例和/或應用中特別有好處。
0076在那些對外部電源做備份或者期望外部電壓偶爾免除的應用中，額外地提供電池充電電路1500-B是有用的，以便在如此充電是合適的以及被施加外部電源5000是可利用的那些場合期間對預定的電池器件1500-C進行預定地充電。
0077那麼，功率控制電路1500完全可以支持外部被施加電源和/或內部提供的電源中的任意一個或兩個，其中最終產生並提供對全部RF應答器裝置加以操作的預定電平。
0078微控制器核心電路裝置1100提供預定的微控制器器件裝置1100-A，微控制器(μC)振蕩器電路1100-B，微控制器(μC)復位電路1100-C以及外部I/O控制電路1100-D。
0079預定的微控制器器件裝置1100-A提供多個功能性裝置，不限於，但包括那些功能性裝置某些I/O埠和/或管腳、內部RAM與ROM或E2存儲器等等、內部時鐘發生器、復位控制、至少一個內部定時器以及也許A/D轉換器。
0080微控制器(μC)振蕩器電路1100-B可預定地由預定的晶體振蕩器器件和兩個電容器器件組成，通常不僅為在溫度上增強的振蕩穩定性、並且為微控制器器件裝置1100-A可以運行在寬範圍的頻率提供了手段；或者微控制器(μC)振蕩器電路1100-B(潛在地)由電阻器件和電容器器件串聯構成，為在溫度上降低的振蕩穩定性以及為微控制器器件裝置1100-A可以運行的最小頻率提供了方法。
0081微控制器(μC)復位電路1100-C可預定地由電阻器件和電容器器件串聯構成，為微控制器器件裝置1100-A記錄足夠操作功率何時是可靠可用的提供了方法，以及允許微控制器器件裝置1100-A記錄何時復位各個內部寄存器以便為待出現的正確操作做準備。
0082外部I/O控制電路1100-D可預定地由簡單邏輯門器件和/或諸如串行或並行通訊器件的通訊埠專用I/O器件構成，其中微控制器器件裝置1100-A可實現各自經預定的外部連接器裝置1003和1002與例如遠程印表機裝置7000和/或遠程計算機裝置6000的某些外部設備進行通訊。
0083用戶輸入和反饋電路1300提供預定的鍵盤設備裝置1300-C、預定的用戶LCD(或其他「類似」顯示器)設備裝置1300-D、預定的LED(發光二極體)顯示裝置1300-E、預定的音頻控制電路裝置1300-B、預定的音頻設備裝置1300-F以及預定的用戶輸入/輸出(I/O)控制電路裝置1300-A。
0084預定的用戶I/O控制電路裝置1300-A(起信號復用器的作用)被構造以便允許控制到達如下兩者或來自如下兩者、以及在如下兩者之間的某些離散邏輯信號和/或數據總線信號等等微控制器器件裝置1100-A；和預定的鍵盤設備裝置1300-C、預定的用戶LCD(或其他「類似」顯示器)設備裝置1300-D、預定的LED(發光二極體)顯示裝置1300-E以及預定的音頻控制電路裝置1300-B。
0085而且，預定的用戶I/O控制電路裝置1300-A可一般由簡單邏輯門器件和/或一個或多個(也許能三態)8位鎖存器和/或總線電路器件構成，以便為微控制器器件裝置1100-A與下面裝置的接口提供手段預定的鍵盤設備裝置1300-C、預定的用戶LCD(或其他「類似」顯示器)設備裝置1300-D、預定的LED(發光二極體)顯示裝置1300-E以及預定的音頻控制電路裝置1300-B。當需要時，其具有隻要求微控制器器件裝置1100-A上的最小數量的I/O和/或埠管腳如此工作的好處。
0086預定的鍵盤設備裝置1300-C(由用戶I/O控制電路裝置1300-A使能，並且通常由兩個或多個按鈕開關構成)為本發明的特定用戶將某些預定的數據、指令和/或命令等等輸入到微控制器器件裝置1100-A上提供了方法/手段。
0087由用戶I/O控制電路裝置1300-A使能的預定用戶LCD(或其他「類似」顯示器)設備裝置1300-D為特定用戶提供了手段以注意輸入到微控制器器件裝置1100-A上的用戶數據或指示或命令等等；並獲得有關用戶所輸入的信息以及可由RF應答器1000和/或RF換能器對準系統8000所提供的某些其他數據和/或預定工作參數的反饋。
0088而且，預定的用戶LCD(或其他「類似」顯示器)設備裝置1300-D也可提供逆光功能所需的另外手段，這對於RF換能器對準系統工作在暗區時特別有益。
0089預定的LED(發光二極體)顯示裝置1300-E，其由用戶I/O控制電路裝置1300-A使能並且由一個或多個LED器件和用於每個已安裝LED器件的限流串聯電阻器件組成，該LED顯示裝置為特定用戶提供了迅速反饋方式，由此用戶可以記錄RF應答器1000和/或RF換能器對準系統8000的某些預定工作參數，諸如何時已建立「準備運行」的狀態或者何時檢測特定RF標籤；和/或，根據應用或期望所要求的另外其他參數的細微差別。
0090而且，預定的LED(發光二極體)顯示裝置1300-E的一個或多個某些預定的信號可額外地被傳送到預定的連接器器件1004上，以便接著將該信號經讀取器臍帶電纜裝置4000傳送到RF讀取器裝置2000上，並現在參照圖3，經預定連接器裝置2001到用戶反饋電路2003，並最終到LED顯示裝置2003-B(也在圖3)。
0091再次參照圖2，由用戶I/O控制電路裝置1300-A使能的預定音頻控制電路裝置1300-B，可由簡單的FET電晶體、或相似器件、或門控的音調和/或聲音發生器電路組成，其中在任意一種情況下，將其預定信號預定地並最終傳送到音頻設備裝置1300-F，以便為本發明的特定用戶預定地產生一個顯著可聽見聲源的反饋，而這可另外涉及具體的系統參數檢測。
0092音頻設備裝置1300-F可由標準的揚聲器元件或者甚至壓電器件組成。
0093而且，音頻控制電路裝置1300-B的預定信號可另外被傳送到預定的連接器器件1004上，以便接著將該信號經讀取器臍帶電纜裝置4000傳送到RF讀取器裝置2000上，並現在參照圖3，經預定連接器裝置2001到用戶反饋電路2003，並最終到音頻設備裝置2003-A(也在圖3)。
0094再參照圖2，並且如在這個接合點上現在應是清楚的，我們已討論了RF應答器裝置的三個簡單電路元件，即0095功率控制電路1500，其為RF應答器裝置1000的正確操作既接收又施加那些必要的電平；微控制器核心電路裝置1100-A，其提供智能和手段以允許RF應答器裝置1000的期望功能性；以及用戶輸入和反饋電路1300，其提供了允許密切用戶對RF應答器裝置1000進行控制以及從其反饋的手段。
0096現在參照圖3和圖1，我們討論RF讀取器裝置2000。RF讀取器裝置2000由預定連接器裝置2001、RF讀取器線圈2002以及用戶反饋電路2003組成，而預定連接器裝置2001允許將某些預定義的信號從RF應答器裝置1000施加到RF讀取器裝置2000上、以及用於將某些預定義的信號從RF讀取器裝置2000施加到RF應答器裝置1000上。
