CN100446025C

CN100446025C - 具多有维度天线阵列的射频识别读卡机装置

Info

Publication number: CN100446025C
Application number: CNB2005100042128A
Authority: CN
Inventors: 吴哲铭; 侯天发
Original assignee: TIANSHI ELECTRONIC CO Ltd
Current assignee: TIANSHI ELECTRONIC CO Ltd
Priority date: 2005-01-04
Filing date: 2005-01-04
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2025-01-04
Also published as: CN1801175A

Abstract

本发明提供一种具有多维度天线阵列的射频识别读卡机(RFIDReader)装置，其是利用电子电路方式，改变射频识别装置的天线(Antenna)或线圈(Coil)形成多维度的天线阵列(Antenna Array)，由此达到利用射频识别技术的扫描方式侦测射频识别标签(RFID Tag)装置的识别码(ID code)，并可透过此一扫描方式来主动辨认该射频识别标签装置的位置的优点。因此本发明提供一种具有多维度天线阵列的射频识别读卡机装置，可扫描多个射频识别标签装置，并且有效辨认射频识别标签装置的位置。

Description

具多有维度天线阵列的射频识别读卡机装置

技术领域

本发明是有关一种射频识别读卡机装置，特别是有关一种具有多维度天线阵列的射频识别读卡机装置。

背景技术

关于射频识别系统的产品，已经逐渐被广泛的应用于诸如商品条码、物流管理、消费性电子产品、生物医学感测、机械组装等工业、军事、民生等相关的应用的中，势必在未来对于社会大众的生活产生革命性的影响。虽然此项技术原理于十八世纪中由麥克士威提出电磁理论经一百多年的发展而臻至成熟，然而其相关应用则是近几年才有如此多样性的应用融入人类生活之中，归咎其原因，射频识别技术之所以能大量蓬勃发展，除了制程与设计技艺的成熟外，更重要因素乃在于一个全新应用的提出，例如台湾发明专利第00565802号有关于“使用射频识别标签的物件追踪及管理的系统及方法”即为利用射频识别的技术应用于物件追踪及管理的创新。

请参阅图1为已知技术中所广泛使用的射频识别读卡机(RFIDReader)的电路方块图，包括发射模组11、接收信号模组13、共振器15与微处理机模组17。发射模组11由一稳定的震荡源的震荡电路101与功率放大器103所构成，其主要的功能为提供一载波信号传输至共振器15，共振器15乃是由一天线105(或线圈)与一电容107所组成，目的是产生一时变的电磁场，由此提供射频识别标签装置63的感应电压。当射频识别标签装置63获得足够的操作电压时，会将其内部的识别码利用电磁感应的方式回传至射频识别读卡机，此时透过接收信号模组13，此一接收模组13是由封包检测器109与适当的滤波与放大功能的电路111所构成，其是主要将识别码解调变还原成为“逻辑零”与“逻辑一”的数字信号，此一被还原的数字信号则会提交给微处理机模组17做处理，微处理模组17则主要为整个射频识别读卡机的控制中心，用以记录、判断、解密、与不同应用的相关控制。

上述已知技术的射频识别系统，在共振器15部分，皆是以一个天线105配合若干个射频识别标签装置做一(射频识别系统读卡机)对多(射频识别标签装置)的系统应用，然而其主要缺点在于其只能在此一天线所发射涵盖的电磁场范围“被动”等待是否有射频识别标签装置的接近。

有监于此，本发明是针对上述的问题，提出一种具多维度天线阵列的射频识别装置，以解决已知的问题。

发明内容

本发明的主要目的，是在提供一种具有多维度天线阵列的射频识别读卡机装置，其是利用多个天线读取涵盖范围更广的射频识别标签装置的识别码。

本发明的另一目的，是在提供一种具有多维度天线阵列的射频识别读卡机装置，其是利用多个天线透过扫描方式来主动辨认该射频识别标签装置的位置。

根据本发明一种具有多维度天线阵列的射频识别读卡机装置，其是与数个具有一射频识别标签装置形成一无线辨识系统，其特征在于，包括：

一发射模组，其是可产生一载波频率信号；

一共振器模组，其是包括数个天线以及一谐振电容，该天线与该谐振电容形成电性连接，并可接收该射频识别标签装置发射的识别码信号；

一接受模组，其是可接收该识别码信号；以及

一控制器，其是可以控制该共振器模组连接该发射模组，使任一该天线接受该载波频率信号后产生一时变的电磁场，以及控制该共振器模组连接该接受模组使该共振器模组传送该识别码信号至该接受模组。

