CN101416200B - Rf切换的rfid复用器 - Google Patents

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Abstract

一种射频识别(RFID)复用器，可以在网络中将来自RFID读取器的RF信号解释为RFID标签询问数据。单个电缆引导来自RFID读取器的RF信号和RF控制信号和/或RF电源通过所述RFID复用器。RF取样器可被耦合到所述电缆；以及RF检测器检测经由RF取样器来自电缆的RF信号。数据解码器解码并将所述RF信号解释为RFID标签询问数据，并且转发RFID标签询问数据到控制逻辑电路作为MUX信道改变命令。所述逻辑电路和解码器可被组合在微控制器中，并且耦合到所述电缆的RF反向散射调制器使能与RFID读取器的反向通信，以确定是否另一个RFID复用器被耦合到所述RFID复用器。

Description

RF切换的RFID复用器
技术领域
本发明涉及一种具有RFID(Radio Freqency Identification，射频识别)复用器(MUX)的RFID网络，所述RFID复用器具有单个电缆输入端口并提供前向和/或反向通信到所述RFID网络。
背景技术
某些RFID的应用需要读取器通过复用器(MUX)连接到多个天线。就此而论，所述复用器基于来自控制器的数字逻辑输入，路由RFID信号，即，RF信号至多个天线。一个范例是包括货架读取器的网络，其中加RFID标签的商品被放置在具有多个都被连接到中央读取器的天线的货架上。这样的网络提供货架上的物品的长期存货清单。但是，在这样的具有多个天线的网络中，许多电线和电缆必须被连接到MUX以便路由控制、RF信号和网络功能所需的交/直流(AC/DC)电源。
发明内容
本发明的一个目的是，提供一种RFID复用器以及包括所述RFID复用器的网络，所述RFID复用器被配置成将来自RFID读取器的RF信号解释为RFID标签询问数据并且转发所述RFID标签询问数据作为MUX信道改变命令。
本发明的另一个目的是，提供一种RFID复用器以及包括所述RFID复用器的网络，所述RFID复用器使能与RFID读取器的反向通信，以确定是否另一RFID复用器被耦合到所述RFID复用器。
本发明的又一目的是提供一种被配置成耦合到RFID读取器的RFID复用器以及包括所述RFID复用器和RFID读取器的网络，其中，单个电缆引导来自所述RFID读取器的RF信号并引导RF控制信号或RF电源通过所述RFID复用器。
本公开涉及一种被配置成将来自RFID读取器的RF信号解释为RFID标签询问数据的RFID复用器。所述RFID复用器可以进一步包括使所述RF信号能够从RFID读取器提供的电缆；操作地耦合到所述电缆的RF取样器；以及操作地耦合到所述RF取样器的RF检测器，所述RF检测器检测经由RF取样器来自电缆的RF信号。此外，所述RFID复用器可以进一步包括操作地耦合到所述RF检测器的数据解码器，以及操作地耦合到所述数据解码器的控制逻辑电路，其中，所述数据解码器解码并将RF检测器检测到的RF信号解释为RFID标签询问数据。所述数据解码器可以将RFID标签询问数据转发到控制逻辑电路作为MUX信道改变命令。在一个实施例中，所述控制逻辑电路和数据解码器可以被合并在微控制器中，并且RFID复用器进一步包括操作地耦合到微控制器和RF取样器的RF反向散射调制器，所述RF反向散射调制器被耦合到电缆以便使能与RFID读取器的反向通信。此外，所述RF反向散射调制器可以使RFID读取器能够确定是否另一RFID复用器被耦合到所述RFID复用器。
