CN101635393A

CN101635393A - 一种用于rfid技术管理领域的圆极化mimo天线系统

Info

Publication number: CN101635393A
Application number: CN200810040868A
Authority: CN
Inventors: 何蔚; 黄银龙; 王占斌; 赵一鉴
Original assignee: Third Research Institute of the Ministry of Public Security
Current assignee: Third Research Institute of the Ministry of Public Security
Priority date: 2008-07-23
Filing date: 2008-07-23
Publication date: 2010-01-27

Abstract

本发明属于无线通讯领域，具体涉及一种用于RFID技术管理领域的圆极化MIMO天线系统设计技术。射频识别技术对仓库以及物流物资管理时，要求RFID读写器对所管控物资附属标签的读写性能具有高效率、区域管控和区域无盲区特性。天线作为RFID读写器的接收和发射终端设备，天线的性能指标是影响RFID读写性能好坏的主导因素。为此，本发明设计一种用于RFID技术管理领域的圆极化MIMO天线系统，该圆极化MIMO天线系统主要由RFID控制芯片、射频链路开关、射频同轴电缆以及工作在UHF频段的圆极化MIMO天线单元组成。本发明能很好地实现RFID读写器对被管控物资标签的无盲区管理和区域控制管理的目的。

Description

一种用于RFID技术管理领域的圆极化MIMO天线系统

技术领域

本发明属于无线通讯领域，具体是一种用于RFID技术管理领域的圆极化MIMO天线系统。

背景技术

Radio Frequency Identification(RFID)的中文名称为射频识别技术。射频识别读写器通过通讯基站处理被识别物体上的标签所携带的大量相关信息，并以网络传输的形式在控制后台建立数据库，实现对物品“信息资源社会化”管理功能。射频识别(RFID)技术从1948年奠定其理论基础至今，其原创基础理论及基础技术已十分成熟，然而，近年来伴随着互联网技术的普及，物流、商业、交通、军事后勤等一些对于电子商务的需求最为敏感的领域，才率先开始推行对RFID技术的应用。相对于传统识别方式，如条形码识别、图像识别、生物识别、声音识别等，射频识别具有受环境影响小、非接触、信息量大并可变更、防伪造性能良好、适应大规模处理和便于统一管理的优点。在RFID起步较早的美国和日本等工业发达国家，它已经作为一项产业得到企业和政府的大力推动，并取得了很大成就。特别是Wal-Mart和Metro两大全球零售商巨头率先提出在其零售管理中首先使用RFID技术，一时间，RFID技术成为国际、国内各种媒体追踪报道的焦点，各种以基于“RFID的综合应用服务系统”解决方案不断提出，也成为门禁控制、资产管理、供应链管理和交通运输等领域应用的热点技术，预示着对RFID应用技术研发已开始进入高级应用模式，进入“资源型”社会化应用的发展期。

目前，在我国众多城市使用的“公交卡”，很多都内置了RFID芯片，我国数以亿计的居民身份证内也被植入RFID芯片，2008年的北京奥运会门票也采用RFID技术进行防伪。在物流领域，以RFID为核心的集装箱自动识别系统已经逐渐成为主流，在国外RFID仓储、配送等物流环节更是得到了成功应用。在交通领域，我国铁路部门凭借RFID技术已经实现在全国统一调度车辆，减少了管理层次，提高了管理效率。我国消防器材管理、警用装备管理、煤炭安全管理、城市公共设施管理、医疗管理、农产品管理等方面也开始尝试并推广应用RFID技术。

最基本的RFID系统是由电子标签、读写器、天线和中间件组成。其中，电子标签是被管理物资的电子身份证，记载着被管理物资的有用档案信息。电子标签由芯片和标签天线组成，通过电感耦合或电磁反向散射原理与读写器进行通信，实现RFID系统的管理功能。然而，在RFID系统中，特别是在仓库管理和物流管理当中，被管理物资往往放置在仓库管理柜台上或移动箱子内，并且放置方位不规则，传统的RFID天线采用单一的天线，且天线极化方式单一，波束覆盖范围窄，往往不能满足对所有不规则放置的物资标签进行无盲区管控和区域控制管理。要对所有被管控物资的标签进行识读，实行智能化管理，必须要求所用天线的极化和标签兼容，同时天线波束能够覆盖被管控物资空间，而又不干扰其它区域空间，实现RFID读写器对被管控物资的无盲区识辨和区域控制管理。

