CN101551875A - Rfid标签及使用该rfid标签的rfid系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种RFID标签和使用该RFID标签的RFID系统,其中所述RFID标签包括:设置在板的第一部分上的电路单元;以及在板的第二部分上的环型天线。
Description
相关申请的引用
[0001]本申请要求2008年4月1号提交的申请号为10-2008-0030474的韩国专利申请的优先权,其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
[0002]本发明涉及一种射频识别(下文称为RFID)标签,更特别地,涉及一种具有内部天线的RFID标签。
背景技术
[0003]RFID系统通常包括RFID标签和RFID读取器,该RFID标签附在物体上并传输具有自身的固有识别信息的无线信号,该RFID读取器接收从RFID标签传输的无线信号并且分析信号。
[0004]RFID标签包括无源RFID标签和有源RFID标签。有源RFID标签之一使用433MHz的频率。有源RFID标签用在多个领域中,包括港口、航空、军事以及通用传感器网络(Ubiquitous Sensor Network)中的后勤学(logistics)。有源RFID标签典型地具有螺旋状天线,其被以螺旋形状缠绕的导线缠绕。
[0005]在有源RFID标签被附在诸如贮存器的大物体的前表面或侧表面上的情况中,传统RFID系统的RFID读取器可以识别有源RFID标签。然而,在有源RFID标签被附在大物体的后侧上的情况中,RFID系统的RFID读取器不能识别RFID标签。因为由在有源RFID标签中的螺旋状天线产生的电场被大物体屏蔽,因此RFID系统的RFID读取器不能识别有源RFID标签。即,由于螺旋状天线为垂直偏振天线,因此由螺旋状天线产生的电场被大物体屏蔽,使得不能执行RFID读取器和RFID标签之间的通信。此外,在有源RFID标签被附在大物体上的情况中,能够使由螺旋状天线引起的电场的辐射方向图失真。所述失真可能降低RFID系统的效率。
发明内容
[0006]根据一些示范性实施例,提供了一种包括辐射方向图的RFID标签和使用RFID标签的RFID系统。所述附在大物体上的RFID标签包括波长的内环天线。RFID系统的RFID读取器能够有效地检测RFID标签。根据RFID标签和使用RFID标签的RFID系统,能够加强识别RFID标签的能力而没有降低在RFID标签中的内部天线的性能。
[0007]在本公开的一个通常的方案中,提供了一种RFID标签,包括:设置在板的第一部分上的电路单元;在板的第二部分上的环型天线。
[0008]在本公开的另一个通常的方案中,提供了一种RFID系统,包括:RFID标签,其包括设置在板的第一部分上的电路单元和在板的第二部分上的环型天线;以及RFID读取器,其向RFID标签发送信号并接收来自于RFID标签的响应信号以分析和显示接收到的响应信号。
附图说明
[0009]图1为根据本发明的示范性实施例的RFID标签的方框图。
[0010]图2示出了在根据本发明的实施例的RFID标签中的天线的示范性实施例。
[0011]图3示出了在根据本发明的实施例的RFID标签中的天线的电流分布。
[0012]图4A和图4B显示了由图3中的天线产生的电场。
[0013]图5显示了当在根据本发明的RFID标签中的天线为偶极天线时在RFID标签中的天线的电场。
[0014]图6和图7示出了在根据本发明的RFID标签中的天线的另一个示范性实施例。
[0015]图8为根据本发明的RFID系统的示范性实施例。
[0016]图9A至9C显示了由根据本发明的RFID标签的天线产生的电场的模拟。
具体实施方式
[0017]下面将结合附图描述根据本公开的示范性实施例。
[0018]图1为根据本发明的示范性实施例的RFID标签的方框图。
[0019]RFID标签100包括在板的第一部分上的环型天线110和设置在板的第二部分上的电路单元120。环型天线110接收来自于向电路单元120传输信号的RFID读取器的信号,并将从电路单元120传输的响应信号发送到RFID读取器。电路单元120响应于从环型天线110传输的接收信号执行预定的操作。
[0020]图2示出了在根据本发明的RFID标签中的天线的示范性实施例。
[0021]图1中的环型天线被设置在RFID标签中的板的第一部分上,并且可以通过印刷的方法形成。在另一个实施例中,图1的环型天线可以形成有导电金属板或者可以形成为表面安装技术类型或陶瓷类型。在另一个示范性实施例中,图1的环型天线可以通过将金属物体与由塑料材料制成的结构结合而形成。
[0022]其特征在于,将环型天线110的主要辐射方向图设置为水平方向,而不是垂直方向。即,环型天线110被配置为偏移由环型天线引起的垂直电场极化。天线110包括矩形环状天线,所述矩形环状天线具有与RFID标签的工作频率的波长对应的宽度。所述工作频率可以根据适当的实例调整。