本公开还涉及一种被配置成耦合到RFID读取器的RFID复用器，以及其中，单个电缆引导来自所述RFID读取器的RF信号以及RF控制信号和RF电源中的至少一个通过所述RFID复用器。所述复用器可被配置成经由单个电缆耦合到所述RFID读取器，并且RFID复用器可以进一步包括被配置成提供多个输出信道的多个RF输出开关，其中所述单个电缆引导来自RFID读取器的RF信号以及RF控制信号和RF电源中的至少一个通过输出信道。所述单个电缆可以引导至少RF信号和RF电源，并且所述RF电源可以经由电源恢复电路从RF信号中恢复。此外，所述电源恢复电路可以包括下列之一：(a)操作地耦合到电缆的RF扼流圈，从RF信号中恢复直流电压和交流电压之一以便引导RF电源通过复用器，和(b)操作地耦合到电缆的RF取样器以及操作地耦合到所述RF取样器的RF检测器，其中，所述RF取样器和RF检测器从RF信号中恢复直流电压和交流电压之一以便引导RF电源通过复用器。所述RFID复用器可以被配置成耦合到RFID读取器，以便经由耦合到单个电缆的RF信号输入天线和耦合到RFID读取器的RFID读取器天线来接收和发送RF信号。
本公开还涉及一种包括RFID复用器和操作地耦合到RFID复用器的RFID读取器的RFID网络，其中，所述RFID复用器被配置成将来自RFID读取器的RF信号解释为RFID标签询问数据。所述RFID网络可以进一步包括使所述RF信号能够从RFID读取器提供的电缆；以及操作地耦合到电缆的RF取样器；以及操作地耦合到RF取样器的RF检测器，所述RF检测器检测经由RF取样器来自电缆的RF信号。所述RFID网络可以进一步包括操作地耦合到所述RF检测器的数据解码器；以及操作地耦合到所述数据解码器的控制逻辑电路，其中，所述数据解码器解码并将RF检测器检测到的RF信号解释为RFID标签询问数据。所述数据解码器可以将RFID标签询问数据转发到控制逻辑电路作为MUX信道改变命令。所述控制逻辑电路和数据解码器可被合并在微控制器中，并且所述RFID复用器可进一步包括操作地耦合到微控制器和RF取样器的RF反向散射调制器，所述RF反向散射调制器操作地耦合到电缆以便使能与RFID读取器的反向通信。所述RF反向散射调制器可以使RFID读取器能够确定是否另一RFID复用器被耦合到所述RFID复用器。
本公开还涉及一种包括RFID读取器以及操作地耦合到RFID读取器的RFID复用器的RFID网络，其中，单个电缆引导来自所述RFID读取器的RF信号以及RF控制信号和RF电源的至少一个通过所述RFID复用器。所述复用器可以被配置成经由单个电缆耦合到所述RFID读取器，并且RFID复用器进一步包括被配置成提供多个输出信道的多个RF输出开关，其中，所述单个电缆引导来自RFID读取器的RF信号以及RF控制信号和RF电源的至少一个通过输出信道。所述单个电缆可以引导至少RF信号和RF电源，并且所述RF电源可以经由电源恢复电路从RF信号中恢复。所述电源恢复电路可以包括下列之一：(a)操作地耦合到电缆的RF扼流圈，从RF信号中恢复直流电压和交流电压之一，以便引导RF电源通过复用器，和(b)操作地耦合到电缆的RF取样器以及操作地耦合到所述RF取样器的RF检测器，其中，所述RF取样器和RF检测器从RF信号中恢复直流电压和交流电压之一，以便引导RF电源通过复用器。所述RFID复用器可以操作地耦合到RFID读取器，以便经由操作地耦合到单个电缆的RF信号输入天线和耦合到RFID读取器的RFID读取器天线来接收和发送RF信号。
附图说明
被当作所述实施例的主题在说明书的结束部分中被特别地指出和清楚地要求权利。然而，关于组织和操作的方法，连同目的、特征以及其中的优点的所述实施例当利用附图阅读时参考下面详细的描述可以被最好地理解，其中：
图1是根据现有技术具有带有多个电缆输入端口的RFID复用器的RFID网络的示意图；
图2是根据本发明的具有提供前向通信通过RFID网络的单个电缆输入端口的RFID复用器的RFID网络的一个实施例的示意图；
图3是根据本发明的具有提供前向和反向通信通过RFID网络的单个电缆输入端口的RFID复用器的RFID网络的一个实施例的示意图；
图4是根据本发明的具有提供前向通信通过RFID网络的单个电缆输入端口的RFID复用器的图2的RFID网络的替换实施例的示意图；