其中该发射模组包括一功率放大器可产生该载波频率信号。

其中该发射模组包括一震荡源电路可产生该载波频率信号。

其中该接收模组包括一封包检测以及一滤波与放大功能的电路。

其中还包括一微处理器连接该控制器可产生一控制信号至该控制器。

其中该微处理器还包括一使用者介面。

其中该天线是为至少一维度空间排列的天线阵列。

本发明一种具多维度天线阵列的射频识别读卡机装置，其是与数个具有数个射频识别标签的立体拼图形成一无线辨识系统，其特征在于，包括：

一机台，其是使该立体拼图位于其表面上；

一发射模组，其是可产生一载波频率信号；

一共振器模组，其是包括数个天线位于该机台上表面，以及一谐振电容，该天线与该谐振电容形成电性连接，并可接收该射频识别标签装置发射的识别码信号；

一接受模组，其是可接收该识别码信号；以及

其中该发射模组包括一功率放大器可产生该载波频率信号。

其中该发射模组包括一震荡源电路可产生该载波频率信号。

其中该天线是为至少一维度空间排列的天线阵列。

本发明一种射频识别读卡机装置的多维度天线阵列，其特征在于，包括：

数个天线，其是可产生一电磁场以及接收数个射频识别标签装置发射的识别码信号；

一谐振电容，其是与该天线形成电性连接，可使该电磁场成为一时变的电磁场；以及

一控制器，其是可以控制该共振器模组，使任一该天线接受一载波频率信号而产生该电磁场，以及控制该识别码信号传送至一接受模组。

其中该载波频率信号是由一发射模组传送至该天线。

其中该天线是为一维度空间排列的天线阵列。

其中该天线是为二维度空间排列的天线阵列。

其中该天线是为三维度空间排列的天线阵列。

附图说明

为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：

图1为已知技术的结构方块示意图。

图2为本发明的电路方块示意图。

图3为本发明的多维度天线阵列各种实施样态示意图。

图4(A)为本发明控制器示意图。

图4(B)为图4(A)的详细实际运作示意图。

图5为本发明另一种型式的控制器示意图。

图6为本发明再一种型式的控制器示意图。

图7为本发明的多媒体声光立体拼图结构示意图。

图8为本发明的游戏机结构示意图。

具体实施方式

本发明是具有多维度天线阵列的射频识别读卡机装置，其是为射频识别技术在射频识别标签装置的应用，利用控制器控制选取天线阵列中的任意一个天线来达成对射频识别标签装置扫描的目的，可以主动搜寻扫描天线阵列所涵盖频率范围内的射频识别标签装置，且可以纪录射频识别标签装置的识别码外，并搜寻记录射频识别标签装置所存在的位置。

首先，针对本发明的主要架构作一说明，烦请参阅图2是本发明的电路方块示意图，包括一共振器组21为一维度至多维度空间排列的天线阵列201与一谐振电容203所组成，一组控制器23用以选择将功率放大器25或是震荡源电路27所提供的载波频率信号，传送至天线阵列201中的天线以产生一电磁场，可以去侦测在其感应范围内是否有射频识别标签装置，当射频识别标签装置感测到电磁场会产生识别码信号，识别码信号会透过控制器23选取进入封包检测器29、滤波与放大功能的电路71，让微处理机73记录其识别码与位置，利用此射频识别技术的扫描方式，可以逐一随意的启动天线阵列201，记录不同空间位置的射频识别标签装置的识别码而达到主动搜寻扫描的目的。因此，由射频识别技术的扫描方式的天线阵列201与控制器23，可对于各个天线进行控制而进行扫描，相较于现有技术的一(射频识别系统读卡机)对多(射频识别标签装置)的系统应用，本发明所揭示的扫描方法则可定义为多(天线阵列扫描)对多(射频识别标签装置)的系统应用。

另外，图2中所包含的天线阵列201可为一维度到多维度，再请参考图3为本发明的多维度天线阵列各种实施样态图，图3中的A为一维度的天线阵列范例，其可以由控制器23控制天线的启动来扫描线性的射频识别标签装置；图3中的B为二维度的天线阵列范例，其可以由控制器23控制天线的启动来扫描线性的射频识别标签装置；图3中的C为三维度的天线阵列范例，其可以由控制器23控制天线的启动来扫描线性的射频识别标签装置，以此类推，因此本发明所揭示的天线阵列可以推广的多种维度以上不同形状的应用，唯其天线阵列摆置方式因不同的应用而有所不同。