0097輸入信號11(第三被施加信號)攜帶一個或多個預定義的波形和/或頻率，當將輸入信號11送到用戶反饋電路2003的項目2003-A(預定音頻設備)的第一預定義管腳上時，其變得如聲音一樣可顯著聽見的。音頻設備裝置2003-A也可由標準的揚聲器元件或者壓電器件組成0098輸入信號12(第四被施加信號)被送到用戶反饋電路2003的項目2003-B的第一LED器件的第一預定義管腳上，以便對RF標籤檢測已出現進行指示。
0099輸入信號13(第五被施加信號)被送到用戶反饋電路2003的項目2003-B的第二LED器件的第一預定義管腳上，以便對已檢測到有效數據流信號進行指示。
0100輸入信號4A(第六被施加信號)被送到以下器件的剩餘管腳和第二預定義管腳上預定的音頻設備裝置2003-A，項目2003-B的第一LED器件，以及最後地，項目2003-B的第二LED器件。整個用戶反饋電路2003提供第二電路地信號。
0101輸入信號3(第一被施加信號，其激活時包括一個預定頻率)被送到RF讀取器裝置2000的RF讀取器線圈設備2002的第一預定義引線上，其作為允許RF讀取器線圈設備2002的最終諧振振蕩的手段。當RF讀取器線圈設備2002接著響應所施加的輸入信號3時，通過RF讀取器線圈設備2002產生第一EM通量場即載波發射EM通量場信號。
0102輸出信號5(第一返回信號)被送到預定連接器裝置2001，其作為通過RF應答器裝置1000監視RF讀取器線圈設備2002的最終諧振振蕩的手段。
0103輸入信號4(第二被施加信號)被送到RF讀取器裝置2000的RF讀取器線圈設備2002的第二預定義引線上，以提供第一電路地信號。
0104輸出信號7(第二返回信號)被送到預定連接器裝置2001，其作為通過RF應答器裝置1000對RF換能器對準系統8000內的RF讀取器線圈設備2002的出現進行監視的手段。
0105現在參照圖4和圖1，我們討論RF標籤裝置3000。RF標籤裝置3000包括預定微控制器(μC)核心電路3001，其依靠預定μC振蕩器3001-B、預定μC復位電路3001-C以及預定微控制器器件裝置3001-A加以構造；預定RF標籤LC儲能電路3002，其依靠預定RF標籤諧振電容器器件3002-A和預定RF標籤線圈設備3002-B加以構造；以及最後，預定功率調節電路3003。
0106RF標籤裝置3000是孤立設備，其不需要工作所用的板上或附加電源。還表明，當RF標籤裝置3000鄰近第一輻射EM通量場(其通常由RF讀取器裝置2000提供)時，則獲得了用於RF標籤裝置3000的功率，以致RF標籤LC儲能電路3002就被施加上第一輻射EM通量場，該輻射場接著將RF標籤LC儲能電路3002激發成自振蕩，結果其產生局部第二EM通量場。
0107由RF標籤LC儲能電路3002產生的第二EM通量場然後從RF標籤LC儲能電路3002和RF標籤裝置3000中輻射出去。
0108由第二EM通量場(由RF標籤LC儲能電路3002產生)產生的一部分能量接著被施加到功率調節電路3003上，該調節電路3003由預定整流電路和電容器器件組成，由此產生了第二內部信號和電路地信號36；並且產生了D.C.性質的預定電平，然後將該電平通過第一內部信號35施加到微控制器器件裝置3001-A上，以便提供運行功率。
0109當微控制器器件裝置3001-A預定義地斷定預定電平達到穩定時，則微控制器器件裝置3001-A開始阻尼或抑制由RF標籤LC儲能電路3002產生的振蕩，其依靠將預定義且「已保存」數據流信號施加到內部FET電晶體器件的基極上從而使能FET，將FET的漏極和源極管腳各自有效地放置接觸到第三和第四內部信號33和34，這樣通過物理附連和被使能FET使得由RF標籤LC儲能電路3002產生的第二EM通量場施加上「已保存」的數據流信號，最終是被調製的第二EM通量場，以及數據發射/返回EM通量場信號。
0110因為項目3001-B和3001-C已在前面進行了一般描述，其各自涉及RF應答器裝置的項目1100-B和1100-C，所以認為重複討論是沒有必要的。一言以蔽之項目3001-B提供了微控制器器件裝置3001-A可賴以獲得系統運行時鐘的手段，而項目3001-C提供了微控制器器件裝置3001-A可賴以獲得復位信號以便預定開始運行的手段。
0111現在，我們開始驗證讀取器控制電路裝置1200以及模擬前端電路裝置1400，它們是RF應答器裝置1000的剩餘兩個且更複雜的電路部件。
0112回顧參照圖2，並為這章節清楚起見參照圖5將注意到項目1200(讀取器控制電路裝置)由讀取器發射波形控制與驅動電路裝置1200-A和讀取器諧振電容器1200-B構成。
0113讀取器發射波形控制與驅動電路裝置1200-A提供了一種手段，由此通過項目和電路預定元件1208(比較器器件)以及預定項目和電路元件1201經1207產生這個實施例中的預定方波信號，這些元件一起提供了讀取器發射波形控制與驅動電路裝置1200-A的讀取器發射波形控制部分。
0114保持比較器器件1208是門控的，並因此被使能或被禁能，其依靠以下手段其中電阻器和項目1205響應來自微控制器器件裝置1100-A的被選擇輸出管腳和信號10A，其中第一左邊引線和電阻器的輸入和項目1205可選地並預定地被拉到邏輯高(HI)或低(LO)。
0115預定電阻和項目1205和1206提供了當第一左邊引線和電阻器的輸入和項目1205被拉到邏輯HI時產生被施加電路電壓的1/2的中心電平(在這個實施例中是2.5伏D.C.)的手段。中心電平(例如2.5伏特)成為比較器器件1208出現振蕩的基線。當第一左邊引線和電阻器的輸入和項目1205被拉到邏輯LO時，比較器器件1208使振蕩禁能。
0116如果門控比較器器件1208不需要用於特殊應用和/或實施例中，則替代地第一左邊引線和電阻器的輸入和項目1205可直接連到+5V上。
0117預定電阻器和項目1202和1203以及預先電容器和項目1201為比較器器件1208出現實際振蕩提供了手段。
0118如已說明，電阻器和項目1203是可編程的使其可變，其中電阻器和項目1203的實際電阻值是密切由來自微控制器器件裝置1100-A的管腳G(記做信號10)加以控制，並因此最終提供關於比較器器件1208的振蕩頻率的變化，其基於所示元件允許近似113千赫到165千赫的振蕩與頻率範圍。對於這個實施例，應當注意，振蕩的被選擇頻率設置成119.5千赫。
0119還要注意的是，電阻器和項目1203可以選擇地用手動可變電阻器器件進行替代。
0120現在既然電路元件和項目1208(比較器器件)只允許開集(open-collector)電晶體輸出，該開集電晶體被開啟時提供邏輯低態和輸出信號，那麼必須安裝預定電阻器與項目1204(上拉器件)以便當開集電晶體被開啟時供給邏輯高態和輸出信號，那麼這樣共同地提供了所需雙態的工作循環。
0121因此，電路元件和項目1208(比較器器件)的開集電晶體輸出與預定電阻和項目1204、1203和1207的共同連接不僅提供了所需雙態的工作循環，而且提供了具有方波形狀的119.5千赫的振蕩電路信號14。