图5是根据本发明的具有提供前向和反向通信通过RFID网络的单个电缆输入端口的RFID复用器的图3的RFID网络的替换实施例的示意图；以及
图6是根据本发明的具有提供前向和反向通信通过RFID网络的单个电缆输入端口的RFID复用器的图5的RFID网络的另一替换实施例的示意图。
具体实施方式
图1示出一个现有技术的RF MUX网络10的范例。具体地说，RFMUX网络10包括RF MUX15。RF MUX15具有多重开关，作为范例被图解为第一级开关SW21、第二级第一和第二开关SW22和SW23、以及第三级第一到第四开关SW24、SW25、SW26和SW27。每一个开关SW21至SW27都具有输出触点1和2。第二级开关SW22和SW23相对于第一级开关SW21以级联排列经由触点1或2连接。类似地，第三级第一和第二开关SW24和SW25相对于第二级第一开关SW22在级联排列中经由触点1或2连接，同时第三级第三和第四开关SW26和SW27相对于第二级第二开关SW23在级联排列中经由触点1或2连接。
在一种配置中，所述第三级开关SW24至SW27通过交替到多重天线50的触点1和2之间的位置来提供交替的RF输出到多重或多个MUX输出信道41至48。或者，RF MUX15可以通过经由触点1或2交替的MUX输出信道41至48以级联排列连接到附加RF复用器15。所述附加RF复用器15可以再通过经由触点1或2交替的MUX输出信道41至48连接到多重天线50。在另一配置中，RF MUX15可以也通过经由触点1和2交替的MUX输出信道41至48被连接，以提供RF输出到至少一个天线50和至少一个附加MUX15。在图1中的图解配置中，MUX15被分类为1x8MUX，因为具有被复用为与第三级开关SW24至SW27相关联的8个触点1和2的一个RF输入电缆20。
每一个RF MUX15进一步包括用于RF输入电缆20’的RF信号输入端口20、用于电源输入电缆30’的AC或者DC电源输入端口30、以及用于一个或更多的控制信号输入电缆40’的一个或更多的控制信号输入端口40。所述控制信号输入电缆40’被耦合到控制逻辑电路49，控制逻辑电路49提供控制信号到开关SW21至SW27，以便通过交替开关SW21至SW27在触点1和2之间的位置来实现改变信道(信道41-48)命令。RFID读取器5可以经由RF输入电缆20’耦合到MUX15。
因此，具体地说考虑到用于MUX15的潜在的级联排列，所述RFMUX网络10需要被连接到每一个MUX15的三个独立的电缆20’、30’和40’。因此，在一些申请中，许多的电缆20’、30’和40’必须被连接以便使RF MUX网络10能够实现功能。
图2图解了根据本发明的具有RF MUX115的RF MUX网络100的一个实施例。具体地说，所述RF MUX115包括多重或多级如上面相对于RF MUX15所公开的以1x8级联排列与输出触点1和2连接的开关SW21至SW27。
但是，代替AC或DC电源输入端口30和电源输入电缆30’，RF扼流圈或低通滤波器120可以在RFID读取器5和开关SW21之间的连接点121被操作地耦合到RF输入电缆20’。另外，电容器C1可被有效地耦合在连接点121和开关SW21之间。当AC或DC电压经由去耦网络(没有被示出)注入到电缆20’上时，所述RF扼流圈120变换通过RF输入电缆20’引导的一部分RF信号。所述电容器C1防止RF信号被完全地引导到开关SW21和来自开关SW21。在一个实施例中，所述RF输入电缆20’是同轴类型的电缆，虽然其他电缆类型被预想并可被使用。关于此点所述实施例是不受限制的。
RF扼流圈120再被操作地耦合到电源恢复电路122，电源恢复电路122将恢复的电源作为输出电源124引导到MUX内部电路(没有被示出)。当仅有对应于例如级开关SW21至SW27的开关的开关触点位置1和2的有限数量的MUX信道，例如信道41至48需要被供电时，所述RF扼流圈120特别有用。
