CN101394022B - 一种扩大低频或高频rfid系统阅读范围的天线设计方法 - Google Patents

一种扩大低频或高频rfid系统阅读范围的天线设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101394022B
CN101394022B CN2008101950595A CN200810195059A CN101394022B CN 101394022 B CN101394022 B CN 101394022B CN 2008101950595 A CN2008101950595 A CN 2008101950595A CN 200810195059 A CN200810195059 A CN 200810195059A CN 101394022 B CN101394022 B CN 101394022B
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna
coil
reader
small
coils
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2008101950595A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101394022A (zh
Inventor
王刚
王洪金
刘小琴
杨波
赵文婧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Tian Sui Intelligent Technology Co ltd
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN2008101950595A priority Critical patent/CN101394022B/zh
Publication of CN101394022A publication Critical patent/CN101394022A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101394022B publication Critical patent/CN101394022B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

一种扩大低频或高频RFID系统阅读范围的天线设计方法，多付空间分离的阅读器天线通过多天线寻读接口电路相连，其特征是：每付阅读器天线线圈由多个小线圈采用并联和串联组合的方式连接构成，相邻小线圈的相邻边的电流方向相反，阻抗匹配电路呈容性且与呈感性的天线线圈谐振在阅读器的工作频率上。所说小线圈可制成包括三角形、长方形、正方形、圆形、椭圆形、多边形的形状，依据天线欲覆盖面积的形状，多个小线圈并联和串联组合后与之匹配。