0122為了替代的實施例，經1208的那個電路元件1201可以完全由預定晶體時鐘振蕩器電路和預定除法(divide-by)電路進行取代，例如它們一起也可以提供預定方波輸出。然而，頻率變化(如果想要)是有限的並更加困難，由於這種電路的特殊性質晶體振蕩器的只有基波可以被容易實現，即f、f/2、f/4等等。
0123例如被施加到除以32邏輯器件的4兆赫晶體振蕩器電路的輸出將很容易得到125千赫方波輸出，但是不容易提供119.5千赫方波輸出。設成除以16或除以64的邏輯器件也不能提供119.5千赫方波輸出。
0124繼續方波信號14然後被施加到預定電路元件和項目1209(反相器器件)的輸入上，該反相器對方波信號進行反轉。這個合成信號6然後被施加到以下兩個預定反相器器件1210與1211上，以便緩衝合成信號6並執行信號相位糾正。
0125電路元件和項目1211(記做信號8)的輸出然後被反饋到微控制器器件裝置1100-A的預定輸入(管腳A)上，以便提供對電路元件和項目1208的振蕩頻率可以監視的手段。
0126電路元件(項目1210)及其輸出(記做信號1)一起提供讀取器發射波形控制與驅動電路裝置1200-A的讀取器發射波形驅動部分，由此將輸出信號1前饋並施加到預定讀取器諧振電容器1200-B的第一管腳上。
0127預定讀取器諧振電容器1200-B的剩餘第二管腳上最終通過電路信號3與預定連接器裝置2001將其連接到RF讀取器線圈2002的第一引線上，在此當RF讀取器線圈2002的剩餘第二引線通過電路信號4與預定連接器裝置2001連接到電路地時可以觀察到預定頻率的振蕩。
0128輸出信號2被命名為「SIGOUT」，還被附連到預定讀取器諧振電容器1200-B的剩餘第二管腳上。所述輸出信號2提供了一種手段，通過這個手段電路信號3上的預定頻率的振蕩可以被傳送到圖2中標記為模擬前端1400的那個電路上，並具體地傳遞到信號檢測電路1400-A的圖6二極體和項目1401的陽極上，而不久將對該檢測電路進行討論。
0129所料，完全與電路信號3相同的輸出信號2基本上是正弦波，並保持交變的電平，該電平大大超過讀取器發射波形驅動信號1的電平。預定讀取器諧振電容器1200-B和預定RF讀取器線圈2002的元件值和諧振因子，兩者相互同步工作並依賴於由信號14提供的振蕩頻率，一起為輸出信號2的所觀察到的幅度劇變提供了手段。
0130事實上，當尋求最大的諧振時，可以觀察到大於150伏特的峰峰電壓。然而，為了本發明的最佳工作，通常使得由信號14所提供的振蕩頻率離固有導出的諧振頻率失諧大約7％，而固有頻率由標準LC諧振方程[即 ]以及預定讀取器諧振電容器1200-B與預定RF讀取器線圈2002的實際值加以計算，還料到的是，這樣稍微減少了電路信號3和輸出信號2的幅度，但對應答器裝置1000不會影響或者產生任何的負面影響。
0131圖5的一部分是含有RF讀取器電路2000的示意圖，在那RF讀取器電路2000提供了如這章節早期所述的位於預定連接器裝置2001的多個輸入/被施加和輸出/返回信號。至於更詳細的理解圖0132RF讀取器電路2000的內部電路信號7提供了一種手段，藉此RF應答器裝置1000可以監視電路信號4和RF讀取器電路2000的出現，並具體監視RF讀取器線圈2002的出現，以便典型地要麼記錄並指示缺少主要子系統元件，並因此至少預定地禁能比較器器件1208；要麼進入預定義的正常操作，並且預定地使能比較器器件1208。
0133如果讀取器臍帶電纜裝置4000連到項目1004(預定連接器裝置，讀取器控制電路1200的元件)上，並且如果RF讀取器電路2000連到讀取器臍帶電纜裝置4000上，那麼RF讀取器電路2000的內部電路信號7將被傳送到讀取器控制電路1200，並且到電阻元件和項目1218，又到電路元件和反相器器件1212的輸入上。電路元件和反相器器件1212的輸出然後將被強制為邏輯高，通過被送到μC輸入管腳B的信號9，向微控制器器件1100-A指示RF讀取器電路2000確實出現了。
0134然而，如果讀取器臍帶電纜裝置4000沒連到項目1004(預定連接器裝置，讀取器控制電路1200的元件)上，或者如果RF讀取器電路2000沒連到讀取器臍帶電纜裝置4000上，那麼RF讀取器電路2000的內部電路信號7將不會被傳送到讀取器控制電路1200，併到電阻元件和項目1218，又到電路元件和反相器器件1212的輸入上。在這種情況下，電路元件和反相器器件1212的輸出然後將被強制為邏輯低，通過被送到μC輸入管腳B的信號9，向微控制器器件1100-A指示RF讀取器電路2000不存在。
0135同樣，RF讀取器電路2000的內部電路信號5提供了一種手段，藉此RF應答器裝置1000可以監視電路信號3和RF讀取器電路2000中的RF讀取器線圈設備2002的最終諧振振蕩的出現，以便典型地記錄並指示缺少最終諧振振蕩，或記錄並指示最終諧振振蕩的頻率，或記錄並指示兩者。
0136如果讀取器臍帶電纜裝置4000連到項目1004(預定連接器裝置，讀取器控制電路1200的元件)上，並且如果RF讀取器電路2000連到讀取器臍帶電纜裝置4000上，那麼RF讀取器電路2000的內部電路信號5通過電路元件和電容器器件1217的第一引線將被傳送到讀取器控制電路1200，其中電路元件和電容器器件1217擔當將RF讀取器電路2000的內部電路信號5交流耦合到讀取器控制電路1200上。
0137電路元件和電容器器件1217的第二即剩餘引線將施加在電路元件和電容器器件1217的第一引線上的內部電路信號5的一部分(作為合成信號)傳遞到預定電路元件即二極體器件1216及其陰極上；和預定電路元件即二極體器件1215及其陽極上；以及，預定電路元件和電阻器器件1214上。
0138當來自RF讀取器線圈裝置2002的最終諧振振蕩出現時，電路元件即二極體器件1215和1216擔當剪除經電路元件和電容器器件1217的第二引線所提供的合成信號的過多與不期望電壓峰。
0139在這個實例中，電路元件和電阻器器件1214擔當經電路元件和電容器器件1217的第二引線所提供的合成信號到電路地的參考0140經電路元件和電容器器件1217的第二引線所提供的合成信號然後被施加到預定電路元件和反相器器件1213的輸入上，由此電路元件和反相器器件1213的輸出將反轉該合成信號，並將反轉的合成信號通過被送到μC輸入管腳C的信號9A傳送到微控制器器件裝置1100-A上。
0141然而，如果讀取器臍帶電纜裝置4000沒連到項目1004(預定連接器裝置，讀取器控制電路1200的元件)上，或者如果RF讀取器電路2000沒連到讀取器臍帶電纜裝置4000上，那麼內部電路信號5(現在是開路)通過電路元件和電容器器件1217的第一引線將仍被傳送到讀取器控制電路1200，但是由於沒有振蕩信號出現，電路元件和電容器器件1217結果也變成開路。
0142因此，電路元件和電阻器器件1214不在適當位置時，電路元件和電容器器件1217的第二引線及其電平將被認為「懸空」；因此保持無參考和不期望。因而，在這個實例中，電路元件和電阻器器件1214擔當電路元件和反相器器件1213的輸入到電路地的參考。