在一个实施例中，所述RF MUX115进一步包括在连接点121操作地耦合到同轴电缆20’的RF取样器或耦合器130，以及操作地耦合到RF取样器的RF检测器132。所述RF检测器132检测经由RF取样器130来自同轴电缆20’的RF信号。所述RF MUX115可以进一步包括操作地耦合到所述RF检测器132的数据解码器134，以及操作地耦合到所述数据解码器134的控制逻辑电路136。所述数据解码器134将RF检测器132检测到的RF信号解码为RFID标签询问数据。所述控制逻辑电路136提供控制信号到级开关SW21至SW27作为改变信道命令以在触点1和2之间交替触点，按照需要。
因此，所述RF MUX115被配置成耦合到所述网络100中的RFID读取器，使得单个电缆20’引导来自所述RFID读取器5的RF信号和RF控制信号和/或RF电源通过所述MUX115。所述RF控制信号源自RFID读取器5。
在一个实施例中，所述MUX115的第三级开关SW24至SW27提供经由触点1或2交替到多重MUX输出信道41至48的RF输出到多重天线50。或者，RF MUX15可以通过在触点1和2之间交替开关SW21至SW27的位置，通过MUX输出信道41至48以级联排列连接到附加的RF复用器115。所述附加的RF复用器115依次地可以也通过交替开关SW21至SW27在触点1和2之间的位置，通过MUX输出信道41至48连接多重天线50。在又一个实施例中，RF MUX115可以被连接以将RF输出提供给至少一个天线50，以及通过交替开关SW21至SW27在触点1和2之间的位置，通过MUX输出信道41至48将RF输出提供给至少一个附加MUX115。关于此点这些实施例是不受限制的。
在图2中的图解实施例中，所述MUX15被分类为1x8MUX，因为具有被多路复用为8个与第三级开关SW24至SW27相关联的触点1和2的一个RF输入电缆20’。本领域的技术人员将认识到，本发明的实施例是不受1x8级联排列限制的，以及其他的级联比可以被提供。关于此点这些实施例是不受限制的。
RF检测器132监测作为通过RF取样器或耦合器130的信息的进入RF信号，并检测和解码所述信息以及将信息解释为从RFID读取器5发送的RFID标签询问数据。所述MUX115通过存储在控制逻辑136的存储器中的适当RFID标签识别号被识别为RFID标签。所述MUX115的RFID标签识别号也被存储在用于RFID读取器5的软件控制存储器中。所述软件控制存储器可以驻留在控制RFID读取器5的单独计算机或微处理器(没有被示出)中。因此，所述MUX115对于RFID读取器5作为RFID标签出现。当MUX输出信道41至48需要被改变时，所述RFID读取器5发出命令作为仿佛MUX115是RFID标签一样的方式被引导到MUX115的标签询问数据。当所述MUX115解码信道改变命令时，MUX115通过改变为适当的命令进行响应。如果若干MUX115被级联连接，则MUX选择命令可被RFID读取器5发出以选择适当的MUX115。
通过以调制和分配RFID数据一样的方式将控制数据调制到来自RFID读取器的载波上，经由RF信号通道20’来发送MUX信道控制信息。本质上，所述控制数据被格式化为RFID标签询问命令，并且通过电缆20’发送到MUX115，在MUX115，RFID标签询问命令被接收和解码并解释为RFID标签询问命令。所述RFID标签询问命令可以作为工业标准RFID协议或者使用用户设计的RFID协议的特殊RFID标签询问命令被发送。关于此点所述实施例是不受限制的。所述MUX115包括电路，例如，数据解码器134，使RFID数据能够解调和恢复。然后经由控制逻辑136从解码的数据中确定预期的MUX信道设置41至48。