发明内容

本发明的目的在于克服现有RFID技术在仓库物流管理中RFID读写器对被管理物资标签不能完全准确识读和区域干扰的缺陷，提供一种用于RFID技术管理领域的圆极化MIMO天线系统。Multi Input Multi Output(MIMO)英文名为多输入多输出，是在无线通讯中的发射端和接收端，分别使用多个发射天线和接收天线，利用MIMO技术可以提高信道的容量，同时也可以提高信道的可靠性，降低误码率。本发明把MIMO技术应用在RFID技术的发射和接收端，实现RFID技术对被管控物资的无盲区管理和区域控制管理。本发明的圆极化MIMO天线系统的MIMO天线单元具有多输入和多输出收发并用功能以及圆极化特性，各天线单元在空间呈一定夹角分布，天线单元增益控制在一定范围内，在射频链路开关的选择控制下，天线单元的极化具有补偿作用，同时各天线的方向图波束空间也在被管理物资空间形成互补作用，并不干扰其它临近区域，这样的方案使得天线极化和天线波束能够局限在被管控物资空间内，并覆盖所有被管控物资空间，实现仓库物流管理中RFID读写器对被管控物资的无盲区识辨和区域控制管理目的，提高物流仓库的RFID智能化管理效率。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：RFID控制芯片、射频链路开关、同轴射频电缆、圆极化MIMO天线单元、物资柜。RFID控制芯片通过控制线控制射频链路开关的通断，射频链路开关各个端口通过同轴射频电缆与圆极化MIMO天线单元连接，圆极化MIMO天线单元安装在物资柜的内壁上，通过RFID控制芯片控制射频链路开关的通断，对圆极化MIMO天线单元进行选择，使得天线极化和天线波束能够覆盖所有被管控物资空间并不干扰其它区域空间。

所述的圆极化MIMO天线系统的天线单元具有宽频带和圆极化特性，同时具有多输入和多输出收发并用功能，各天线单元的增益控制在一定范围内。圆极化MIMO天线单元在回波损耗小于15dB的带宽为900MHz-965MHz，圆极化MIMO天线单元在工作频率为920MHz-925MHz内轴比小于1。所述的圆极化MIMO天线系统的天线单元通过射频链路开关与读写器芯片连接后能够起到收发并用功能。应用此方案，使得RFID技术具有MIMO通讯功能，实现对被管理物资标签无盲区管理和区域控制管理目的。

本发明和现有技术相对照，其效果是积极和明显的。本发明的创新点就是提供一种具有MIMO通讯的圆极化天线系统结构，天线单元具有收发并用功能和圆极化特性，各天线单元的增益控制在一定范围内，通过RFID控制芯片控制射频链路开关对圆极化MIMO天线单元进行选择控制，使得天线的极化具有补偿作用以及天线的波束能够被控制在管辖区域并实现无盲区覆盖，此方案应用于RFID技术管理领域，能实现RFID技术对被管理物资标签无盲区管理和区域控制管理目的。

附图说明

图1是本发明一种用于RFID技术管理领域的圆极化MIMO天线系统组成图。

图2是本发明的一种圆极化天线单元正面和侧面结构图。

图3是本发明的圆极化天线单元的回波损耗示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施作详细说明：本实施在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例包括：RFID控制芯片1、射频链路开关2、同轴射频电缆3、圆极化MIMO天线4、物资柜5。连接方式为：RFID控制芯片1通过控制线连接射频链路开关2，射频链路开关2各个端口通过同轴射频电缆3的各单元3.1、3.2、3.3、3.4、3.n与圆极化MIMO天线4的各单元4.1、4.2、4.3、4.4、4.n连接，圆极化MIMO天线4的各单元4.1、4.2、4.3、4.4、4.n在空间间隔一定位置和角度安装在物资柜5的内壁上。

如图2所示，圆极化MIMO天线4的每个单元是多层的微带天线，辐射单元7通过印刷电路板技术印制在电介质板6的上表面；电介质板6为正方形的低损耗的高频材料板，电介质板6大小为200mm×200mm×1.5mm；电介质板6正下方是厚度为15.5mm厚的空气介质9；空气介质9下面是金属接地板10；圆极化MIMO天线4馈电是通过标准50欧姆射频同轴接头8背面馈电。辐射单元7的一条边上带有相位调节端子11，相位调节端子11是用来在辐射单元上调节形成两个相位差为90度的正交模式的波，并在空间形成圆极化场，实现MIMO天线单元4的各天线单元的圆极化特性。

图3中天线的回波损耗曲线显示：圆极化MIMO天线4各个天线单元在回波损耗小于-15dB时的绝对带宽为900MHz-965MHz，在回波损耗小于-10dB时的绝对带宽为882MHz-981MHz。