0143此外，電路元件和二極體器件1215和1216其實也變成開路。
0144沒有合成信號的影響是電路元件和反相器器件1213的輸入(通過電路元件和電阻器器件1214現在參考電路地)提供了一個穩態邏輯高信號作為輸出，該輸出通過被送到μC輸入管腳C的信號9A到達微控制器器件裝置1100-A。
0145圖5和RF讀取器電路裝置2000中的某些沒有討論的電路信號，標記為電路信號11(名稱「AUDIO」)，電路信號12(名稱「SIGDET」)，電路信號13(名稱「GDDATA」)，現在將進行詳細說明。
0146這三個電路信號的源頭在仍待討論的圖6中可以找到，然而這些信號早期在描述RF讀取器電路裝置2000時已稍微進行了說明。
0147那個輸入電路信號11(標記為名稱「AUDIO」)使其通過預定連接器裝置2001部分地被送到RF讀取器電路裝置2000上，並最終到電路元件和預定音頻設備2003-A上。輸入電路信號11預定地要麼是處在電路地電平以提供電路元件和預定音頻設備2003-A的「關」功能，要麼施加一個或多個預定義的波形和/或頻率，當將其送到用戶反饋電路2003的項目2003-A(預定音頻設備)的第一預定義管腳上時變得如聲音一樣可顯著聽見的，因此提供了控制和/或激活音頻設備和項目2003-A的手段，另外提供了「開」功能；和0148那個輸入電路信號12(標記為名稱「SIGDET」)使其通過預定連接器裝置2001被送到RF讀取器電路裝置2000上，並最終到電路元件和預定第一LED器件2004的第一預定義管腳上。輸入電路信號12預定地要麼是固定在+5V(如果SIGDET是有效的)，要麼將電路地電平(如果SIGDET是無效的)施加到LED和項目2004或用戶反饋電路2003的第一預定義管腳上，因此提供了將LED和項目2004分別切換到開與關的手段；和0149那個輸入電路信號13(標記為名稱「GDDATA」)使其通過預定連接器裝置2001被送到RF讀取器電路裝置2000上，並最終到電路元件和預定第二LED器件2005的第一預定義管腳上。輸入電路信號13預定地要麼是固定在+5V(如果GDDATA是有效的)，要麼將電路地電平(如果GDDATA是無效的)施加到用戶反饋電路2003的LED和項目2005的第一預定義管腳上，因此提供了將LED和項目2005分別切換到開與關的手段。
0150現在要敘述圖5和RF讀取器電路裝置2000中剩餘沒討論的電路信號，即0151電路信號4A被送到以下器件的剩餘第二預定管腳預定音頻設備2003-A，項目2003-B的第一LED器件2004，項目2003-B的第二LED器件2005。整個用戶反饋電路2003通過預定連接器裝置2001提供了RF讀取器電路裝置2000的第二電路地信號。
0152經預定連接器裝置2001所施加的、並至少由一個或多個預定頻率組成的電路信號3當其有效時被送到RF讀取器電路裝置2000中的RF讀取器線圈設備2002的第一預定管腳上，作為允許RF讀取器線圈設備2002的最終諧振振蕩的手段。當RF讀取器線圈設備2002對有效被施加的輸入信號3進行響應時，則通過RF讀取器線圈設備2002產生了第一EM通量場即載波發射EM通量場信號。
0153最後我們考慮圖6，其說明了模擬前端1400的第一部分附圖，而模擬前端1400由RF信號與包絡檢測器電路1400-A和RF信號調節電路1400-B組成。
0154輸出信號2(首先在圖5中進行了說明，並標記為名稱「SIGOUIT」)被施加到圖6上，並具體地施加到二極體和項目1401(信號與包絡檢測器電路1400-A的第一電路元件和信號整流器)的陽極上。
0155二極體和項目1401的陰極(記做原始電路信號15)然後被施加到二極體和項目1402(信號與包絡檢測器電路1400-A的第二電路元件和信號整流器)的陽極上，同時又被施加到預定電路元件和項目1407上。
0156二極體和項目1402的陰極然後被施加到預定電路元件和項目1403預定電阻器器件以及1404預定電容器器件，由此既產生了合成的被檢測信號16並將其參考到電路地。合成被檢測信號16在幅度上離被施加輸出信號2保持相當大地減少，並且部分地由部分被調製載波發射信號組成。
0157簡短停留現在回想一下當RF讀取器裝置2000鄰近RF標籤裝置3000(反之亦然)時，則RF讀取器線圈設備2002就被施加上由RF標籤裝置3000提供的已調製數據返回EM通量場信號。當這種情況出現時，那麼由RF標籤裝置3000提供的已調製數據返回EM通量場信號在電路信號3和2以及RF讀取器線圈設備2002的第一引線上部分地出現反向散射。
0158繼續合成的被檢測信號16顯示出多個頻率分量，其至少包括100千赫或更大的載波發射信號，其由RF讀取器線圈設備2002提供；數據接收信號，其由100千赫或更大的頻率組成，並由RF標籤裝置3000加以調製和提供；諸如反向散射；雜散EMI/EMF信號以及通常不可避免的內部電路噪聲。
0159既然合成的被檢測信號16是一個縮短的幅度並由無數頻率分量構成，則需要附加電路以便從剩餘頻率與不期望的信號分量中提取所期望的數據信號分量，而這些信號分量最初由RF標籤裝置3000提供。
0160因此，我們現在敘述RF模擬前端電路1400的信號調節電路1400-B0161合成的被檢測信號16被施加到電路元件和電容器器件1405以及電路元件和電阻器器件1406上，它們一起部分地擔當第一濾波器裝置，並且它們將該合成被檢測信號16的第一差異信號提供到電路元件和放大器器件1429的正相輸入上。合成的被檢測信號16被施加到電路元件和預定電容器器件1405的第一引線上，而其剩餘即第二引線被施加到電路元件和電阻器器件1406的第一引線上。這樣，元件1405和1406一起部分地擔當第一濾波器裝置，並將從該合成被檢測信號16中導出的第一差異信號(記做16A)提供到電路元件和預定運算放大器器件1429的反相輸入以及電路元件和預定電阻器器件1409的第一引線上，而1409的剩餘即第二引線被施加到電路元件和運算放大器器件1429的輸出上。
0162根據電路元件和電阻器1406和1409的數值關係，電路元件和運算放大器器件1429放大第一差異信號16A，並提供第一差異信號16A的被放大形式，在其輸出上作為第一被放大信號，記做信號21。
0163將注意到，在電路元件和運算放大器器件1429的正相輸入和輸出的周圍所施加的是項目1419和1420，兩個項目都是預定NPN電晶體，並被配置成虛擬二極體限幅器器件。
0164NPN電晶體和項目1419和1420的預定使用是因為「距離感測」的參數在本發明的設計中是一個基本前提與因數，而同樣地，不能引入諸如1n4148的常規二極體器件，因為它們即使在室溫下也表現出不穩定性、高漏電和電導、以及不適合的電容；當將信號施加到常規二極體器件時，在幅度上近似大約+/-70毫伏或更少是尤其可見的。