[0023]可以将环型天线110进行各种变换,例如,包括矩形、圆形或菱形的多边形环型。
[0024]图3示出了在根据本发明的RFID标签中的天线的电流分布。
[0025]图3的箭头表示在环型天线110中的电流分布的方向。如所示,环型天线110的垂直电场极化被偏移,并且对比地,环型天线的水平电场极化组成了环型天线110的主要的辐射方向图。图3中的参考符号“F”表示环型天线110的电场。
[0026]图4A和图4B显示了由图3中的天线产生的电场。
[0027]图4A显示了环型天线110的垂直电场极化。图4B显示了环型天线110的水平电场极化。图4A和图4B的每个X轴与图3中的水平电流方向相对应。图4A和图4B的每个Y轴与图3中的垂直电流方向相对应。
[0028]根据图的另一个方面,图4A和图4B显示了由图3中的参考符号“F”的电场传播而产生的电场。如图4A所示,垂直辐射方向图的特征为上部和下部关于X轴对称,从而相互偏移。如图4B所示,水平辐射方向图关于原点图形地形成了椭圆形状。该椭圆形状用作环型天线110的主要辐射方向图。
[0029]由于环型天线具有如上所述的辐射方向图,在包括环型天线的RFID标签被附在相对较大的物体上的情况中,不论RFID标签被附在大物体上的哪个地方,RFID读取器都能够可靠地接收信号。即,不考虑RFID标签在大物体上的附着位置,RFID标签和RFID读取器都能够相互通信。
[0030]由环型天线引起的电场强度可以根据RFID标签的适当情况由用户调整。
[0031]图5显示了当在根据本发明的RFID标签中的天线为偶极天线时在RFID标签中的天线的电场。
[0032]如所示,环型天线110可以包括多个平行设置的偶极天线。当环型天线由多个偶极天线配置时,垂直辐射方向图和水平辐射方向图的特征可分别与图4A和图4B中的辐射方向图相对应。
[0033]环型天线110可以使用曲折线。如果环型天线110包括具有多个曲折线的线圈,则可以减少天线的整个圆周。
[0034]图2示出了通过利用曲折线配置成的环型天线110的一个示范例。图6和图7分别示出了通过利用曲折线配置成的环型天线110的另一个实施例。如图2、图6和图7所示,环型天线中的线圈的曲折线的数量和结构可以根据适当情况调整。进一步的好处是,如果环型天线110包括曲折线,则RFID标签的环型天线110可以形成为内部天线。
[0035]环型天线110可以适用于使用433MHz作为主要工作频率的有源RFID标签。环型天线110可以包括从由倒F型天线、单极天线、微带天线和阵列天线组成的组中选出的一种天线。所有这些天线可以被实现为内部天线。
[0036]环型天线110接收从RFID读取器传输或放射的信号。电路单元120设置在例如印刷电路板的板上,被包括在RFID标签100中并被连接到环型天线110上。电路单元120根据从RFID读取器传输或放射的信号执行预定的操作。即,电路单元120响应于通过内部天线接收的信号来处理关于RFID标签的识别信息的数据,并将具有识别信息的响应信号通过内部天线传输到RFID读取器。
[0037]RFID标签100包括环型天线110和电路单元120,并在一个芯片中形成。RFID标签100可以被形成为容易地附到目标物体上或从目标物体上分开。
[0038]环型天线110和电路单元120可以形成在RFID标签中板的同一个表面上。而且环型天线110和电路单元120也可以形成在板的不同表面上。即,环型天线110可以设置在板的一侧而电路单元120可以设置在版的另一侧。
[0039]图8为根据本发明的RFID系统的示范性实施例。
[0040]如所示,RFID系统包括附在物体上传输物体的识别信息的RFID标签100,以及包括至少一个天线的RFID读取器200。RFID标签100包括在板的第一部分上的环型天线110和设置在板的第二部分上的电路单元120。
[0041]环型天线110包括具有多个曲折线的天线、倒F型天线、单极天线、微带天线或阵列天线。
[0042]由于环型天线具有多个曲折线,在包括环型天线的RFID标签被附在例如贮存器的相对较大的物体上的情况中,由环型天线产生的辐射方向图可以布置在贮存器上。因此,即使包括环型天线的RFID标签被附在相对较大的物体上或被附在RFID读取器200上或者被附在任意一个上,RFID读取器也可以可靠地接收来自于RFID的响应信号。
[0043]图9A至图9C分别显示了当包括环型天线的RFID标签被附在诸如贮存器的相对较大的物体上时,由根据本发明的RFID标签的环型天线产生的电场的模拟。
[0044]图9A和图9B描述了从贮存器的横侧所看到的由RFID标签的天线产生的电场的分布。图9C描述了从贮存器的后侧所看到的电场的分布。由环型天线产生的辐射方向图大于贮存器的指导尺寸(size-wise)。因此,不考虑RFID读取器被设置的位置,RFID读取器都能够可靠地接收来自于RFID的响应信号。
[0045]环型天线110可以被配置为内部天线。RFID读取器200包括天线部210和控制单元220,所述天线部210包括向RFID标签传输信号或者接收来自RFID标签的响应信号的至少一个天线,所述控制单元220通过天线部210向RFID标签传输或放射信号并分析来自于RFID标签的响应信号。天线部接收由RFID标签传输的信号。包括在天线部中的天线的数量和位置依赖于RFID标签的工作频率、工作环境或FRID系统的能力。天线部210可以被配置为接收各种频率的信号。可以在一个部分或两个部分中实现天线部210和控制单元220。为了启动RFID标签的操作,控制单元220产生唤醒信号并且通过天线部210将唤醒信号传输到RFID标签。
[0046]控制单元220利用半双工通信方法或全双工通信方法与RFID标签100交换唤醒信号。控制单元220利用从由幅移键控、频移键控和相移键控组成的组中选出的一种键控与RFID标签通信。
[0047]如果RFID标签响应于唤醒信号传输具有固有识别信息的响应信号,则控制单元220接收来自于RFID标签100的响应信号。然后,控制单元220分析响应信号的识别信息,从而响应于分析结果执行相应的控制操作,最后显示分析的结果或将分析结果发送到外部服务器系统(未显示)。外部服务器系统基于分析结果产生控制信号并且响应于控制信号执行操作。外部服务器系统也可以利用控制信号控制RFID标签。
[0048]如上所述,根据本发明包括内部天线的RFID标签和使用该RFID标签的RFID系统使用环型天线作为RFID标签的内部天线。环型天线具有专用辐射方向图。尽管RFID标签被附在大物体上,但是由于专用辐射方向图,设置在某一点上的RFID系统的RFID读取器可以与RFID可靠地通信。即,在RFID系统中,能预期地加强识别RFID标签的能力。
[0049]尽管已经描述了本发明的相关实施例,但是对本领域的技术人员来说明显的是,在没有脱离如在下面的权利要求中所限定的本发明的宗旨和范围的情况下,可以做出各种改变和修改。
Claims (20)
1、一种RFID标签,包括:
电路单元,其设置在板的第一部分上;以及
环型天线,其在所述板的第二部分上。
2、根据权利要求1所述的RFID标签,其中所述环型天线的主要的辐射方向图被设置为水平方向。
3、根据权利要求1所述的RFID标签,其中所述环型天线被配置为偏移由所述环型天线产生的垂直电场极化。
4、根据权利要求1所述的RFID标签,其中所述电路单元响应于接收到的信号通过内部天线将包括自身识别信息的响应信号传输给RFID读取器。
5、根据权利要求1所述的RFID标签,其中所述天线包括矩形环状天线,所述矩形环状天线具有与工作频率的波长相对应的宽度。
6、根据权利要求1所述的RFID标签,其中所述天线包括具有多个曲折线的线圈。
7、根据权利要求1所述的RFID标签,其中所述天线包括从由倒F型天线、单极天线、微带天线和阵列天线组成的组中选出的至少一种天线。
8、根据权利要求1所述的RFID标签,其中所述天线包括圆环状天线或多边形环状天线。
9、根据权利要求1所述的RFID标签,其中所述天线包括多个平行设置的偶极天线。
10、一种RFID系统,包括:
RFID标签,其包括设置在板的第一部分上的电路单元和在所述板的第二部分上的环型天线;以及
RFID读取器,其向所述RFID标签发送信号并且接收来自于所述RFID标签的响应信号以分析并显示接收到的响应信号。
11、根据权利要求10所述的RFID标签,其中所述环型天线的主要的辐射方向图被设置为水平方向。
12、根据权利要求10所述的RFID标签,其中所述环型天线被配置为偏移由所述环型天线产生的垂直电场极化。
13、根据权利要求10所述的RFID系统,其中所述电路单元响应于接收到的信号通过环型天线将包括自身识别信息的响应信号传输给所述RFID读取器。
14、根据权利要求10所述的RFID系统,其中所述天线包括矩形环状天线,所述矩形环状天线具有与工作频率的波长相对应的宽度。
15、根据权利要求10所述的RFID系统,其中所述天线包括具有多个曲折线的线圈。
16、根据权利要求10所述的RFID系统,其中所述RFID标签为有源RFID标签。
17、根据权利要求10所述的RFID系统,其中所述RFID读取器包括:
天线部,其包括至少一根天线;以及
控制单元,其控制天线部以向所述RFID标签传输信号并且分析来自于所述RFID标签的响应信号。
18、根据权利要求17所述的RFID系统,其中为了启动所述RFID标签的操作,所述控制单元产生唤醒信号并将所述唤醒信号通过所述天线部传输到所述RFID标签。
19、根据权利要求18所述的RFID系统,其中所述RFID标签响应于所述唤醒信号将所述响应信号传输到所述RFID读取器。
20、根据权利要求18所述的RFID系统,其中所述控制单元分析在来自于所述RFID标签的所述响应信号中的识别信息,显示并将分析结果发送到外部服务器系统。
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