此外，图2中所包含的控制器23，其主要目的在于控制载波震荡源进入天线阵列201中某一天线，而达到启动天线进而扫描的方式，其详细主体与运作再请参阅图4为各种形式的控制器示意图，如图4(A)所示，为此控制器23内部的两组开关对，分别显示控制信号控制开关“on”与“off”，当控制信号显示为“on”的状态，则允许载波震荡源进入其所控制的天线之中，反之，若控制信号显示为“off”的状态，则不允许载波震荡源进入其所控制的天线之中，而其“on”与“off”的状态乃是由任何形式的信号控制。因此，详细实际运作如图4(B)所示，由控制器23中若干组开关对，由在不同的时间运用控制器23打开某一开关对即可用以达到扫描的目的，当开关对SW_1为“on”的状态，其余开关对SW2…SW_N为“off”时，则表示目前所扫描的走开关对SE_1所控制的天线1电磁波涵盖范围是否有射频识别标签装置，若有该装置，则记录其目前在天线1的位置及其识别码。图5为另一种型式的控制器示意图，控制器23的控制输入信号除可接受在图2中的微处理机模组73的信号外，亦可接受不同的输入信号，诸如接受使用者介面77的使用者的输入、感测器亦或是其他等同形式的触发信号。

综上所述，此控制器23主要为数组可接受控制信号的受控的开关对SW_1…SW_N所构成，唯这些开关对SW_1…SW_N在“off”状态所呈现的是高阻抗用以阻绝载波震荡源的进入；反之，当某一开关对在“on”的状态时，其主要目的乃是要让载波震荡源进入，是以其导通阻抗值不得高于100千欧姆(100K-Ohm)，而使载波信号无法有效进入共振器21的某一天线导致其能供应的电磁波强度不足以使射频识别标签装置运作。再者，图2的控制器23除可以是直接控制载波信号进入天线阵列201之外，亦可如图6所示为本发明再一种型式的控制器示意图，其与功率放大器25结合，形成一“可控式的若干组功率放大器31”配合接收端的可控制开关组[SW1、SW2…到SWN]33，其亦可以因此达到本发明的利用一种以射频识别技术的扫描方式，唯其控制输入源亦是如上述所示，可由微处理机79或使用者介面77的等同形式的控制方法。

有一种实施例如图7所示，图7中的A是为一多媒体声光立体拼图示意图，其每一个立体拼图单元41，其平面展开图如图7中的B所示，每一面皆贴有射频识别标签装置45；而图7中的A拼图底板43是为本发明的一种实施例，其主要是二维或三维的天线阵列所组成，由本发明所揭露的扫描方式，用以接收在每一个天线上所属的识别码及其位置，以判断拼图过程中是否正确，当所有天线所接收的识别码正确时，表示拼图完成正确，足以提供拼图者声光的奖励。此外，亦可使用此扫描与应用方式制作一智能电子书籍，利用射频识别标签装置，制作一“电子笔”，其优点在于“电子笔”部分并不再需要电池，以减少电池对于环境的污染并节省成本，并有加工容易的特点，透过天线扫描可因此得知目前电子笔所在的位置，而正确无误的告知目前该位置的相关资讯。

另一实施例乃是揭露一传统的纸上益智游戏或是纸上游戏盘的电子化。目前市面上贩卖相关的商品，一般包含有骰子若干个、纸上游戏盘、若干组游戏纸牌、游戏货币及棋子若干个，并有一游戏说明书，游戏乃依照其游戏说明方式进行。观察其基本动作，乃在丢骰子后，棋子随着骰子的点数在纸上游戏盘上跳格子，而格子上随着游戏说明有许多的状态，来进行整个游戏。应用本发明的技术，将可以对此纸上游戏电子化，例如骰子的部份，可以利用上述立体拼图单元41的方式实现若干个电子骰子，利用射频识别系统来读取不同识别码所代表的点数，当读到正确的点数，棋子需行走的格子数将自动计算并已亮灯或其他方式告知游戏者。另外，应用本发明的技术，在游戏盘上的每个格子制作天线阵列棋子底部亦贴有射频识别标签，当投完般子确定棋子所必须行走的格子时，除了告知游戏者棋子摆放的位子，控制器此时亦将会开启该天线进行扫描，如此可告知微处理器是哪一个棋子到哪个格子来处理后续游戏的相关规定，此一方式亦由本发明的一种利用射频识别技术的扫描方式所实现的范畴。

再一实施例乃是一种可以考验使用者反射神经，也挑战应变智慧的游戏机，如图8所示，其乃是由图8A中的机台81配合图8B中的敲打工具83所组成，在图8A中的机台81中，有一显示装置85或机械装置，其上可以显示或出现一些图样87而在机械装置85上放置本发明的天线阵列若干组，如图8A中的天线89乃为天线阵列中的一种样态，图样87可以一次以一个或若干个方式随机出现在显示装置85上，且当图样87出现时其所属区块的代表天线89也将被启动。在图8B中的敲打装置83的敲打面设有射频识别标签91，此游戏玩法乃在于当图样87出现时，利用敲打装置83敲打之，因此，如上所述，由于图样87出现时，所属的天线将被启动以“等待”敲打装置83敲打，此敲打过程中，若是天线有接收到正确的识别码，及代表相对应的图样87被敲打到的游戏机台，亦是利用本发明的以射频识别技术的一种扫描方式所实现的实施例，再者，本游戏由于是利用射频识别技术，因此可以在此游戏中制作若干组的敲打装置87，其射频识别标签91的识别码互不相同，因此其可以因此判定某图样87是被哪一个敲打装置所打到，是一种可以同时多个使用者一起玩的游戏机台。