Description

一种扩大低频或高频RFID系统阅读范围的天线设计方法
技术领域
本发明涉及RFID系统阅读器天线，尤其是一种扩大低频或高频RFID系统阅读范围的天线设计方法，适用于在采用低频或高频RFID系统对较大空间中存放物品进行识别，它能在小电流工作的情况下扩大RFID阅读器的工作区域且在阅读器天线线圈的中心区域无阅读盲区。
背景技术
典型的射频识别RFID系统包括RFID标签(也称电子标签，应答器)、RFID阅读器(也称读写器，读头)以及主系统数据处理单元(通常为计算机(PC机))。RFID阅读器发送一定频率的射频信号在天线线圈周围产生电磁场(天线工作区域)，若RFID标签在RFID阅读器天线产生的电磁场中，RFID标签天线会感应电磁场的能量，并在电路中产生感应电流，RFID标签获得能量被激活；RFID标签将其专用集成芯片中的编码信息调制到载波上形成射频信号，通过RFID标签天线发送出去，RFID标签发送的射频信号产生的电磁场会使阅读器天线产生的电磁场发生波动；RFID阅读器的天线感应周围电磁场的波动，并将从电磁场的波动中产生的感应电流送到RFID阅读器进行解调和解码，然后送主系统数据处理单元进行相关处理。在以13.56MHz为代表的高频和以125KHz为代表的低频RFID系统中，RFID阅读器的天线工作区域与阅读器的天线线圈的输出电流、天线线圈的大小和流过电流的线圈导体边与线圈中心的距离有关。在很多以13.56MHz为代表的高频和以125KHz为代表的低频RFID系统的应用场合下，需要知道较大空间范围中物品的信息。通常的RFID系统因阅读器输出电流较小(阅读器的输出电流是限定的)导致天线工作区域过小，对较大空间范围中存放的物品进行识别时需要较多的RFID阅读器或添加协调多个天线工作的控制电路(称作天线合路器)，增加了阅读器阅读标签的时间和组建系统的成本。
发明内容
本发明目的是克服现有技术之不足，提供一种扩大低频或高频RFID系统阅读范围的天线设计方法。本发明也是本申请人在先提交的“一种对多层箱体中存放物品的识别与定位方法”发明专利的后续申请。在先申请的内容是设置一个阅读器与多付空间分离的阅读器天线通过多天线寻读接口电路相连，每付天线有各自工作区域并都有一个自己的子地址号码，配合RFID阅读器标识地址构成物品的完全地址，该地址码与其实际的物理位置一一对应。多付空间分离的阅读器天线可嵌入在多层箱体摆放物品的分层抽屉底层或其它设有分层结构的桌子、物品架、盒子中。
本发明上述目的通过以下方法实现：一种扩大低频或高频RFID系统阅读范围的天线设计方法，多付空间分离的阅读器天线通过多天线寻读接口电路相连，其特征是：每付阅读器天线线圈由多个小线圈采用并联和串联组合的方式连接构成，相邻小线圈的相邻边的电流方向相反，阻抗匹配电路呈容性且与呈感性的天线线圈谐振在阅读器的工作频率上。
所说小线圈可制成包括三角形、长方形、正方形、圆形、椭圆形、多边形的形状，依据天线欲覆盖面积的形状，多个小线圈并联和串联组合后与之匹配。小线圈的数量通过计算线圈产生的磁通量满足设计要求决定。
根据阅读器工作频段，以13.56MHz为代表的高频频段或以125KHz为代表的低频频段，天线的电感取值范围计算得到的绕制阅读器天线线圈的估计长度的导体绕制线圈，绕制的线圈大小依据以下因素确定：(1)小线圈绕制的圈数，(2)阅读器的输出电流，(3)天线线圈的中心仍有较强的电磁场强度以正确读出位于其中的标签，(4)需要覆盖的区域，(5)天线在谐振频率处的反射系数要低于-10dB。
本发明的优点及有益效果：通常情况下，阅读器是接一个单线圈天线的，用组合线圈的方法形成的天线未见公开。本发明采用多个小线圈串并联结合形成的阅读器天线，由于单个小线圈占用的面积小，其工作时需要覆盖的区域也小，每个小线圈的中心处距离通电的导线边的距离较近，因而在小线圈的中心的磁感应强度也较大，即使在RFID阅读器的输出为小电流时，在单个小线圈的中心也不会出现阅读盲区，能够有效地识别放置在阅读器天线工作区域中的标签，从而扩大了以13.56MHz为代表的高频和以125KHz为代表的低频RFID系统阅读器天线的工作区域。本发明设计的阅读器天线可以在同一层面灵活布局，提高了阅读器天线产生的电磁场强度，进而提高了阅读器识别标签的效率，同时，本发明使用多个小线圈以串联和并联结合的方式进行连接，扩大了单个阅读器天线的工作区域，使阅读器能够阅读较大区域中的标签的信息，降低了RFID系统的成本。无论是四边形组合、三角形组合，还是圆形组合，只要这些组合构成一个独立的天线，均可以连接到多天线巡读接口电路的任一个输出接口。
附图说明
图1是单个小长方形天线线圈电流方向与产生的磁场方向间关系示意图；
图2是四个小长方形天线线圈在组成覆盖较大区域的天线线圈时的排列示意图；
图3是由四个小线圈组成的阅读器天线示意图；
图4—11是依据天线欲覆盖面积的形状，多个小线圈并联和串联组合的几种方式。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明方法进一步说明。
参看图1，绕制小长方形天线线圈1的导体的长度是根据阅读器工作频段天线的电感取值范围依据导体的材料和直径计算出来的，该长度只是一个估计长度，可以有一定的增减；小长方形线圈1的边长是根据覆盖区域、绕制线圈的圈数和使天线线圈1的中心不出现阅读盲区确定的。若按图中所画的方向为电流流动的方向2，则小长方形天线线圈1在有电流流过时，产生的电磁场方向为在小长方形的外部是背离纸面3，在小长方形的内部是穿出纸面4。
参看图2，按图中所示电流方向11通电时，四个小长方形天线线圈12、13、14、15在线圈的外部产生背离纸面的电磁场方向16，在线圈的内部产生穿出纸面的电磁场方向17，这样相邻的小长方形天线线圈12、13、14、15间的电磁场方向相同(背离纸面16)，使其产生的电磁场强度相互加强。相邻小长方形间的距离约为小长方形短边长度的1/4～1/3。四个小长方形线圈在连接时，线圈12和线圈13串联后的支路，与线圈14和线圈15串联后的支路并联连接，防止单纯采用并联或串联方式而使流过小线圈的电流过小和天线线圈的总电感超出允许值。
参看图3，天线的馈线21采用的是特性阻抗为50Ω的同轴电缆，阻抗呈容性的匹配电路22与阻抗呈感性的天线线圈23谐振在阅读器的工作频率上，同时，阻抗匹配电路22将天线线圈23的阻抗转换成阻抗为50Ω的纯电阻，防止在通过高频电压时馈线出现功率反射、阻抗变换和寄生功率辐射等现象，阻抗匹配电路22靠近天线线圈23端的电阻的作用是增大天线的通频带。
图4是覆盖长方形区域的三角形组合线圈图，由六个小三角形线圈组合而成的组合线圈，其中，小线圈31和32，33和34，35和36先分别并联，然后三个并联后的小线圈组合再串联，也可以如图5所示覆盖长方形区域的另一种连接方式的三角形组合线圈图，小线圈31、33和35，32、34和36先分别串联，然后二个三组合线圈再并联(图中的虚线表示从背面走线，线与线相交叉时有●表示几个点连接起来，无●表示不连接)。图4与图5同样是六个小三角形线圈组合，覆盖形状也相同，所得效果也完全相同，只是小三角形线圈间的串、并联方式不同。
图6是四层组合天线线圈图，组合线圈41、42、43、44分别是图2所示的组合线圈，其中，组合线圈41和42，43和44先分别串联，然后二个串联后的组合线圈再并联，可以覆盖具有分层结构的箱体、物品架等。
图7是覆盖具有拐角形状区域的组合线圈图，由六个小线圈组合而成，其中，小线圈51、52和53，54、55和56先分别串联，然后二个串联后的小线圈组合再并联。
图8是覆盖具有斜拐角形状区域的组合线圈图，由七个小线圈组合而成，其中，小线圈61、62、63和64，65、66和67先分别串联，然后二个串联后的小线圈组合再并联。
图9是覆盖三角形区域的组合线圈图，由九个小线圈组合而成，其中，小线圈71、72和73，74、75和76，77、78和79先分别串联，然后三个串联后的小线圈组合再并联。
图10是覆盖圆环区域的组合线圈图，由十二个小扇形线圈组合而成，其中，小线圈101、102和103，104、105和106，107、108和109，110、111和112先分别串联，然后四个串联后的组合线圈再并联，对于覆盖较小的圆环区域或圆形区域的组合线圈，可以采用如图11所示的覆盖圆环的另一种组合线圈图，小线圈101和102、103和104、105和106、107和108先分别串联，然后四个串联后的小组合线圈再并联。

