電子識別系統的詢問器的製作方法
2023-11-11 15:52:27 1
專利名稱：電子識別系統的詢問器的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及電子射頻識別系統，特別涉及附帶有用於讀取系統遠程應答器形成部件的讀取器的詢問器或激勵器。本發明還涉及一種用於處理讀取器中的信號的方法。
用於上述類型系統的一種現有的詢問器包括一個通過傳輸線與單獨一個天線相連的發射機。使用過程中，由該發射機所產生的激勵或詢問信號被前向地傳播到上述天線上，並通過該天線向外發射。隨後，通過上述天線接收來自應答器的回應信號，並沿上述傳輸線的反向方向進行傳播。傳輸線上相互間隔開地直接連接有多個90°相移解調器，用於檢測及解調上述回應信號。在授權於Landt的關於雷達系統的專利US4,360,810中便曾經公開了一種與此類似的結構。
上述詢問器的缺點在於，即使前向傳播的激勵功率的強度級僅僅適度增高到某一略高水平，上述解調器中多個與傳輸線直接相連的二極體，也將無法「應付」。因此，這些二極體很容易因為功率級較高而被損壞。由此，其將限制發射機所能產生的輸出功率的大小，並因此對詢問器所能起作用的工作距離明顯地設定了一個上界。另外，這種配置還無法區分開一個頻帶上的前向傳播功率，和另一個頻帶上沿反向傳播的功率。由於解調器中存在前向傳播的激勵信號的載波，使得解調器中的噪聲將大為增加，並甚至會「掩蓋掉」其從應答器接收來，並必須能夠讓解調器檢測出及解調的信號。
因此，本發明的一個目的是提供一種電子射頻識別系統，一種用於電子射頻識別系統的詢問器和一種信號處理方法，申請人相信通過這些至少可以減輕上述缺陷。
根據本發明，其提供了一種用於電子射頻識別系統的詢問器，其中包括-天線-用於產生第一信號的信號發生器；-連接上述發生器與上述天線，以提供用於第一信號沿第一方向傳播到上述天線，進而通過其向外發射的傳播路徑的傳輸線；和-利用第一定向耦合裝置耦合到上述傳輸線上的至少一個第一解調器；-定向耦合裝置可用來衰減沿第一方向傳播的解調器信號，同時耦合沿反向方向傳播的解調器信號，該信號包括通過上述天線所接收到的第二信號，和來自上述天線的第一信號的反射信號；和-第一解調器可利用第一信號的反射信號，對第二信號進行解調。
第一信號可以是用於激勵所要讀取的無源應答器的激勵信號，而第二信號則可以是來自應答器的回應信號。在其它類型的實施例中，第一信號也可以是用於詢問有源應答器的詢問信號。
詢問器可以另外包括，利用第二定向耦合裝置耦合到傳輸線上的第二解調器，其中第一和第二耦合裝置沿該傳輸線彼此間隔開，以使第一和第二解調器能夠提供相位不同的解調信號。
天線的輸入阻抗可以與傳輸線的阻抗稍微有些失配(例如可以使VSWR保持在1.2∶1和2∶1之間)，以將前向傳播的第一信號的一部分反射回發射機，用於提供如上所述的反射信號，並使得耦合裝置可用來將反射信號，而不將前向傳播信號，耦合到解調器上，由此避免在各解調器的二極體上前向地傳播第一信號，同時向各解調器提供其所需要的本地振蕩器功率。
可以對各解調器進行適當形式地均衡和排列，以將反射信號用作本地振蕩器信號，同時將第二信號直接轉換為基帶。
傳輸線可以是帶狀線。
第一和第二定向耦合裝置可以分別包括，配置於帶狀線的相鄰位置上的第一和第二耦合線。
第一和第二耦合裝置的第一和第二耦合線可以彼此交錯。在其它實施例中，第一耦合裝置的第一和第二耦合線則可以彼此相鄰，但其間隔有合適的距離，而第二耦合裝置的第一和第二耦合線也可以彼此相鄰，並與第一耦合裝置的耦合線隔開有合適的距離，以提供合適的相位差異。
