CN101672907A - 射频定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射频定位系统及方法，用以定位一平面上的射频装置，能够提供更加多样化和准确的定位功能。该射频定位系统是利用射频装置在接收到一射频讯号时会产生一响应讯号的特性，来进行定位。该射频定位系统包含天线组、切换单元、射频模块及微控制单元。天线组包含复数个不同大小的天线。切换单元耦接至天线组。射频模块耦接至切换单元，用以产生该射频讯号。微控制单元耦接于切换单元与射频模块，用以控制切换单元选取天线组的其中一天线，并控制射频模块产生该射频讯号，以及根据使用该天线时能否接收到该响应讯号来估测射频装置与该射频定位系统的距离。

Description

射频定位系统及方法

技术领域

本发明涉及一种射频定位技术，尤指一种可定位一平面上的射频装置的射频定位系统及方法。

背景技术

近年来，射频(radio frequency；RF)通讯技术已发展出多种近距离无线通讯上的应用，例如，在图1所示的平面计算机(Surface Computer)10中，将射频装置11(如手机、射频识别标签(radio frequency identification tag；RFID tag)等)放在一显示面板12上，即可透过设置于显示面板12背部的射频模块13(包含天线与相关射频电路)与一计算机主机14进行通讯。不过，在此种应用中，计算机主机14若能得知射频装置11在显示面板12上的位置，就能提供更多样化的功能。例如，可将射频装置11内所存照片经由计算机主机14的处理及传输，显示在显示面板12上射频装置11所在位置周围，供使用者检视；再例如，当显示面板12上有两个或两个以上不同射频装置时，计算机主机14须知道其所在的位置，才得以辨识出在哪个位置上有哪个射频装置，而有助于进行后续通讯。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种射频定位系统及方法，其可在一平面上定位射频装置。

为了解决以上技术问题，本发明提供了如下技术方案：

首先，本发明提供了一种射频定位系统，用以定位一平面上的一射频装置，该射频装置接收到一射频讯号时会产生一响应讯号。该射频定位系统包含：一天线组，包含复数个不同大小的天线；一切换单元，耦接至该天线组；一射频模块，耦接至该切换单元，用以产生该射频讯号；以及一微控制单元，耦接于该切换单元与该射频模块，用以控制该切换单元选取该天线组的其中一天线，并控制该射频模块产生该射频讯号，以及根据使用该天线时能否接收到该响应讯号来估测该射频装置与该射频定位系统的距离。

另外，本发明另提供了一种射频定位方法，用以定位一平面上的一射频装置，该射频装置接收到一射频讯号时会产生一响应讯号。该射频定位方法包含：提供一天线组，该天线组包含复数个不同大小的天线；依序选取该天线组的一天线；提供该射频讯号以透过该天线发射；以及侦测该响应讯号以估测该射频装置与该天线组的距离。

本发明采用的射频定位系统及方法通过估测射频装置与天线组距离的方式在平面上定位射频装置，能够提供更加多样化和准确的定位功能。

附图说明

图1为一平面计算机的示意图。

图2为本发明射频定位系统的一实施例的示意图。

图3为本发明射频定位系统的另一较佳实施例的示意图。

图4为本发明射频定位方法的一实施例的流程图。

【主要组件符号说明】

10、平面计算机

11、24、25、32、射频装置

12、31、显示面板

13、射频模块

14、计算机主机

20、30、射频定位系统

210、中心点

21、天线组

211、212、213、环状天线

22、切换单元

23、射频模块

231、功率放大器

232、射频电路

233、微控制单元

33、预定区域

40~43、射频定位方法的一实施例的流程

具体实施方式

图2为本发明射频定位系统20的一实施例的示意图，其中，射频定位系统20包含一天线组21、一切换单元22、一射频模块23及一微控制单元(MCU)233。射频定位系统20可对置放于一平面26上的射频装置进行定位。该射频装置可为射频识别标签、手机或其它具有无线射频识别功能的可携式电子装置如数字相机、个人数字助理(PDA)、MP3播放器等。天线组21设置于平面26下方，且包含复数个不同大小的环状天线(图2中是以三个环状天线211、212及213为例，然而天线的个数及形状并不以此为限)，该些环状天线具有一相同的中心点210。射频模块23包含一射频电路232以及一功率放大器231。射频电路232耦接于微控制单元233；功率放大器231则耦接于微控制单元233、射频电路232及切换单元22。微控制单元233耦接至切换单元22，用以控制切换单元22切换至天线组21其中一环状天线。

微控制单元233可控制射频电路232以产生一射频讯号，功率放大器231则用来放大该射频讯号，并将放大后的射频讯号提供至切换单元22。切换单元22将该放大后的射频讯号送至天线组21中某一个由微控制单元233选取的环状天线，该环状天线即将此放大后的射频讯号发射出去，并以感应耦合(inductive coupling)的方式侦测平面26上是否有射频装置的存在。更详细地说，当射频装置接收到此放大后的射频讯号时，会产生一响应讯号，响应讯号再被天线组21接收，经由射频电路232判断后确定侦测到该射频装置。当射频装置被侦测到时，代表该射频装置落于目前被选取的环状天线的一可侦测范围内，因此可以据此推算射频装置与中心点210间的距离(例如，距离中心点21015~25公分的范围)。该可侦测范围随着环状天线的大小而改变，当环状天线越大，可侦测范围越远离中心点210，反之则愈近。因此，可藉由哪一环状天线有侦测到射频装置，来估计射频装置到中心点210的距离。不过，由于不同大小环状天线的可侦测范围可能重迭(例如，环状天线211的可侦测范围为距离中心点210 0~15公分的范围而环状天线212可侦测范围为距离中心点210 10~25公分的范围)，造成平面26同一位置上的射频装置同时有两个以上的环状天线可侦测到，此时便会依据可侦测到射频装置的最小环状天线可侦测范围，来估计射频装置与中心点210间的距离。例如，射频装置24可同时被环状天线212及213侦测到，因而射频装置24至中心点210的距离是由较小的环状天线212的可侦测范围来决定；射频装置25可同时被环状天线211及212侦测到，因而射频装置24至中心点210的距离是由较小的环状天线211的可侦测范围来决定。

在一较佳实施例中，切换单元22切换环状天线的顺序由最小的环状天线211依序至最大的环状天线213。此较佳实施例的优点是，依照此种切换顺序，最先侦测到射频装置的环状天线即为可侦测到射频装置的最小环状天线，如此可节省射频定位系统20的定位时间及所耗费的功率。

在另一较佳实施例中，微控制单元233可控制功率放大器231放大该射频讯号时所使用的功率强度，而平面26上的射频装置与中心点210间的距离，除了可依据天线组21中可侦测到射频装置的最小环状天线来估计，更可进一步依据该最小环状天线在侦测到射频装置时所使用的最小功率强度，来更精确地估计。就任一环状天线而言，当其发射的射频讯号的功率越大时，其可侦测范围就会往环状天线的外部及内部延伸(亦即，同时往远离中心点210及接近中心点210的方向延伸)，此较佳实施例即利用此特性来更精确估计射频装置与中心点210间的距离。在此较佳实施例中，天线组21配置成：当可侦测到射频装置的最小环状天线为天线组21本身的最小环状天线(即环状天线211)，则射频定位系统20将判断射频装置可能位于其内部或外部；当可侦测到射频装置的最小环状天线为天线组21的其它环状天线(即环状天线212、213)，则射频装置位于其外部；而且天线组21本身的最小环状天线(即环状天线211)够小，以使得位于其内部的射频装置在功率放大器231使用最小的功率强度下，就能被侦测到。实作上，以图2的天线组为例，只要最小的环状天线211够小，以及环状天线211、212及213的大小相差不要太多(亦即天线的排列较为紧密)，就能实现上述配置方式。因此，在此种天线组21的配置下，就天线组21中可侦测到射频装置的最小环状天线而言，其可侦测到射频装置的功率强度越小，代表射频装置离中心点210越近，反之则越远。

图3为本发明射频定位系统30的另一较佳实施例的示意图，其中，显示面板31可视为上一实施例所述的平面，且耦接至微控制单元233，而射频定位系统30在经由天线组21与显示面板31上的一射频装置32进行通讯(例如，与射频装置32互传数据或对射频装置32进行充电)时，会侦测射频装置32的位置，若发现射频位置32不在显示面板31的一预定区域33，则微控制单元233控制显示面板31以显示预定区域33的位置，以指示使用者将射频装置32移至预定区域33。由于显示面板31上，天线收发效率最高的区域是天线组21的中心区域，因此可将预定区域33设定为天线组21的中心区域。如此，当射频定位系统30藉由前述的定位功能发现射频装置32与中心点210的距离大于一临界值时(该临界值可依据天线组21的最小环状天线211的大小来作决定)，此时代表射频装置32偏离中心点210太远(亦即偏离天线组21的中心区域太远)，微控制单元233即控制显示面板31将预定区域32(即天线组21的中心区域)显示出来，指示使用者将射频装置31移至预定区域32，以提高天线收发效率。