0165本方面容許對在幅度上少於70毫伏的被施加信號進行感測，因此常規二極體器件實際在其被施加時會影響所期望的信號完整性。為了闡明這一點，使用NPN電晶體和項目1419和1420的基本原因是在第一被放大信號21上提供一個更穩定的信號，當被施加的[第一差異信號實際上只有幾毫伏]時。合成的被檢測信號16含有僅幾毫伏的可觀測的反向散射與數據流信號成分。
0166預定元件和電容器器件1425擔當提供增強的信號完整性與穩定性，並提供關於電路元件和運算放大器器件1430的頻率補償。
0167暫停，注意一下預定項目1439(電路元件和電阻器器件)、電路元件和電阻器器件1440以及電路元件和電容器器件1441，這些元件被用以獲得2.5伏特的預定電壓，這藉助於其中電路元件和電阻器器件1439和1440經由它們物理結合及本徵值將被施加電路電壓除以2，隨後，電路元件和電容器器件1441擔當2.5伏電壓(記為信號17)的濾波器和信號穩定器。
0168為了克服與項目1493和1440(電路元件和電阻器器件)以及電路元件和電容器器件1441相關的某些阻抗因數，信號17被施加到記為1438、1437和1436的3個預定運算放大器的正相輸入上，其中每個運算放大器被配置成電壓跟隨器裝置。
0169運算放大器1438、1437和1436，每個具有它們各自的輸出，即信號20、19、18，也是2.5伏特的電壓信號，但是這些信號現在每個都是低阻抗性質。信號20、19、18然後被施加到某些其他預定運算放大器器件(分別是項目1431、1430和項目1429)，分別作為第一預定電路電壓參考信號C、B和A。
0170因此繼續信號18被施加到預定電路元件和電阻器器件1434的第一引線上。電路元件和電阻器器件1434的數值使其選擇成近似等於電路元件和電阻器器件1406和1409的並聯電阻值，以便減少運算放大器器件1429的偏移誤差。電路元件和電阻器器件1434的剩餘第二引線(作為信號A，第一預定電路電壓參考信號)然後被施加到運算放大器器件1429的正相輸入上，完成關於運算放大器器件1429的期望電路。
0171現在，從運算放大器器件1429輸出的第一被放大信號21然後被施加到電路元件和預定電阻器器件1410的第一引線上，而1410的剩餘第二引線被施加到電路元件和預定電阻器器件1412的第一引線上，而1412的剩餘第二引線被施加到電路元件和運算放大器器件1430的反相輸入，以及電路元件和預定電阻器器件1413的第一引線上，而1413的剩餘第二引線被施加到電路元件和運算放大器器件1430的輸出上。
0172然而，電路元件和電阻器器件1411與電路元件和電容器器件1411交叉連接，而1411協同電路元件和電阻器器件1410和1412形成第二濾波器裝置。
0173另外，由二極體和項目1401的陰極和二極體和項目1402的陽極(它們在上面共享合成)提供的原始輸入信號15被施加到電路元件和預定電容器器件1407的第一引線上，而1407的剩餘第二引線然後被施加到電路元件和預定電阻器器件1408的第一引線上，它們一起擔當第三濾波器裝置。電路元件和電阻器器件1408的剩餘第二引線將被施加輸出信號2的第一替代信號(記做15A)提供到電路元件和運算放大器器件1430的反相輸入上。
0174由電路元件和電阻器器件1408的第二引線(即信號15A)以及並聯電路元件1412和1411的第二引線提供的獨立信號的附加組合一起提供第二差異信號21A。
0175根據電路元件和電阻器1410、1412和1413的數值關係，電路元件和運算放大器器件1430然後放大第二差異信號21A，並提供第二差異信號21A的被放大形式，在其輸出上作為第二被放大信號，記做信號22。
0176將注意到，在電路元件和運算放大器器件1429的反相輸入和輸出的周圍所施加的是項目1421和1422，兩個項目都是預定NPN電晶體，並被配置成虛擬二極體限幅器器件。回頭參照電晶體即項目1419和1420及其討論，使用NPN電晶體和項目1421和1422的原因與使用NPN電晶體和項目1419和1420的原因基本保持相同，並且同樣地，不需要再敘述。
0177電路元件和預定電容器器件1426擔當提供增強的信號完整性與穩定性，並提供關於電路元件和運算放大器器件1430的頻率補償。
0178電壓參考信號19被施加到預定電路元件和電阻器器件1435的第一引線上。電路元件和電阻器器件1435的數值使其選擇成近似等於電路元件和電阻器器件1410、1412和1413的並聯電阻值，以便減少運算放大器器件1430的偏移誤差。電路元件和電阻器器件1435的剩餘第二引線(作為信號B，第一預定電路電壓參考信號)然後被施加到運算放大器器件1430的正相輸入上，完成關於運算放大器器件1430的期望電路。
0179現在，從運算放大器器件1430輸出的第一被放大信號22然後被施加到電路元件和預定電阻器器件1414的第一引線上，而1414的剩餘第二引線被施加到電路元件和預定電阻器器件1415的第一引線上。這樣，元件1414和1415一起部分地擔當第四濾波器裝置，並將從被放大信號22導出的第三差異信號(記做22A)提供到電路元件和預定運算放大器器件1431的反相輸入以及電路元件和預定電阻器器件1416的第一引線上，而1416的剩餘即第二引線被施加到電路元件和運算放大器器件1431的輸出上。
0180根據電路元件和電阻器1415和1416的數值關係，電路元件和運算放大器器件1431然後放大第三差異信號22A，並呈現出第三差異信號22A的被放大形式，在其輸出上作為第三被放大信號，記做信號25。
0181將注意到，在電路元件和運算放大器器件1431的反相輸入和輸出的周圍所施加的是項目1423和1424，兩個項目都是預定NPN電晶體，並被配置成虛擬二極體限幅器器件。回頭參照電晶體即項目1419和1420及其討論，使用NPN電晶體和項目1423和1424的原因與使用NPN電晶體和項目1419和1420的原因基本保持相同，並且同樣地，不需要再重複。
0182電路元件和預定電容器器件1427擔當提供增強的信號完整性與穩定性，並提供關於電路元件和運算放大器器件1431的頻率補償。
0183電壓參考信號20被施加到電路元件和預定電阻器器件1433的第一引線上。電路元件和電阻器器件1433的數值使其選擇成近似等於電路元件和電阻器器件1415和1416的並聯電阻值，以便減少運算放大器器件1431的偏移誤差。電路元件和電阻器器件1433的剩餘第二引線(作為信號C，第一預定電路電壓參考信號)然後被施加到運算放大器器件1431的正相輸入上，完成關於運算放大器器件1431的期望電路。
0184現在，從運算放大器器件1431輸出的第三被放大信號25然後被施加到電路元件和預定電阻器器件1414的第一引線上，而1414的剩餘第二引線被施加到電路元件和預定電阻器器件1417的第一引線上。1417的剩餘第二引線(提供從被放大信號25導出的第四差異信號，記做25A)被施加到電路元件和預定運算放大器器件1432的反相輸入以及電路元件和預定電阻器器件1418的第一引線上，而1418的剩餘即第二引線被施加到電路元件和運算放大器器件1432的輸出上。