本实施例的一种用于RFID技术管理领域的圆极化MIMO天线系统的工作过程：RFID控制芯片1通过控制线控制射频链路开关2的通断，射频链路开关2各个端口通过同轴射频电缆3的各个单元3.1、3.2、3.3、3.4、3.n与圆极化MIMO天线4的各单元4.1、4.2、4.3、4.4、4.n连接，圆极化MIMO天线4的各单元4.1、4.2、4.3、4.4、4.n按照一定的间隔位置和角度安装在物资柜5的内壁上，通过RFID控制芯片1控制射频链路开关2的通断，对圆极化MIMO天线4的各单元4.1、4.2、4.3、4.4、4.n进行通断选择，使得圆极化MIMO天线4的极化和天线波束能够覆盖所有被管控物资空间，同时又不干扰其它区域空间，实现RFID读写器对被管控物资标签的无盲区管理和区域控制管理目的。

Claims

1.一种用于RFID技术管理领域的圆极化MIMO天线系统，包括：RFID控制芯片(1)、射频链路开关(2)、同轴射频电缆(3)、圆极化MIMO天线(4)、物资柜(5)，其特征在于：RFID控制芯片(1)通过控制线控制射频链路开关(2)的通断，射频链路开关(2)的各个端口通过同轴射频电缆(3)的各单元(3.1)、(3.2)、(3.3)、(3.4)、(3.n)与圆极化MIMO天线(4)的各单元(4.1)、(4.2)、(4.3)、(4.4)、(4.n)连接，圆极化MIMO天线(4)的各单元(4.1)、(4.2)、(4.3)、(4.4)、(4.n)按照一定间隔位置和间隔角度分布在物资柜(5)的内壁上。

2.一种用于RFID技术管理领域的圆极化MIMO天线系统，其特征是：RFID控制芯片(1)通过控制线对射频链路开关(2)的接通和断开进行选择控制。

3.一种用于RFID技术管理领域的圆极化MIMO天线系统，其特征是：射频链路开关(2)通过同轴射频电缆(3)的各单元(3.1)、(3.2)、(3.3)、(3.4)、(3.n)与圆极化MIMO天线(4)的各单元(4.1)、(4.2)、(4.3)、(4.4)、(4.n)连接，射频链路开关(2)在RFID控制芯片(1)的控制下对圆极化MIMO天线(4)的各单元(4.1)、(4.2)、(4.3)、(4.4)、(4.n)进行天线选择。圆极化MIMO天线(4)的各单元(4.1)、(4.2)、(4.3)、(4.4)、(4.n)具有多输入和多输出以及收发并用功能。

4.一种用于RFID技术管理领域的圆极化MIMO天线系统，其特征是：圆极化MIMO天线(4)的各单元(4.1)、(4.2)、(4.3)、(4.4)、(4.n)工作在UHF频段并具有圆极化特性，圆极化MIMO天线(4)各单元(4.1)、(4.2)、(4.3)、(4.4)、(4.n)在回波损耗小于-15dB时的带宽为900MHz-965MHz，圆极化MIMO天线(4)的各单元(4.1)、(4.2)、(4.3)、(4.4)、(4.n)在工作频率为920MHz-925MHz内的轴比小于1。

5.一种用于RFID技术管理领域的圆极化MIMO天线系统，其特征是：圆极化MIMO天线(4)的各单元(4.1)、(4.2)、(4.3)、(4.4)、(4.n)按照一定间隔位置和间隔角度分布在物资柜(5)的内壁上，圆极化天线单元(4.1)分别与圆极化天线单元(4.2)和圆极化天线单元(4.4)正交分布，圆极化天线单元(4.3)分别与圆极化天线单元(4.2)和圆极化天线单元(4.4)正交分布，圆极化天线单元(4.1)与圆极化天线单元(4.3)对照分布，圆极化天线单元(4.2)与圆极化天线单元(4.4)对照分布，圆极化MIMO天线(4)的天线数目根据物资柜(5)的空间大小可以增加也可以减少，圆极化MIMO天线(4)的各单元(4.1)、(4.2)、(4.3)、(4.4)、(4.n)分布空间位置和夹角也可以变化。

6.一种用于RFID技术管理领域的圆极化MIMO天线系统，其特征是：圆极化天线单元(4)的各单元(4.1)、(4.2)、(4.3)、(4.4)、(4.n)在射频链路开关(2)的选择控制下，圆极化MIMO天线(4)的波束范围能够覆盖物资柜(5)内被管理物资的放置空间，同时又不干扰其它区域空间，实现RFID技术对管理物资进行无盲区识别和区域控制管理目的。