图4为本发明射频定位方法的一实施例的流程图。该射频定位方法可用于定位在一平面上的射频装置，其包含下列步骤：

步骤40：提供一天线组，该天线组包含复数个不同大小的环状天线，该些环状天线具有一相同的中心点。

步骤41：依序选取天线组的一环状天线。

步骤42：提供一射频讯号至该选取的环状天线以透过该天线发射，来感应侦测射频装置。

步骤43：依据天线组中可侦测到射频装置的最小环状天线，估测出射频装置与该中心点的一距离。

在一较佳实施例中，步骤41中，天线组的天线选取顺序由小的环状天线至大的环状天线。

在另一较佳实施例中，步骤43中，射频装置与该中心点距离，除了可依据天线组中可侦测到射频装置的最小环状天线来估测，更可依据该最小环状天线在侦测到射频装置时所使用的该射频讯号的最小功率强度，来作更精确的估计。

在另一较佳实施例中，天线组设置于一显示面板的下方。图4的射频定位方法更包含下列步骤(图未显示)：当射频装置与该中心点的距离大于一临界值时，于该显示面板显示一预定区域(如天线组的中心区域)，以指示使用者将射频装置移至该预定区域。

以上所述是利用较佳实施例详细说明本发明，而非限制本发明的范围。凡熟知此类技艺人士皆能明了，可根据以上实施例的揭示而做出诸多可能变化，仍不脱离本发明的精神和范围。

Claims (15)

1.一种射频定位系统，用以定位一平面上的一射频装置，该射频装置接收到一射频讯号时会产生一响应讯号，其特征在于，它包含：

一天线组，包含复数个不同大小的天线；

一切换单元，耦接至该天线组；

一射频模块，耦接至该切换单元，用以产生该射频讯号；以及

一微控制单元，耦接于该切换单元与该射频模块，用以控制该切换单元从该天线组中选取一天线，并控制该射频模块产生该射频讯号，以及根据使用该天线时能否接收到该响应讯号来估测该射频装置与该射频定位系统的距离。

2.如权利要求1所述的射频定位系统，其特征在于，其中该射频装置为具有无线射频识别功能的一可携式电子装置。

3.如权利要求1所述的射频定位系统，其特征在于，其中该射频模块包含：

一射频电路，耦接于该微控制单元，受该微控制单元的控制而产生该射频讯号；以及

一功率放大器，耦接于该射频电路与该切换装置，用以放大该射频讯号，并将放大后的射频讯号提供至该天线。

4.如权利要求3所述的射频定位系统，其特征在于，其中该微控制单元耦接至该功率放大器，以控制该功率放大器放大该射频讯号时所使用的功率强度。

5.如权利要求1所述的射频定位系统，其特征在于，其中该切换单元切换天线的顺序是由小的天线至大的天线。

6.如权利要求1所述的射频定位系统，其特征在于，其中该些天线为环状天线，并且具有一相同的中心点，该射频装置与该中心点的距离，是依据该天线组中可接收到该响应讯号的最小天线及所使用的该射频讯号的最小功率强度来估测。

7.如权利要求1所述的射频定位系统，其特征在于，其中该平面是一显示面板，该显示面板耦接至该微控制单元，其中当该射频装置与该射频定位系统的距离大于一临界值时，该微控制单元控制该显示面板显示一预定区域，以指示一使用者将该射频装置移至该预定区域。

8.如权利要求1所述的射频定位系统，其特征在于，其中该些天线共平面。

9.一种射频定位方法，用以定位一平面上的一射频装置，该射频装置接收到一射频讯号时会产生一响应讯号，其特征在于，它包含：

提供一天线组，该天线组包含复数个不同大小的天线；

依序选取该天线组的一天线；

提供该射频讯号以透过该天线发射；以及

侦测该响应讯号以估测该射频装置与该天线组的距离。

10.如权利要求9所述的射频定位方法，其特征在于，其中该射频装置为具有无线射频识别功能的一可携式电子装置。

11.如权利要求9所述的射频定位方法，其特征在于，其中该天线组的天线选取顺序是由小的天线至大的天线。

12.如权利要求9所述的射频定位方法，其特征在于，它更包含：

放大该射频讯号以使得该射频讯号具有一特定的功率强度。

13.如权利要求9所述的射频定位方法，其特征在于，其中该些天线为环状天线，并且具有一相同的中心点，该射频装置与该中心点的距离，是依据该天线组中可接收到该响应讯号的最小天线及所使用的该射频讯号的最小功率强度来估测。

14.如权利要求9所述的射频定位方法，其特征在于，其中该平面是一显示面板，该射频定位方法更包含：

当该射频装置与该天线组的距离大于一临界值时，于该显示面板显示一预定区域，以指示一使用者将该射频装置移至该预定区域。

15.如权利要求9所述的射频定位方法，其特征在于，其中该些天线是共平面。

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