Claims (3)

1.一种扩大低频或高频射频识别(RFID)系统阅读范围的天线设计方法，多付空间分离的阅读器天线通过多天线寻读接口电路相连，其特征是：每付阅读器天线线圈由多个小线圈采用并联和串联组合的方式连接构成，相邻小线圈的相邻边的电流方向相反，阻抗匹配电路呈容性且与呈感性的天线线圈谐振在阅读器的工作频率上，采用并联的阻抗匹配电路，则与天线线圈并联连接，构成并联谐振。
2.根据权利要求1所述的扩大低频或高频射频识别(RFID)系统阅读范围的天线设计方法，其特征是：所说小线圈可制成包括三角形、长方形、正方形、圆形、椭圆形、多边形的形状，依据天线欲覆盖面积的形状，多个小线圈并联和串联组合后与天线欲覆盖面积的形状匹配。
3.根据权利要求1或2所述的扩大低频或高频射频识别(RFID)系统阅读范围的天线设计方法，其特征是：小线圈的数量通过计算线圈产生的磁通量满足设计要求决定。
CN2008101950595A 2008-10-28 2008-10-28 一种扩大低频或高频rfid系统阅读范围的天线设计方法 Expired - Fee Related CN101394022B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008101950595A CN101394022B (zh) 2008-10-28 2008-10-28 一种扩大低频或高频rfid系统阅读范围的天线设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008101950595A CN101394022B (zh) 2008-10-28 2008-10-28 一种扩大低频或高频rfid系统阅读范围的天线设计方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101394022A CN101394022A (zh) 2009-03-25
CN101394022B true CN101394022B (zh) 2012-11-07