图3图解了包括RF MUX215的RF MUX网络200的本发明的一个实施例。具体地说，RF MUX215与RF MUX115相同，除了数据解码器134和控制逻辑电路136被合并在可以进一步地包括存储器238的微控制器236中。在一个实施例中，所述微处理器236被实现在具有例如一个或较多个中央处理单元(CPU)、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和例如键盘、光标控制装置(例如鼠标)的输入/输出(I/O)界面以及显示装置的计算机平台上。所述RF检测器132被操作地耦合到微控制器236。
以应用于MUX115的相似方式，所述MUX215也通过在微控制器236的存储器238中存储适当的RFID标签识别号而被识别为RFID标签。再一次，所述MUX215的RFID标签识别号也被存储在用于RFID读取器5的软件控制存储器中。所述软件控制存储器可以驻留在用于RFID读取器5的单独计算机(没有被示出)中。因此，所述MUX215对于RFID读取器5作为RFID标签出现。再一次，所述控制数据被格式化为RFID标签询问命令并且通过电缆20’发送到MUX215，在MUX215，RFID标签询问命令被接收和解码以及解释为RFID标签询问命令。所述RFID标签询问命令可以作为工业标准RFID协议或者使用用户设计的RFID协议的特殊RFID标签询问命令被发送。关于此点所述实施例是不受限制的。
此外，所述MUX215包括操作地耦合到微控制器236的RF反向散射调制器250。所述RF反向散射调制器250也被操作地耦合到连接点121，并且因此旁路RF检测器132和RF取样器或耦合器130。因此，RF反向散射调制器250经由连接点121和单个电缆20’操作地耦合到RFID读取器。结果，所述RF反向散射调制器250使能到RFID读取器5的反向通信，使得RF反向散射调制器250使RFID读取器5能够确定级开关SW21至SW27的状态。因此，RFID读取器5可以自动地确定何时另一MUX215被加入到网络200。由于RF检测器132提供从RFID读取器5与所有MUX215的前向通信，同时RF反向散射调制器250提供从MUX215到RFID读取器5的反向通信，在网络200上与所有MUX215的前向和反向通信还使能对于输出信道41至48的按需的全球或个体配置变化。
图4和5分别图解了图2和3的RFID网络100和200的可替换的实施例。具体地说，RFID网络100’和RFID网络200’与RFID网络100和RFID网络200相同，除了RFID读取器5现在被直接耦合到第一或RFID读取器天线52而不是耦合到单个电缆20’。所述RFID读取器天线52发送RF信号到第二或MUX RF信号输入天线54并且接收来自第二或MUX RF信号输入天线54的RF信号。所述MUX RF信号输入天线54现在直接耦合到单个电缆20’并且用来提供RF IN信号20。因此，单个电缆20’的长度可以被缩短，并且可以在RFID网络100’的RFID读取器5和MUX115或RFID网络200’的MUX215之间建立实质无线通信。那些本领域的技术人员将会认识到，RFID读取器天线52和MUX RF IN天线54之间的距离可能受到其间的RF信号的可用强度和相干性的限制。
图6分别图解了图3和5的RFID网络200和200’的又一可替换的实施例。具体地说，RFID网络200”是和RFID网络200’一样的，除了网络200”包括RFID复用器215’，其中RFID复用器215的RF扼流圈120现在被RF取样器或耦合器130’和RF检测器132’代替，以类似于RF取样器或耦合器130和RF检测器132被耦合到微控制器236的方式。因此，RF取样器或耦合器130’在连接点121被操作地耦合到同轴电缆20’，并且RF检测器132’被操作地耦合到RF取样器130。因此，RF检测器132’也检测经由RF取样器130’来自同轴电缆20’的RF信号。但是，RF检测器132’现在被操作地耦合到DC电源恢复电路122。结果，通过RF信号通道20’提供的一部分RF信号现在被RF取样器130’和RF检测器132’恢复，在这里所述部分RF信号可被二极管(没有被示出)转变成DC，并且被供给再次引导被恢复的电源作为DC输出电源124到MUX内部电路(没有被示出)的DC电源恢复电路122。
那些本领域的技术人员将认识到，在图2和4中被图解的用于RFID复用器115的RF扼流圈120也可以被RF取样器或耦合器130’和RF检测器132’代替，以相同方式再次供给DC电源恢复电路122而且引导被恢复的电源作为输出电源124。
所述RF MUX网络100、100’和200、200’、200”以及相应的MUX115和215、215”显著地减少了在RFID网络中安装MUX所需的布线的数量，因为所有的控制和电源信号在连接到MUX的单个同轴电缆上与RF信号一起发送。
RF反向散射调制器的增加允许MUX向后与读取器通信。前向和反向两个方向上的全通信的优点是：网络可以自动地检测何时增加了新的MUX，并且读取器可以确定每个MUX的状态(或逻辑状态)。结果，RFID天线网络的建造和维护被显著增强。
在RFID复用器中使用的单个同轴电缆上组合RF信号、控制和电源以减少建造使用RF复用器的RFID天线网络所需的电缆数量的优势通过RFID读取器经由RF路径使用RFID协议与所有复用器通信的能力被进一步放大。
尽管本发明的实施例的某些特点已经在这里进行了如所描述的图解，对于本领域技术人员许多修改、替代、改变和等效物可以发生。因此，本领域技术人员应当理解，在不脱离由所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行形式和细节上的各种修改。

Claims (8)

1.一种被配置成耦合到射频识别RFID读取器的RFID复用器，其中，单个电缆引导RF控制信号和RF电源中的至少之一和来自所述RFID读取器的RF信号通过所述RFID复用器，
其中，所述复用器被配置成经由单个电缆耦合到所述RFID读取器，并且RFID复用器进一步包括：
操作地耦合到所述电缆的RF取样器和操作地耦合到所述RF取样器的RF检测器；
被配置成提供多个输出信道的多个RF输出开关；
操作地耦合到所述RF检测器的数据解码器；以及
操作地耦合到所述数据解码器的控制逻辑电路，
其中，所述单个电缆引导来自所述RFID读取器的RF控制信号和RF电源中的至少之一和RF信号通过所述输出信道，
其中，所述数据解码器解码并将所述RF检测器检测到的RF信号解释为RFID标签询问数据。
2.如权利要求1所述的RFID复用器，其中经由电源恢复电路从RF信号中恢复所述RF电源。
3.如权利要求2所述的RFID复用器，
其中，所述电源恢复电路包括：操作地耦合到电缆并从RF信号中恢复直流电压和交流电压其中之一以便引导RF电源通过复用器的RF扼流圈。
4.如权利要求2所述的RFID复用器，
其中，所述RF取样器和RF检测器从RF信号中恢复直流电压和交流电压其中之一以便引导RF电源通过复用器。
5.如权利要求1所述的RFID复用器，其中，所述RFID复用器被配置成耦合到RFID读取器，以便经由耦合到单个电缆的RF信号输入天线和耦合到RFID读取器的RFID读取器天线接收和发送RF信号。
6.如权利要求1所述的RFID复用器，其中，所述数据解码器将RFID标签询问数据转发到控制逻辑电路作为MUX信道改变命令。
7.如权利要求1所述的RFID复用器，其中，所述控制逻辑电路和数据解码器被组合在微控制器中，并且所述RFID复用器进一步包括：
操作地耦合到所述微控制器和RF取样器的RF反向散射调制器，
所述RF反向散射调制器被耦合到所述电缆以便使能与RFID读取器的反向通信。
8.如权利要求7所述的RFID复用器，其中，所述RF反向散射调制器使RFID读取器能够确定是否另一RFID复用器被耦合到所述RFID复用器。
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