0185根據電路元件和電阻器1417和1418的數值關係，電路元件和運算放大器器件1432然後放大第四差異信號25A，並呈現差異信號25A的被放大形式，在其輸出上作為第四被放大信號，標記為名稱「DATA」並記做信號26，以及作為後續和第五被放大信號，記做信號27(最終電路信號)。
0186暫停，注意一下電路元件和電阻器器件1442以及電路元件和電容器器件1443，這些元件被用以獲得2.7伏特的預定參考電壓，這藉助於其中電路元件和電阻器器件1442和1443經由它們物理結合及本徵值將預定地分割被施加電路電壓，隨後，電路元件和電容器器件1444擔當2.7伏預定參考電壓(現在記為信號23)的濾波器和信號穩定器。
0187為了克服與項目1442和1443(電路元件和電阻器器件)以及電路元件和電容器器件1444相關的某些阻抗因數，信號23被施加到記為1445的預定運算放大器的正相輸入上，其中項目1445被配置成電壓跟隨器裝置，在其輸出上提供信號24(第二預定電壓參考信號)。
0188因此繼續信號24被施加到預定電路元件和電阻器器件1428的第一引線上。電路元件和電阻器器件1428的數值使其選擇成近似等於電路元件和電阻器器件1417和1418的並聯電阻值，以便減少運算放大器器件1432的偏移誤差。電路元件和電阻器器件1432的剩餘第二引線(作為信號D，第二預定電路電壓參考信號)然後被施加到運算放大器器件1432的正相輸入上，完成關於運算放大器器件1432的期望電路。
0189記做最終電路信號27的後續和第五被放大信號最後被施加到圖2的微控制器器件裝置1100-A的預定輸入和管腳D上，以便由微控制器器件裝置1100-A接收最終電路信號27。
0190標記為名稱「DATA」並記做信號26的第四被放大信號最終被施加到模擬前端1400的剩餘部分和第二部分附圖中的預定電路元件和二極體器件(標記為項目1446)的陽極上，現在我們研究模擬前端1400的剩餘部分0191現在參考圖7，標記為名稱「DATA」並記做信號26的第四被放大信號被施加到模擬前端1400的剩餘部分中的二極體器件1446的陽極上，而模擬前端1400的剩餘部分含有RF參數檢測電路。
0192電路元件和二極體1446(整流器)的陰極使其耦合到預定電路元件和電阻器(項目1447)的第一引線上，而項目1447的第二、剩餘引線然後被耦合到預定電路元件和電阻器1449以及電路元件和電容器1448的第一引線上，這些元件在這一起提供待產生的第三預定電路電壓參考信號(記做信號28)的手段。
0193預定電路元件和電阻器1447的數值選成最小電壓基準面，從中最終電路信號26的某些預定參數可以最終進行檢測，並可解釋為基於最終電路信號26的部分或整體數據內容，其中數據內容由呈現邏輯高和低的波形組成。這些波形當其經電路元件和電容器1448附加裝置的積分，將一個預定直流電壓電平提供到預定電路元件和電阻器1455和1458的輸入和第一引線上。
0194那麼，預定電路元件和電阻器(項目1450)具有連到被施加電路電壓(例如+5V)的第一引線，並且具有連到預定電路元件和電阻器(項目1451)的第一引線上的第二剩餘引線。由此項目1450和1451提供了允許產生第四預定電路電壓參考信號(記做信號29)的手段，信號29然後被施加到預定比較器器件1462的反相輸入上。
0195接收第三電路電壓參考信號28的預定電路元件和電阻器1455的第一引線，而其第二剩餘的引線連到預定電路元件和電阻器1456的第一引線上，以提供第五預定電路電壓參考信號記做信號28A，而其中電阻器和項目1456的第二引線然後被施加到比較器器件1462的輸出上。
0196對電路元件和電阻器1455和1456的數值加以選擇，以建立關於比較器器件1462的預定阻抗和預定滯後現象，其中第五電路電壓參考信號28A被送到比較器器件1462的正相輸入上。
0197如本領域技術人員易於理解的是，常規電壓比較器器件擔當區別(差分)兩個獨立被施加輸入信號，即送到常規電壓比較器器件的反相和正相輸入上的特定信號，從而根據被施加輸入信號的電壓電平，比較器器件的輸出將從邏輯高態預定轉換到邏輯低態。
0198當第五電路電壓參考信號28A小於第四電路電壓參考信號29時，比較器器件1462將改變其輸出到邏輯低，使得預定電路元件和LED器件1464保持黑暗，從而指示沒有檢測到特定的RF標籤裝置，並且通過標記為名稱「SIGDET」的信號12(第一預定RF參數檢測信號)將同個指示提供到RF讀取器電路2000，並最終到RF應答器裝置1000上。
0199相反地，當第五電路電壓參考信號28A大於第四電路電壓參考信號29時，比較器器件1462將改變其輸出到邏輯高，通過電路元件和電阻器1457從而使預定電路元件和LED器件1464照亮，指示已檢測到特定RF標籤裝置，並且再次通過標記為名稱「SIGDET」的信號12(第一預定RF參數檢測信號)將同個指示提供到RF讀取器電路2000，並最終到RF應答器裝置1000上。
0200比較器器件1462的輸出額外地提供後續輸出信號31，該信號31最終被送到圖2的微控制器器件裝置1100-A的預定輸入和管腳E上，以便由微控制器器件裝置1100-A接收第一預定RF參數檢測信號31。
0201最後，預定電路元件和電阻器(項目1452)具有連到被施加電路電壓(例如+5V)的第一引線，並且具有連到預定電路元件和電阻器(項目1453)的第一引線上的第二剩餘引線，而項目1453的第二和第三剩餘引線然後被連到預定電路元件和電阻器(項目1454)的第一引線上，它們的結點被連接到預定電路元件和電容器(項目1461)的第一引線上，由此項目1452-1454和1461一起提供了允許產生第六預定電路電壓參考信號(記做信號30)的手段，信號30然後被施加到預定比較器器件1463的反相輸入上。
0202應該注意預定電路元件和電阻器(項目1453)是可變的，並為獲得2到3伏的第六預定電路電壓參考信號(記做信號30)提供了手段，並且如果需要或期望，項目1453也可以是由微控制器器件控制的可編程類型。
0203繼續接收第三電路電壓參考信號28的預定電路元件和電阻器1458的第一引線，而其第二剩餘的引線連到預定電路元件和電阻器1459的第一引線上，以提供第七預定電路電壓參考信號記做信號28B，而其中電阻器和項目1459的第二引線然後被施加到比較器器件1463的輸出上。
0204對電路元件和電阻器1458和1459的數值加以選擇，以建立關於比較器器件1463的預定阻抗和預定滯後現象，其中第七電路電壓參考信號28B被送到比較器器件1463的正相輸入上。
0205當第七電路電壓參考信號28B小於第六電路電壓參考信號30時，比較器器件1463將改變其輸出到邏輯低，使得預定電路元件和LED器件1465保持黑暗，從而指示沒有檢測到有效的數據流信號，並且通過標記為名稱「GDDATA」的信號13(第二預定RF參數檢測信號)將同個指示提供到RF讀取器電路2000，並最終到RF應答器裝置1000上。
0206相反地，當第七電路電壓參考信號28B大於第六電路電壓參考信號30時，比較器器件1463將改變其輸出到邏輯高，通過電路元件和電阻器1460從而使預定電路元件和LED器件1465照亮，指示已檢測到有效的數據流信號，並且再次通過「GDDATA」的信號13(第二預定RF參數檢測信號)將同個指示提供到RF讀取器電路2000，並最終到RF應答器裝置1000上。
0207比較器器件1463的輸出額外地提供後續輸出信號32，該信號32最終被送到圖2的微控制器器件裝置1100-A的預定輸入和管腳F上，以便由微控制器器件裝置1100-A接收第二預定RF參數檢測信號32。
0208如果期望，通過附加電路和關聯的電路信號仍然可以獲得其他預定的RF參數檢測信號，諸如且關於特定RF標籤裝置到特定RF應答器/RF讀取器器件的適當距離參數。
0209既然已具體描述了新型且有創造性的RFID應答器對準系統，該系統支持拓寬的操作功能性以及全新的RFID應用，但對優選實施例中的某些設計方面仍然可以或可能進行替代性地改進，並且代替前述的，將即刻在隨後細節中加以描述。然而，要理解下面實施例只是作為實例給出的，而不旨在對本發明或者有關應用的範圍和/或精神做任何性質的限定。
0210至於替代的實施例，假定審閱者現在對本發明實施例的結構、功能以及好處具有很好的理解。那麼在討論下面的替代實施例中，焦點將集中在替代實施例的實施和/或應用上。
0211首先，圖8描繪了本發明的一個典範實施例和應用700，其中說明了可攜式RF應答器裝置100。項目200、400和500的優點在圖1項目5000、6000和7000中分別已經進行了敘述，而不需要在這對其再次詳細闡述。
0212然而，圖8的項目1000表示齊備RF應答器系統封裝的俯視圖，其中該齊備RF應答器系統封裝由RF應答器裝置和RF讀取器裝置構成。作為一個小型封閉的、輕質的封裝，其本質上向終端用戶以及有關應用都提供了許多好處。
0213圖9描繪了本發明的一個典範實施例和應用，其中說明了一種要求使用「x」、「y」和「z」坐標的應用，例如醫療器械，和/或涉及診斷和/或治療手續和/或設備的場合。
0214如果項目101(集成的RF應答器裝置)被連到計算機化的(在某種程度上)醫療裝置上，則通過在「x」、「y」和「z」坐標上所安排的項目201-203(遠程RF讀取器裝置)，RF應答器裝置101至少可以提供關於在「x」、「y」和「z」坐標上所安排的項目301-303(某種RF標籤裝置)的位置和精密對準的某些信號，其中RF讀取器201隻響應於RF標籤301，反之亦然；而其中RF讀取器202隻響應於RF標籤302，反之亦然；而其中RF讀取器203隻響應於RF標籤303，反之亦然，以便提供增強的RF換能器對準系統。
0215這種系統可以附連到或接近一種(也許半自動化的)放射器件和設備，例如癌症治療。放置在特定病人身體上或身體附近的不同實施例RF標籤至少可以允許放射器件和設備的精確對準，以便最終執行可靠放置的放射治療。
0216此外，可以製造RF讀取器201-203，以致每個RF讀取器沿著其指定軸/主軸是可調節的，例如其中「x」、「y」和「z」RF標籤可以用鈍形(obtuse)方式進行彼此定位，因此RF標籤相互可以不必定位成完全球形或幾何方式，而事實上，RF標籤可處於彼此不同距離。
0217另外，可以製造RF讀取器201-203，以致每個或所有RF讀取器在特定或期望的RF標籤檢測區域(見圖9，上部中間名稱和虛圓)周圍是可調節的，其中「標準的」「x」、「y」和「z」坐標(完全水平的「x」和「z」以及完全垂直的「y」可能是不現實的)，因此RF讀取器可以適應在三維空間上進行再定位。
0218圖10描繪了本發明的一個典範實施例和應用，其中利用數字射線照相術(radiography)，並具體說明了醫療數字成像傳感器600的俯視圖，其中還說明了片上RF標籤裝置304。RF標籤304(一種(也許可再用的)裝置)將滑過數字成像傳感器600(通常不可再用的設備)，以便利用本發明和RF標籤裝置304，人們通過RF標籤裝置304以及本發明所提供的方式可以獲得嚴格的x射線圖像。
0219圖11描繪了本發明的一個典範實施例和應用，其中可攜式RF應答器設備703如所示被構造，實際上看起來類似於特定區域可用的金屬檢測器裝置，其中項目701提供把手，而其中項目702(改進的遠程RF讀取器裝置，標註為「多形式的讀取器線圈」)提供RF標籤檢測，這是藉助於兩個預定大小的載波發射/數據接收線圈，而每個線圈可工作在不同頻率和不同功率水平，並依靠預定RF波形驅動信號DRIVE 1和DRIVE 2，而其中，每個RF讀取器可獨立於其他讀取器和/或彼此協同地進行預定使用。
0220項目702-A，載波發射/數據接收線圈中的較大線圈一般只可以提供寬域的RF標籤檢測，其中項目702-B，載波發射/數據接收線圈中的較小線圈一般可以提供近場的RF標籤檢測以及精密對準的RF標籤檢測。
0221圖12描繪了本發明的一個典範實施例和應用，其中經項目803的一種多RF標籤設置與RF讀取器裝置800一起使用，以便識別機翼804的可變位置飛行表面的嚴格空間方位角，其中項目810(最頂端圖中的可變位置飛行表面)描繪了「水平飛行」的位置和空間方位角，而其中項目810(也是可變位置飛行表面，但說明在最底端圖中)描繪了「俯衝/下降」的位置和空間方位角。
0222(項目801)臍帶電纜將某些約定信號提供到項目802(特定飛行表面控制計算機)，而項目802具有對特定飛機的所有飛行表面的位置進行精密識別的內置性能。既然RF標籤不需要從飛行表面突出，並且由於它們不容易磨損、汙染或生鏽等以及不需要外部附屬的電源，那麼它們(根據本發明的替代實施例，其被配置成與飛行表面控制計算機802交互作用)提供了一個理想平臺，藉此飛行員和/或導航計算機可以精密監視所有可移動的飛行表面，並潛在地，當「期望的」或「正常的」及其他RF標籤信號不能從RF讀取器裝置800中出現時，通過導航計算機軟體提供「恢復安全狀態的」措施。
0223現在參照圖13，本發明的RFID對準系統900可以應用於牙科x射線設備中，該x射線設備具有x射線反射器912和延伸管914。RF讀取器天線組件920被配置成可移動地或固定地安裝在x射線設備的延伸管上。讀取器天線組件包括空心圓柱體部分924，該空心圓柱體部分被配置成同心地滑動或者另外附連到x射線延伸管上。附連到延伸管的天線部分可配有諸如螺絲928的固定裝置，用以將天線固定到x射線管上。天線組件還可包括凸緣922或可以另外配置成包括天線或線圈926。線圈在固定器中的安置應當是精確且同心的以便在x射線發射器和膠片或傳感器之間建立正確的對準。線圈可以膠粘到天線組件的凸緣或底座上，並且可提供一個面板以便線圈不暴露在環境中。在組件內可提供通道以庇護從線圈到讀取器控制組件950的導線。諸如塑料不導電燈泡、LED或其他器件的指示器952可以裝配到或接近讀取器控制組件950。讀取器控制組件可以與計算機系統960進行可操作地連接。這種計算機系統可以包括微處理器962和顯示設備964。計算機系統可用以處理來自RF標籤和相關病人信息的識別。
0224牙科x射線系統進一步包括成像裝置930，該成像裝置具有用以固定RFID標籤、線圈天線和膠片(傳感器)固定器組件(咬翼片)934的框架932。標籤、線圈天線和x射線膠片也可以包括在標準牙科膠片固定器936中。膠片固定器可以製造成其包括RFID標籤，而天線繞在膠片周邊。RF標籤可編程為含有病人信息，例如社會保險號、發票號、時間、日期、牙齒位置以及其他牙齒記錄。可對標籤天線進行配置，以便其不會覆蓋膠片或傳感器的表面，並可以圓形或矩形的形狀共面地放置在膠片(或傳感器)的周圍，使得膠片或傳感器的表面對於圖像是清楚的。那麼，標籤天線932可以是膠片封面930的一部分。構成天線的繞組可被澆注到自身含有微晶片的塑料中。微晶片可包括唯一的號碼，該號碼經計算機系統分配給病人。替代地，標籤天線可以放置在膠粘到膠片或傳感器表面的塑料片材之間。可將軟體包供給計算機系統，該系統通過標準串行通信協議與前端控制組件進行通訊。
0225在工作中，讀取器天線組件920可安裝在x射線設備910的延伸管914上。膠片固定器組件930插入到病人口腔中，而x射線操作員使能控制系統950。當讀取器組件920和標籤組件930垂直且同心地加以對準時，指示器燈952顯示系統已被對準並準備拍攝x射線照片。只有當讀取器天線和標籤天線彼此是嚴格垂直且同心時，讀取器天線才給標籤天線提供功率。當這種情況出現時，指示器燈打開以指示兩個器件(天線)的對準，並在此時獲得了最佳對準。替代地，計算機系統可以配置成這樣直到這種對準出現時才啟動x射線發射器。
0226因此總之，論證了一總通用的、有創造性的、經濟的並且有益的RFID應答器對準系統，從而提供加寬的操作功能性以及全新的RFID應用，不受任何特定實施例的支配。利用這種有益且合適的設計、適用本發明的多種應用，廣大用途不僅可以導致大量的用戶滿意度和利益以及改進的廠商最終產品，而且在一些情況下，為終端用戶或其他人造成某些財政節省。
0227雖然對本發明的具體形式已進行了說明和描述，但對於本領域技術人員明顯的是，在不偏離本發明概念的情況下可以做各種改進。因此，本領域技術人員要理解，在不偏離或脫離本發明的精神和範圍下可以對功能、形式、容量、尺寸、形狀和/或其他細節做某些變化。因此，不旨在本發明只是受限於附屬的權利要求。
權利要求
1.一種用於對準兩個器件的設備，包括應答器，其被配置成在預定的對準區域內發射電磁力；標籤，所述標籤被配置成當其被來自所述應答器的所述電磁力激發時，發射射頻信號；以及讀取器，其被配置成檢測來自所述標籤的所述信號。
2.根據權利要求1所述的設備，進一步包括指示器，所述指示器被配置成在所述讀取器檢測來自所述標籤的所述信號時激活。
3.根據權利要求1所述的設備，進一步包括微處理器，其與所述讀取器相關聯並且被配置成用來處理來自所述標籤的所述信號；顯示裝置，其被可操作地連接到所述微處理器，用以指示所述讀取器何時檢測到所述標籤；以及與所述微處理器相關聯的存儲器，其用於存儲從來自所述標籤的所述信號中所獲得的數據。
4.根據權利要求1所述的設備，進一步包括附連到所述標籤的成像裝置。
5.根據權利要求1所述的設備，進一步包括附連到所述應答器的成像裝置。
6.根據權利要求1所述的設備，進一步包括與所述應答器相關聯的x射線發射器以及與所述標籤相關聯的x射線感光膠片。
7.根據權利要求1所述的設備，進一步包括多個應答器。
8.根據權利要求1所述的設備，進一步包括多個標籤。
9.根據權利要求1所述的設備，進一步包括被配置以增強來自所述標籤的所述信號的放大器；以及用於調節所述被放大信號的濾波器。
10.一種用於對準兩個器件的方法，包括在預定的對準區域內從應答器中發射電磁力；當標籤接近來自所述應答器的所述電磁力時從所述標籤中發射射頻信號；當所述標籤與所述應答器對準時檢測來自所述標籤的所述信號；以及指示何時檢測來自所述標籤的所述信號。
11.根據權利要求10所述的方法，進一步包括移動所述應答器直到來自所述標籤的所述信號被檢測到。
12.根據權利要求10所述的方法，進一步包括移動所述標籤直到來自所述標籤的所述信號被檢測到。
13.根據權利要求10所述的方法，進一步包括將識別數據嵌入到從所述標籤中發射的所述信號內；處理來自所述標籤的所述信號以獲得所述嵌入的識別數據；顯示所述識別數據；以及將所述識別數據存儲到與微處理器相關聯的存儲器中。
14.根據權利要求10所述的方法，進一步包括將與x射線膠片相關聯的所述標籤放置到病人口腔中；以及移動與x射線發射器相關聯的所述應答器直到來自所述標籤的所述信號被檢測到。
15.一種獲得牙科x射線的系統，包括具有頭部區段的x射線發射器；與所述頭部區段相關聯的應答器，並將其配置成在預定的對準區域內發射電磁力；對x射線感光的膠片；與所述膠片相關聯的標籤，並將其配置成當被來自所述應答器的所述電磁力激發時發射射頻信號；以及讀取器，將其配置成檢測來自所述標籤的所述信號。
16.根據權利要求15所述的系統，進一步包括指示器，所述指示器被配置成在所述讀取器檢測來自所述標籤的所述信號時被激活。
17.根據權利要求15所述的系統，其中所述x射線發射器被配置成以便抑制x射線的發射除非所述讀取器檢測到來自所述標籤的所述信號。
18.根據權利要求15所述的系統，其中所述標籤進一步被配置成將與病人相關聯的預定識別數據嵌入到所述信號內。
19.根據權利要求18所述的系統，進一步包括微處理器，其與所述讀取器相關聯並且被配置成用來處理來自所述標籤的所述信號；顯示裝置，其被可操作地連接到所述微處理器，用以指示所述讀取器何時檢測到所述標籤；以及與所述微處理器相關聯的存儲器，其用於存儲從來自所述標籤的所述信號中所獲得的所述識別數據。
20.根據權利要求19所述的系統，其中所述微處理器被配置成以便當所述讀取器檢測到所述標籤與所述應答器之間的對準時激活x射線的發射。
全文摘要
一種具有對對準參數進行檢測的能力的射頻識別(RFID)系統，其中所述系統可以用於手持式、固定就位式、固定式以及永久安裝的設備中。該系統包括RF應答器，將所述RF應答器進行配置用於牙科x射線、醫療成像以及數字放射照相術的設備中。該系統可包括多個RF應答器載波發射/數據接收線圈，而每個線圈諧振在相同或不同的頻率。將RF標籤、RF應答器以及x射線膠片固定器進行配置，使其與牙科x射線機器頭部設備精密對準，致使不必要的重複成像。該x射線機器頭部設備還可被配置成用以自動獲得所期望的x射線圖像或被配置成直到出現頭部設備與RF標籤裝置的對準時所述器件才能激活並提供x射線照片。
文檔編號A61B6/14GK101039624SQ200580035286
公開日2007年9月19日 申請日期2005年8月16日 優先權日2004年8月16日
發明者R·霍曼法, B·英柯澤, D·梅西 申請人:Abr有限責任公司