Family

ID=40494185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008101950595A Expired - Fee Related CN101394022B (zh) 2008-10-28 2008-10-28 一种扩大低频或高频rfid系统阅读范围的天线设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101394022B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022177948A1 (en) * 2021-02-16 2022-08-25 General Electric Company Foreign object detection in a wireless power transfer system

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11476566B2 (en) 2009-03-09 2022-10-18 Nucurrent, Inc. Multi-layer-multi-turn structure for high efficiency wireless communication
FR2940721A1 (fr) * 2009-05-28 2010-07-02 Thomson Licensing Antenne de lecteur rfid.
CN102386681A (zh) * 2010-09-05 2012-03-21 朱斯忠 共振衍生环
CN104037494B (zh) * 2013-03-08 2019-07-05 纽卡润特有限公司 用于高效无线通信的多层引线结构
CN104485509A (zh) * 2014-12-19 2015-04-01 周祥 一种面向超市和仓储rfid系统的空分天线
CN105844320A (zh) * 2015-01-14 2016-08-10 南通大学 天线和射频识别系统
CN105532286A (zh) * 2015-12-16 2016-05-04 江苏天穗农业科技有限公司 一种内嵌天线的花盆及植物信息采集系统
CN109565113B (zh) * 2016-06-01 2021-03-30 户田工业株式会社 天线装置以及使用其的ic标签
CN106252834B (zh) * 2016-09-09 2022-11-18 爱康普科技（大连）有限公司 天线及标签读取设备
CN106229691A (zh) * 2016-09-09 2016-12-14 爱康普科技（大连）有限公司 双频rfid标签读取设备的天线、双频rfid标签读取设备
CN108111234B (zh) * 2016-11-25 2020-11-17 中国移动通信有限公司研究院 检测双极化天线失配度的装置、方法、天线模组及系统
KR20200134335A (ko) 2018-04-19 2020-12-01 제네럴 일렉트릭 컴퍼니 이물질 검출 디바이스, 시스템 및 방법
CN110111964B (zh) * 2019-06-15 2022-02-08 哈尔滨工业大学 一种模块化磁场发生装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4633250A (en) * 1985-01-07 1986-12-30 Allied Corporation Coplanar antenna for proximate surveillance systems
US4857850A (en) * 1987-05-07 1989-08-15 General Electric Cgr Sa. Passive-decoupling receiving antenna, in particular for a nuclear magnetic resonance imaging apparatus
US5072222A (en) * 1986-08-08 1991-12-10 N.V. Nederlandsche Apparatenfabriek Nedap Electromagnetic identification and location system
WO2004015642A1 (en) * 2002-08-07 2004-02-19 Calypso Medical Technologies, Inc. System for spatially adjustable excitation of leadless miniature marker
CN101060198A (zh) * 2006-12-01 2007-10-24 上海坤锐电子科技有限公司 一种近场工作模式的阅读器天线的设计方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4633250A (en) * 1985-01-07 1986-12-30 Allied Corporation Coplanar antenna for proximate surveillance systems
US5072222A (en) * 1986-08-08 1991-12-10 N.V. Nederlandsche Apparatenfabriek Nedap Electromagnetic identification and location system
US4857850A (en) * 1987-05-07 1989-08-15 General Electric Cgr Sa. Passive-decoupling receiving antenna, in particular for a nuclear magnetic resonance imaging apparatus
WO2004015642A1 (en) * 2002-08-07 2004-02-19 Calypso Medical Technologies, Inc. System for spatially adjustable excitation of leadless miniature marker
CN101060198A (zh) * 2006-12-01 2007-10-24 上海坤锐电子科技有限公司 一种近场工作模式的阅读器天线的设计方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱轶
朱轶;王刚;王洪金.13.56MHz RFID阅读器天线的设计.《微波学报》.2008,第24卷(第5期),23-26. *
王刚
王洪金.13.56MHz RFID阅读器天线的设计.《微波学报》.2008,第24卷(第5期),23－26.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022177948A1 (en) * 2021-02-16 2022-08-25 General Electric Company Foreign object detection in a wireless power transfer system