本发明利用射频识别技术实现的扫描方式，其是以多维度天线阵列的扫描方式改善现有技术被动等待射频识别标记装置是否进入而改采主动方式去扫描天线阵列所涵盖范围的射频识别标签的识别码与位置的创新发明，由本发明的实施方式，可增加目前射频识别系统应用的深度与广度。

以上所述是由实施例说明本发明的特点，其目的在使熟习该技术的人士能了解本发明的内容并据以实施，而非限定本发明的专利范围，故，凡其他未脱离本发明所揭示的精神所完成的等效修饰或修改，仍应包含在所述的申请专利范围中。

Claims

1.一种具有多维度天线阵列的射频识别读卡机装置，其是与数个具有一射频识别标签装置形成一无线辨识系统，其特征在于，该射频识别读卡机装置包括：

一发射模组，其是可产生一载波频率信号；

一接受模组，其是可接收该识别码信号；以及

2.如权利要求1所述的具有多维度天线阵列的射频识别读卡机装置，其特征在于，其中该发射模组包括一功率放大器可产生该载波频率信号。

3.如权利要求1所述的具有多维度天线阵列的射频识别读卡机装置，其特征在于，其中该发射模组包括一震荡源电路可产生该载波频率信号。

4.如权利要求1所述的具有多维度天线阵列的射频识别读卡机装置，其特征在于，其中该接收模组包括一封包检测以及一滤波与放大功能的电路。

5.如权利要求1所述的具有多维度天线阵列的射频识别读卡机装置，其特征在于，其中还包括一微处理器连接该控制器可产生一控制信号至该控制器。

6.如权利要求5所述的具有多维度天线阵列的射频识别读卡机装置，其特征在于，其中该微处理器还包括一使用者介面。

7.如权利要求1所述的具多维度天线阵列的射频识别读卡机装置，其特征在于，其中该天线是为至少一维度空间排列的天线阵列。

8.一种具有多维度天线阵列的射频识别读卡机装置，其是与数个具有数个射频识别标签的立体拼图形成一无线辨识系统，其特征在于该射频识别读卡机装置包括：

一机台，其是使该立体拼图位于其表面上；

一发射模组，其是可产生一载波频率信号；

一接受模组，其是可接收该识别码信号；以及

9.如权利要求8所述的具有多维度天线阵列的射频识别读卡机装置，其特征在于，其中该发射模组包括一功率放大器可产生该载波频率信号。

10.如权利要求8所述的具有多维度天线阵列的射频识别读卡机装置，其特征在于，其中该发射模组包括一震荡源电路可产生该载波频率信号。

11.如权利要求8所述的具有多维度天线阵列的射频识别读卡机装置，其特征在于，其中该接收模组包括一封包检测以及一滤波与放大功能的电路。

12.如权利要求8所述的具有多维度天线阵列的射频识别读卡机装置，其特征在于，其中还包括一微处理器连接该控制器可产生一控制信号至该控制器。

13.如权利要求8所述的具有多维度天线阵列的射频识别读卡机装置，其特征在于，其中该天线是为至少一维度空间排列的天线阵列。

14.一种射频识别读卡机装置的多维度天线阵列，其特征在于，包括：

一控制器，其是可以控制该多维度天线阵列中的共振器模组，使任一该天线接受一载波频率信号而产生该电磁场，以及控制该识别码信号传送至一接受模组。

15.如权利要求14所述的射频识别读卡机装置的多维度天线阵列，其特征在于，其中该载波频率信号是由一发射模组传送至该天线。

16.如权利要求14所述的射频识别读卡机装置的多维度天线阵列，其特征在于，其中该接收模组包括一封包检测以及一滤波与放大功能的电路。

17.如权利要求14所述的射频识别读卡机装置的多维度天线阵列，其特征在于，其中该天线是为一维度空间排列的天线阵列。

18.如权利要求14所述的射频识别读卡机装置的多维度天线阵列，其特征在于，其中该天线是为二维度空间排列的天线阵列。

19.如权利要求14所述的射频识别读卡机装置的多维度天线阵列，其特征在于，其中该天线是为三维度空间排列的天线阵列。