一種包括有多個RF應答器和一個如上所定義的詢問器的電子識別系統也包括在本發明的範圍內。
另外一種用於處理電子射頻識別系統的詢問器中的信號的方法也包括在本發明的範圍內，其中該方法包括如下步驟-產生第一信號並使其在通過天線向外發射之前，沿傳輸線以第一方向進行傳播；-通過天線接收，來自該系統應答器形成部件的，響應於第一信號的調製回應信號，並使其沿傳輸線以第二或反向方向進行傳播；-使第一信號的一部分被天線沿傳輸線以其反向方向反射回來；-將所接收到的回應信號和第一信號的一部分定向耦合到至少一個解調器上；以及-在解調器中，利用第一信號的上述部分解調上述回應信號。
接下來將參照附圖，僅以其作為實例的方式，對本發明進行進一步詳細地說明，其中
圖1所示為根據本發明的電子射頻識別系統的方框圖；圖2所示為附帶有上述系統的形成部件的讀取器的詢問器或激勵器的方框圖；以及圖3所示為詢問器的局部詳細示意圖。
圖1中標號10所表示的便是根據本發明的電子射頻(RF)識別系統。
本系統包括一個附帶有讀取器的詢問器12或激勵器，以及多個遠程的且彼此間隔開的無源或有源應答器14.1到14.n。對於無源應答器，詢問器通過天線16向這些應答器發射具有標稱載波頻率fc的第一或激勵信號18。隨後，應答器被激勵信號18激勵，並利用應答器中所存儲的、代表了各自應答器自身特徵的相應標識代碼(ID)，對信號18進行反向散射調製，以由此發射調製所得的回應信號。
隨後，詢問器12通過天線16接收來自各應答器的經過了反向散射調製的回應信號，並以串行方式讀出其中的數據。詢問器可以利用這些數據來對用作該應答器的主機的應答器或某種通信裝置(未示出)進行統計，以及/或識別出這些通信裝置。
參照圖2，詢問器12包括一個通過帶狀線22形式的傳輸線，與發射和接收天線16相連的激勵信號發射機20。激勵信號18沿傳輸線22以第一或前向方向A進行傳播，並通過天線16進行發射。該詢問器另外還包括一個讀取器或接收器23，其包含有通過包括有耦合線28.1，28.2和30.1，30.2的定向耦合器，以感應方式耦合到傳輸線22上的第一和第二均衡解調器24和26。這些耦合器用於耦合，由通過天線16從應答器14.1到14.n接收來的回應信號，以及來自天線16的激勵信號18的一部分的反射信號組成的，以第二或反向方向B傳播的解調器24，26信號。
其中，故意地讓天線阻抗ZA產生電感性失配，以使其能夠從天線16沿傳輸線將激勵信號18的一部分反射回來。所反射回的信號同樣也通過定向耦合器耦合到上述解調器上，並被用作解調器24，26中的本地振蕩器信號。上述失配應使VSWR處於1.2∶1與2∶1之間。
參照圖3，適當選取帶狀線22的寬度Ws和耦合線的寬度Wc，以使這些傳輸線的特徵阻抗(Z0)的數量級在50ohm左右。由於其在傳輸線22上彼此間隔開，因此解調器24，26可以提供相位彼此不同(具體地說，相差90°)，並直接被轉換為輸出32和34上的基帶輸出信號。這些輸出被連到接收器23的解碼電路35上。
圖2中，解調器24和26如圖所示彼此交錯。耦合線之間與定向耦合器之間的距離是載波頻率fc的四分之一波長的倍數。如果需要產生其它的相位差異，其也可以提供其它任何合適的間隔。此差異起到了避免在本系統中，出現由於激勵信號和回應信號的多路徑傳播，以及應答器14.1到14.n與詢問器12之間的距離因素，所引起的空點和死點等類型的問題。在如圖3所示的其它實施例中，解調器24，26彼此分開，並彼此間隔開。
利用上述定向耦合器，可以從解調器24，26上「引開」沿第一方向傳播給天線16的激勵信號18中的能量，並將其耗散在與相關耦合線的Z0相匹配的傳輸線終接阻抗36.1，36.2和38.1，38.2上。其所應理解的是，利用根據本發明的配置方式，由於其可以控制前向傳播的激勵信號到解調器上的耦合，因此其將可以採用更高的發射激勵信號功率級。
圖3所示為對於本領域技術人員來說應該很清楚的，詢問器12的局部詳細示意圖。
其應被理解的時，在不背離本發明的精神和範圍的情況下，可以對本發明進行多種形式的修正和變型。
權利要求
1.用於電子射頻識別系統的詢問器，包括天線；用於產生第一信號的信號發生器；連接所述發生器與所述天線，用以提供用於第一信號沿第一方向傳播到上述天線，進而通過其向外發射的路徑的傳輸線；和利用第一定向耦合裝置耦合到所述傳輸線上的至少一個第一解調器；第一定向耦合裝置可用來衰減沿第一方向傳播的第一解調器信號，同時耦合到沿反向方向傳播的第一解調器信號上，該信號包括通過所述天線接收來的第二信號，和來自所述天線的第一信號的反射信號；和第一解調器可利用第一信號的反射信號，對第二信號進行解調。
2.如權利要求1所述的詢問器，其特徵在於第一信號是用於激勵無源應答器，以使其能夠被讀取的激勵信號，而第二信號則是來自應答器的回應信號。
3.如權利要求1或2所述的詢問器，其特徵在於第二解調器通過第二定向耦合裝置耦合於傳輸線上，第一和第二耦合裝置沿傳輸線相互間隔開，以使第一和第二解調器能夠提供相位彼此不同的解調信號。
4.如權利要求1到3所述的詢問器，其特徵在於讓天線的輸入阻抗失配，用以將前向傳播的第一信號的一部分反射回發射機，以提供如上所述的反射信號。
5.如權利要求3或4所述的詢問器，其特徵在於對各解調器進行適當形式地均衡和排列，以將反射信號用作本地振蕩器信號，以及將第二信號直接轉換為基帶。
6.如權利要求1到5中任一個所述的詢問器，其特徵在於傳輸線是一種帶狀線。
7.如權利要求6所述的詢問器，其特徵在於第一和第二定向耦合裝置分別包括，配置於帶狀線的相鄰位置上的第一和第二耦合線。
8.如權利要求7所述的詢問器，其特徵在於第一和第二耦合裝置的第一和第二耦合線彼此交錯。
9.如權利要求7所述的詢問器，其特徵在於第一耦合裝置的第一和第二耦合線彼此相鄰，並彼此間隔開；而第二耦合裝置的第一和第二耦合線也彼此相鄰，並與第一耦合裝置的第一和第二耦合線間隔開。
10.電子射頻識別系統，其特徵在於包括多個無源RF應答器和一個如權利要求1到9任一個所述的詢問器。
11.用於處理電子射頻識別系統的詢問器中的信號的方法，該方法包括如下步驟產生第一信號並使其在通過天線向外發射之前沿傳輸線以第一方向傳播；通過天線接收，來自該系統應答器形成部件的第一信號的調製回應信號，並使其沿傳輸線沿第二或反向方向進行傳播；使第一信號的一部分被天線沿傳輸線以其反向方向反射回來；將所接收到的回應信號和第一信號的一部分定向耦合到至少一個解調器上；以及在解調器中利用上述的第一信號的一部分，來對回應信號進行解調。
全文摘要
用於電子射頻識別系統的詢問器(12),其包括:天線(16);用於產生第一信號(18)的信號發生器(20);和連接所述發生器與所述天線的傳輸線。第一解調器(24)通過一個定向耦合器(28.1,28.2)耦合到傳輸線上。該定向耦合器可用來衰減沿第一方向傳播的解調器信號,同時耦合到沿反向方向B傳播的解調器信號上。第一解調器可利用第一信號的反射信號作為本地振蕩器信號,來解調上述回應信號。
文檔編號H04B1/59GK1273402SQ00107328
公開日2000年11月15日 申請日期2000年5月8日 優先權日1999年5月7日
發明者克里斯多福·戈登·傑維斯·特納, 戴維·埃德溫·普羅克特 申請人:休普傳感器控股有限責任公司