Also Published As

Publication number Publication date
CN101394022A (zh) 2009-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101394022B (zh) 一种扩大低频或高频rfid系统阅读范围的天线设计方法
CA2702284C (en) Coil antenna and non-contact information medium
CN102576929B (zh) 天线装置以及移动通信终端
US8424769B2 (en) Antenna and RFID device
JP4286813B2 (ja) アンテナ及びこれを搭載するｒｆｉｄ用タグ
US8991712B2 (en) Coupling in and to RFID smart cards
CN102254212B (zh) 通讯介质、通讯设备及天线调整方法
JP2007189612A (ja) Ｒｆｉｄアンテナ
US9252493B2 (en) Wire capacitor, in particular for a radio frequency circuit, and device comprising said wire capacitor
CN106329114B (zh) 天线装置及具有该天线装置的移动终端
CN101861605A (zh) 使用混合rfid天线具有可控制的读出范围的组合eas和rfid标签或标记
CN101861593A (zh) 使用混合rfid天线的组合eas和rfid标签或标记
CN202395152U (zh) 一种天线、电子标签和电子标签读写器
JP2007164479A (ja) Ｒｆ−ｉｄリーダーライター装置用アンテナ及びそれを用いたｒｆ−ｉｄリーダーライター装置並びにｒｆ−ｉｄシステム
US20150188227A1 (en) Antenna for near field communication, antenna arrangement, transponder with antenna, flat panel and methods of manufacturing
US20190042907A1 (en) Radio-frequency antenna circuit having interlocking mutual inductors
KR20140102617A (ko) 무선통신 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말
CN105470627A (zh) 一种双频智能标签天线
CN202121074U (zh) 一种用于rfid阅读器的天线及rfid阅读器
JPWO2011122162A1 (ja) 複合アンテナ及び複合無線通信デバイス
CA2853768A1 (en) Improving coupling in and to rfid smart cards
EP3217331B1 (en) Dual frequency rfid reader
CN105373826A (zh) 一种双频智能标签
CN102820536B (zh) 超高频uhf的射频识别rfid读写器天线
JP2012161062A (ja) アンテナおよびｒｆｉｄデバイス

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: JIANGSU TIANSUI AGRICULTURAL SCIENCE AND TECHNOLOG

Free format text: FORMER OWNER: JIANGSU UNIVERSITY

Effective date: 20150401

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 212013 ZHENJIANG, JIANGSU PROVINCE TO: 210000 NANJING, JIANGSU PROVINCE

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20150401

Address after: 210000 Jiangsu Province, Nanjing District of Pukou Zijin entrepreneurship special community No. 88, No. 7 Pu floor 5

Patentee after: JIANGSU TIANSUI AGRICULTURAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 212013 Zhenjiang City, Jiangsu Province University Road, No. 301

Patentee before: Jiangsu University

CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 210000 Jiangsu Province, Nanjing District of Pukou Zijin entrepreneurship special community No. 88, No. 7 Pu floor 5

Patentee after: Jiangsu Tian Sui Intelligent Technology Co.,Ltd.

Address before: 210000 Jiangsu Province, Nanjing District of Pukou Zijin entrepreneurship special community No. 88, No. 7 Pu floor 5

Patentee before: JIANGSU TIANSUI AGRICULTURAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20121107

Termination date: 20211028

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee